MXPA05008616A

MXPA05008616A - Tratamiento termico por induccion de piezas de forma compleja.

Info

Publication number: MXPA05008616A
Application number: MXPA05008616A
Authority: MX
Inventors: Don L Loveless
Original assignee: Inductoheat Inc
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-11-04
Also published as: US20040183637A1; US6859125B2; JP2006518092A; WO2004075605A3; EP1599885A4; WO2004075605A2; CN1764989B; EP1599885B1; JP4332551B2; ES2538806T3; BRPI0407422A; KR20050106431A; KR101010294B1; CA2514427A1; CN1764989A; AU2004214076A1; AU2004214076B2; EP1599885A2; CA2514427C; BRPI0407422B1

Abstract

Un inductor para calentamiento por induccion estacionario de uno o mas componentes de una pieza de forma compleja comprende un par de segmentos inductores; el primer segmento inductor esta conectado a un suministro de energia ac de alta frecuencia y el segundo segmento inductor esta acoplado magneticamente al campo magnetico creado por el flujo de una corriente ac en el primer segmento inductor; aberturas parciales opuestas en el primer y segundo segmentos inductores forman una abertura en la cual el componente puede ser inductivamente calentado; el primer y segundo segmentos inductores estan alternativamente configurados en una mezcla de un solo giro, o multiples giros sencillos conectados en paralelo, o bobinas de giros multiples en combinacion para reducir corrientes transversales inducidas no uniformes a traves de la longitud axial del componente que es tratado termicamente de manera inductiva.

Description

TRATAMIENTO TERMICO POR INDUCCION DE PIEZAS DE FORMA COMPLEJA REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. No. 60/447,615 presentada el 14 de febrero, 2003, incorporada a la presente como referencia.

CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere de manera general a bobinas inductoras que se utilizan para tratamiento térmico de piezas de forma compleja.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La patente de E.U.A. No.6,284,857 (la patente 857), la cual se incorpora a la presente en su totalidad, describe un método de tratamiento térmico por inducción de una pieza de forma irregular, tal como un cigüeñal. La patente 857 describe el uso de un par coincidente de segmentos de bobina, uno en un circuito eléctrico activo y uno en un circuito eléctrico pasivo, para endurecer por inducción componentes de la pieza, tal como un eje principal o pasador del cigüeñal. La figura 1 es una ilustración esquemática de una configuración para realizar el endurecimiento por inducción como se enseña en la patente 857. En la figura, la corriente ac la fluye a través del primer segmento inductor 107 como se ilustra con la dirección de las flechas (corriente ac instantánea). Las líneas que ilustran esquemáticamente el primer segmento inductor 107 están conectadas a un suministro de energía ac adecuado, que hace al primer segmento inductor un circuito eléctrico activo formado a partir de un segmento inductor de un solo giro. Los segmentos de bobina 107a y 107b están provistos en el primer segmento inductor 107. La corriente la crea un campo de flujo magnético alrededor del segmento de bobina inductora activa. Los segmentos de bobina 109a y 109b están provistos en el segundo segmento inductor 109, el cual es un circuito eléctrico pasivo formado a partir de un segmento de bobina inductora de un solo giro. Los segmentos del concentrador de flujo magnético 103a y 103b forman un concentrador de flujo magnético que acopla flujo magnético que rodea el segmento inductor activo con el segmento inductor pasivo e induce corriente ac la en el segundo segmento inductor 109 como se ilustra con la dirección de las flechas (corriente ac instantánea). La figura 2(a) y figura 2(b) ilustran respectivamente un ejemplo de un (primer) segmento inductor activo 107 y (segundo) segmento inductor pasivo 109 de la técnica anterior que se pueden utilizar para realizar los circuitos esquemáticos en la figura 1. En la figura 2(a) las regiones de terminación de energía 122a y 122b proveen un medio para conectar el segmento inductor activo con un suministro de energía ac de alta frecuencia adecuado. Se puede utilizar un dieléctrico 411 para proveer aislamiento eléctrico suficiente entre las dos regiones. En la figura 2(a) y figura 2(b), las aberturas pasantes interiores 1 17a y 1 17b, respectivamente, dividen el primer y segundo segmentos inductores, respectivamente en dos segmentos de bobina. Cada uno de estos segmentos de bobina tiene una abertura parcial, tal como las aberturas 121a y 121b en los segmentos de bobina 107a y 107b, respectivamente. Cada segmento de bobina alrededor de su abertura puede estar diseñado con rebordes de bobina interno y externo separados por un orificio de enfriamiento, tal como rebordes de bobina interno y externo 123b y 123a, respectivamente, entre el orificio de enfriamiento 131 en el segmento de bobina 107a. La figura 2(c) ilustra los segmentos inductores activo y pasivo 107 y 109 de la técnica anterior, respectivamente, debidamente colocados para tratar con calor de manera inductiva dos componentes de una pieza, cada uno de los cuales está colocado dentro de la abertura formada alrededor de un par de segmentos de bobina, específicamente el primer par de segmentos de bobina 107a y 109a (aberturas121a y 122a), y segundo par de segmentos de bobina 107b y 109b. Los concentradores de flujo magnético 103a y 103b están colocados alrededor de las regiones de acoplamiento 19a y 119b del concentrador de flujo magnético del primer y segundo segmentos inductores, respectivamente. El dieléctrico 410 separa las superficies de revestimiento de bobina 115a y 115b del primer y segundo segmentos inductores, respectivamente. Dependiendo del componente de la pieza que se trata con calor de manera Inductiva en una abertura particular formada alrededor de un par de segmentos de bobina, las aberturas pasantes 117a y 117b también pueden servir como el lugar (residencia) para un componente de la pieza no tratado con calor que une el o los componentes de la pieza. Con un acoplamiento magnético eficiente, la magnitud de la corriente inducida Ib en el segmento inductor pasivo será aproximadamente igual en magnitud a, y 180 grados eléctricos fuera de fase con, la corriente activa la en el segmento inductor activo. Las magnitudes aproximadamente iguales para las corrientes la e I no aseguran densidades de corrientes iguales a través del ancho de un segmento de bobina. Las densidades de corriente transversal igual en los segmentos de bobina de revestimiento de los circuitos activo y pasivo son esenciales para el calentamiento por inducción uniforme del componente de una pieza colocada dentro de una abertura formada por un par opuesto de segmentos de bobina. La no uniformidad del material eléctricamente conductor del que está hecho un segmento inductor, o la desviación de la relación exacta del plano paralelo entre las superficies de revestimiento de un par de segmentos inductores, puede dar como resultado densidades de corriente no uniformes a través del ancho transversal del segmento inductor. La figura 3(a) y figura 3(b) son vistas transversales parciales de primer y segundo segmentos inductores opuestos, en la línea A A en la figura 2(c). La figura 3(a) ilustra un par típico de segmentos inductores opuestos 107 y 109 con densidades de corriente transversal uniformes ideales (región punteada) para las corrientes la e Ib- La figura 3(b) ilustra una situación más realista en donde las superficies opuestas de revestimiento de la bobina 115a y 1 5b no son paralelas entre sí, y ambas densidades de corriente transversal para las corrientes la e Ib no son uniformes. En este ejemplo, la superficie de revestimiento de la bobina 1 15b del segmento inductor 109 no es paralela con la superficie de revestimiento de la bobina 1 15a del segmento inductor opuesto 107. En consecuencia, debido al fenómeno electromagnético conocido como el efecto de proximidad, la densidad de corriente inducida lb es mayor en la región transversal con un espacio de aire más pequeño, lo que a su vez dará como resultado una re-distribución de densidad de corriente de la corriente activa la. La uniformidad de las densidades de corriente en segmentos de bobina opuestos activo y pasivo se puede ver impactada por la presencia de masas eléctricamente conductoras en la pieza de forma compleja que están localizadas adyacentes al componente de la pieza que es tratado con calor de manera inductiva en una abertura entre un par de segmentos de bobina. La figura 4 ilustra un componente de pieza 207 colocado entre un par de segmentos de bobina opuestos 107a y 109a, formada de rebordes de bobina 107a' y 107a", y rebordes de bobina 109a' y 109a", respectivamente. El componente de la pieza 207, el cual será tratado con calor de manera inductiva, se une a los componentes de la pieza contiguos limítrofes 206 y 208, los cuales no serán tratados con calor de manera inductiva. Si la pieza es un cigüeñal, entonces el componente 207 puede ser un pasador o eje principal (con o sin un paso de aceite en el mismo), y los componentes de la pieza contiguos limítrofes representan contrapesos no simétricos en el cigüeñal. Según lo descrito en la patente 857, se pueden proveer dos o más números idénticos de giros para los segmentos inductores activo y pasivo. Sin embargo, los circuitos inductores activos y pasivos de giros múltiples requieren voltajes de operación más elevados que para una disposición equivalente de un solo giro. Los voltajes de operación más elevados introducen el potencial de arqueo entre conductores de circuito adyacentes con un espacio de aire pequeño que disminuye la confiabilidad y la capacidad de mantenimiento. Por lo tanto, un objetivo de la presente invención son segmentos inductores que reducen al mínimo la distribución no uniforme de densidad de corriente a través del inductor para obtener un tratamiento térmico por inducción uniforme de un componente de pieza de una pieza de forma compleja.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En un aspecto, la presente invención es un inductor y método para tratar térmicamente al menos un componente sustancialmente cilindrico de una pieza de metal en donde el componente sustancialmente cilindrico está unido en al menos un lado a un componente de forma irregular para formar un listón entre el componente de forma irregular y el componente de forma sustancialmente cilindrica. El inductor está formado a partir de un primer y segundo segmentos inductores y el segundo segmento inductor está magnéticamente acoplado al primer segmento inductor. El primer segmento inductor está conectado a una fuente de energía ac de alta frecuencia. Una abertura sustancialmente cerrada está formada parcialmente en el primer segmento inductor y parcialmente en el segundo segmento inductor para colocación del componente sustancialmente cilindrico para tratamiento térmico mediante la aplicación de un campo magnético generado por el inductor formado del primer y segundo segmentos inductores en respuesta a excitación por corriente ac de alta frecuencia a partir del suministro de energía ac de alta frecuencia. En un ejemplo de la invención, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El primer segmento inductor tiene una superficie de revestimiento y una abertura pasante que forma el primer y segundo segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Una hendidura de restricción de corriente transversal divide cada uno del primer y segundo segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina. Una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo segmento de bobina tiene una superficie de bobina arqueada en cualquier lado de la hendidura de restricción de corriente transversal. Cada una de estas superficies de bobina arqueada está dividida por un orificio para formar un primer y segundo pares de rebordes de bobina. El primer y segundo pares de rebordes de bobina forman regiones de interfaz con las primeras superficies de revestimiento contiguas. El primer y segundo pares de rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. El segundo inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El segundo segmento inductor tiene una segunda superficie de revestimiento dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento. Una abertura pasante en el segundo segmento inductor forma un tercer y cuarto segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Una segunda abertura parcial en cualquiera del tercer o cuarto segmento de bobina tiene una superficie arqueada dividida por un orificio para formar un tercer par de rebordes de bobina. El tercer par de rebordes de bobina forma regiones de interfaz con la segunda superficie de revestimiento contigua. El tercer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. En otro ejemplo de la invención, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El primer segmento inductor tiene una superficie de revestimiento y una abertura pasante que forma primer y segundo segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Un hendidura de restricción de corriente transversal del primer segmento inductor divide cada uno del primer y segundo segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina. Una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo segmento de bobina tiene una superficie de bobina arqueada en cualquier lado de la hendidura de restricción de corriente transversal. Cada una de estas superficies de bobina arqueada está dividida por un orificio para formar un primer y segundo pares de rebordes de bobina. El primer y segundo pares de rebordes de bobina forman regiones de interfaz con las primeras superficies de revestimiento contiguas. El primer y segundo pares de rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. El segundo inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El segundo segmento inductor tiene una segunda superficie de revestimiento dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento. Una abertura pasante en el segundo segmento inductor forma un tercer y cuarto segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Por lo menos una hendidura de restricción de corriente transversal del segundo segmento inductor divide el segundo segmento inductor en al menos dos giros de bobina en serie. Los al menos dos giros de bobina forman por lo menos dos segmentos de giro de bobina en cada lado de la abertura pasante. Una segunda abertura parcial en los al menos dos segmentos de giro de bobina en cualquier lado de la abertura pasante tiene una superficie arqueada dividida por un orificio para formar un tercer y cuarto pares de reborde de bobina. El tercer y cuarto pares de rebordes de bobina forman regiones de interfaz con las segundas superficies de revestimiento contiguas. El tercer y cuarto rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. En otro ejemplo de la invención, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El primer segmento inductor tiene una superficie de revestimiento y una abertura pasante que forma primer y segundo segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Una hendidura de restricción de corriente transversal del primer segmento de bobina inductor divide cada uno del primer y segundo segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina. Una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo segmento de bobina tiene una superficie de bobina arqueada en cualquier lado de la hendidura de restricción de corriente transversal. Cada una de estas superficies de bobina arqueada está dividida por un orificio para formar un primer y segundo pares de rebordes de bobina. El primer y segundo pares de rebordes de bobina forman regiones de interfaz con las primeras superficies de revestimiento contiguas. El primer y segundo pares de rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón. El segundo inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El segundo segmento inductor tiene una segunda superficie de revestimiento dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento. Una abertura pasante en el segundo segmento inductor forma el tercer y cuarto segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Una hendidura de restricción de corriente transversal del segundo segmento inductor divide el segundo segmento inductor en segundos segmentos inductores interno y externo. Una segunda abertura parcial en los segundos segmentos inductores interno y externo en cualquier lado de la abertura pasante tiene una superficie arqueada dividida por un orificio para formar un tercer y cuarto pares de rebordes de bobina. El tercer y cuarto pares de rebordes de bobina forman regiones de interfaz con las segundas superficies de revestimiento contiguas. El tercer y cuarto pares de rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. En otro ejemplo de la invención, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El primer segmento inductor tiene una superficie de revestimiento y una abertura pasante que forma primer y segundo segmentos dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo segmentos de bobina tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orifico para formar un primer par de rebordes de bobina. El primer par de rebordes de bobina forma regiones de interfaz con la primera superficie de revestimiento contigua. El primer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. El segundo inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor. El segundo segmento inductor tiene una segunda superficie de revestimiento dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento. Una abertura pasante en el segundo segmento inductor forma segundo y tercer segmentos de bobina dispuestos en lados opuestos de la abertura pasante. Una hendidura de restricción de corriente transversal divide el segundo segmento inductor en un segmento inductor interno y un segundo segmento inductor externo que están eléctricamente aislados entre sí. Una segunda abertura parcial en los segundos segmentos inductores interno y externo en cualquier lado de la abertura pasante tiene una superficie arqueada dividida por un orificio para formar un segundo y tercer pares de rebordes de bobina. El tercer y cuatro pares de rebordes de bobina forman regiones de interfaz con las segundas superficies de revestimiento contiguas. El segundo y tercer pares de rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. En otro aspecto, la presente invención es una estación de tratamiento térmico por inducción para el tratamiento térmico de una pieza de metal, tal como un cigüeñal, que tiene uno o más componentes de pieza sustancialmente cilindricos axialmente desfasados y paralelos al eje principal de la pieza y dos o más componentes de pieza sustancialmente cilindricos axialmente alineados con el eje principal de la pieza, en donde se utiliza un inductor de la presente invención para calentar de manera inductiva los componentes de la pieza. Otros aspectos de la invención, se exponen en esta especificación.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Con el propósito de ¡lustrar la invención, se muestra en los dibujos una forma que es actualmente preferida; sin embargo, se entenderá que esta invención no está limitada a las disposiciones precisas y mediaciones mostradas. La figura 1 es una disposición esquemática de circuitos eléctricos magnéticamente acoplados activos y pasivos de la técnica anterior que se pueden utilizar para tratar con calor de manera inductiva piezas de forma compleja; la figura 2(a) ilustra un segmento inductor activo de la técnica anterior que puede ser utilizado para tratar con calor de manera inductiva piezas de forma compleja; la figura 2(b) ilustra un segmento inductor pasivo de la técnica anterior que puede ser utilizado para tratar con calor de manera inductiva piezas de forma compleja; la figura 2(c) ilustra los segmentos inductores activo y pasivo mostrados en la figura 2(a) y figura 2(b) en posición para calentar de manera inductiva un componente de una pieza de forma compleja; la figura 3(a) y figura 3(b) ilustran la diferencia entre densidad de corriente transversal uniforme y no uniforme en segmentos inductores; la figura 4 ilustra densidad de corriente transversal no uniforme típica en un componente de pieza durante el tratamiento térmico por inducción que resulta de la presencia de componentes de pieza contiguos limítrofes; la figura 5 es una vista plana superficial de un ejemplo de un segmento inductor activo de la presente invención configurado como dos giros conectados en paralelo que se pueden utilizar para tratar con calor de manera inductiva piezas de forma compleja; la figura 6 es una vista plana superficial de un ejemplo de un segmento inductor pasivo de la presente invención configurado como una bobina en serie de dos giros que puede ser utilizada para tratar con calor de manera inductiva piezas de forma compleja; la figura 7 es una vista en perspectiva de un ejemplo de un segmento inductor pasivo de la presente invención configurado como dos giros de bobina eléctricamente aislados que se pueden utilizar para tratar con calor de manera inductiva piezas de forma compleja; las figuras 8(a) y 8(b) son vistas en perspectiva de un ejemplo de un par de segmentos inductores activo y pasivo opuestos de la presente invención que se pueden utilizar para tratar con calor un componente de pieza de extremo en donde el extremo de la pieza tiene un elemento de extremo que resalta sin tratamiento térmico; y la figura 9 es una disposición esquemática de los circuitos eléctricos cuando se utiliza el segmento inductor activo mostrado en la figura 5 con el segmento inductor pasivo mostrado en la figura 6 para tratar con calor de manera inductiva uno o más componentes de una pieza de forma compleja.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Haciendo referencia ahora a los dibujos, en donde números similares indican elementos similares, se muestra en la figura 5 un ejemplo de un segmento inductor activo de la presente invención que puede ser utilizado para tratar con calor de manera inductiva un componente de una pieza compleja. El segmento inductor activo 17 comprende dos giros de bobina 16 y 18 conectados juntos en paralelo. La figura 5 es una vista plana superficial del segmento inductor activo. La hendidura de restricción de corriente transversal 14 forma los dos giros de bobina en el segmento inductor activo que están conectados juntos en paralelo en las regiones de terminación de energía 122a y 122b. La hendidura 14 es suficientemente grande para evitar el arqueo entre los dos giros de bobina y se puede llenar con un material dieléctrico. Por lo regular, pero no a manera de limitación, el ancho de la ranura 14 está dentro de la escala de 1 mm a 5 mm, dependiendo de las características del componente inductivamente calentado. La hendidura 14 reduce al mínimo la no uniformidad de las densidades de corriente transversales debido a que interrumpe trayectorias de corriente transversal en los giros de bobina. La combinación de giros de bobina 16 y 18 forma segmentos de bobina 17a y 17b en lados opuestos de la abertura pasante 117a. En el ejemplo mostrado en la figura 5, la hendidura 14 se extiende completamente a través de ambos segmentos de bobina 17a y 17b, y la región concentradora de flujo magnético 119a. En ejemplos alternos de la invención, la hendidura puede estar limitada a los dos segmentos de bobina, formando así dos hendiduras separadas. Preferiblemente, la hendidura 14 se extiende a través de ambos segmentos de bobina para mejorar la uniformidad de la distribución de corriente dentro de cada segmento de bobina. Ya sea uno o ambos segmentos de bobina tienen una abertura parcial, tal como aberturas parciales 21a y 22a en los segmentos de bobina 17a y 17b, respectivamente. La superficie de bobina arqueada de cada uno de los dos giros de bobina en cada bobina parcial se puede formar en un par de rebordes de bobina que están separados cada uno por un orificio de enfriamiento, como se muestra de manera representativa en la figura 5 como rebordes de bobina internos 23b, rebordes de bobina externos 23a,y orificio 31. Los rebordes de bobina están perfilados para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, para una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o para calentamiento selectivo del listón. La ranura sencilla 14 generalmente separa cada segmento de bobina en dos giros de bobina de igual ancho. Se puede proveer más de una hendidura de restricción de corriente transversal. El segmento inductor activo 17 en la figura 5 se puede utilizar en combinación con el segmento inductor pasivo de un solo giro mostrado en la figura 2(b). En este ejemplo de la invención, la distribución transversal uniforme mejorada de la densidad de corriente en el segmento inductor activo dará como resultado una distribución transversal mejorada de la densidad de corriente en el segmento inductor pasivo debido a que la dirección de las corrientes instantáneas a través de los giros de bobina formadas entre la hendidura 14, será opuesta en dirección a la corriente en el segmento inductor pasivo de un solo giro. De esta manera, las corrientes en cada uno de los dos giros de bobina en el segmento inductor activo atraerán cada una de ellas una cantidad comparable de corriente en el segmento inductor pasivo.

Alternativamente, el segmento inductor activo 17 se puede utilizar con un segmento inductor pasivo de dos giros. La figura 6 ilustra una vista plana superficial de un ejemplo de un segmento inductor pasivo de dos giros de la presente invención. El segmento inductor pasivo de dos giros 19 comprende dos giros de bobina 20 y 24 formados a partir de la hendidura de restricción de corriente transversal 15 con región de cruce 26. Cuando se utiliza con el segmento inductor activo 17 en la figura 5, el ancho, Ws, de la hendidura 15 en el segmento inductor pasivo es generalmente igual al ancho, Ws, de la hendidura 14 en el segmento inductor activo. Los rebordes de bobina están perfilados alrededor de un orificio en la superficie arqueada alrededor de las aberturas parciales 21b y 22b de cada uno de los giros de bobina que conforman el segmento de bobina 19a y/o segmento de bobina 19b respectivamente. Debido a que los dos giros en el segmento inductor pasivo están conectados en serie, la corriente inducida que fluye en ambos giros es la misma. Por lo tanto, la densidad de la corriente que fluye en el segmento inductor activo también será distribuida de acuerdo con la densidad de la corriente en el segmento inductor pasivo cuando el segmento inductor activo 17 esté debidamente colocado adyacente al segmento inductor pasivo de dos giros 19. La figura 7 ilustra un segmento inductor pasivo alternativo de la presente invención. En este ejemplo, el segmento inductor pasivo 29 está dividido en dos bobinas eléctricamente aisladas 32 y 33 a través de la hendidura de restricción de corriente transversal 30. En esta configuración, el segmento inductor pasivo comprende una bobina interna y externa con una o más aberturas parciales, tales como la abertura parcial 41b. El segmento inductor pasivo 29 se utiliza en combinación con el segmento inductor activo mostrado en la figura 2(a) o figura 5. Una bobina pasiva con dos bobinas eléctricamente aisladas no es tan efectiva como un segmento inductor pasivo de dos (o más) giros conectado en serie para proveer una distribución uniforme de densidad de corriente transversal, pero es más sencilla de fabricar y ofrece una mejora sobre la técnica anterior. Las figuras 8(a) y figura 8(b) ¡lustran un ejemplo de un par de segmentos inductores activo y pasivo, 65' y 65, respectivamente, que se pueden utilizar para tratar con calor de manera inductiva el componente de extremo de una pieza de forma compleja con un elemento de extremo contiguo que resalta axialmente sin tratamiento térmico. Por ejemplo, cuando la pieza es un cigüeñal, el componente de extremo que será tratado con calor es el eje principal y el elemento de extremo contiguo que resalta axialmente sin tratamiento térmico es la boquilla de la manivela. El segmento inductor activo 65' comprende una bobina de un solo giro. El segmento inductor pasivo 65 comprende dos bobinas eléctricamente aisladas 70 y 72 separadas por una hendidura de restricción de corriente transversal 74. El componente es tratado con calor por inducción en la abertura formada por las aberturas parciales 66 y 66'. El elemento semicircular 67 se aloja en la abertura semicircular 67'. Las ventajas del ejemplo de la invención mostrado en las figuras 8(a) y figura 8(b) son similares a aquellas obtenidas con la combinación del segmento inductor activo mostrado en la figura 2(a) y el segmento inductor pasivo mostrado en la figura 7. El par de rebordes de bobina opuestos en un giro de bobina separados por una hendidura de restricción de corriente transversal puede ser colocado para que calienten de manera inductiva solamente la región de listón entre el componente de la pieza situado entre un par de segmentos de bobina y su componente de pieza contiguo. En esta disposición, la hendidura de restricción de corriente transversal por lo regular es más ancha y se puede llenar con un concentrador de flujo para dirigir adicionalmente el calentamiento por inducción a las regiones de listón. Por lo regular, pero no a manera de limitación, el ancho de una hendidura de restricción de corriente transversal en este tipo de aplicación puede estar dentro de la escala de 6 mm a 25 mm, dependiendo de las características del componente inductivamente calentado. Los ejemplos anteriores no limitan el alcance de la invención descrita. El alcance de la invención descrita se establece adicionalmente en las reivindicaciones anexas. 4

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- Un inductor para calentar por lo menos un componente sustancialmente cilindrico de una pieza de metal, el componente sustancialmente cilindrico está unido en por lo menos un lado a un componente de forma irregular, un listón está formado entre el componente de forma irregular y el componente sustancialmente cilindrico, el inductor está formado de un primer segmento inductor y un segundo segmento inductor, el primer y segundo segmentos inductores tienen medios para acoplar magnéticamente al segundo segmento inductor una corriente ac de alta frecuencia suministrada al primer segmento inductor, una abertura sustancialmente cerrada está formada parcialmente en el primer segmento inductor y parcialmente en el segundo segmento inductor para colocación del componente sustancialmente cilindrico para calentamiento mediante aplicación de un campo magnético al componente, el campo magnético es generado por el primer y segundo segmentos inductores en respuesta a excitación por la corriente ac de alta frecuencia, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el primer segmento inductor comprende además: una primera superficie de revestimiento y una primera abertura pasante que forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la primera abertura pasante; el segundo segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el segundo segmento inductor comprende además: una segunda superficie de revestimiento, la segunda superficie de revestimiento está dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento; y una segunda abertura pasante que forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la segunda abertura pasante; la mejora comprende: por lo menos una hendidura de restricción de corriente transversal dispuesta en el primer segmento de bobina y el segundo segmento de bobina para formar al menos dos bobinas paralelas en el primer segmento inductor, al menos una hendidura de restricción de corriente transversal divide cada uno del primer y segundo segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina, una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo par de subsegmentos de bobina que comprende el primer o segundo segmento de bobina, la primera abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orifico en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la primera abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un primer par de rebordes de bobina, el primer par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la primera superficie de revestimiento contigua en donde el primer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón; una segunda abertura parcial en cualquiera del tercer o cuarto segmento de bobina, la segunda abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada divida por un orifico, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un segundo par de rebordes de bobina, el segundo par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la segunda superficie de revestimiento contigua en donde el segundo par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón, la primera y segunda aberturas parciales forman la abertura sustancialmente cerrada. 2.- Un inductor para calentar por lo menos un componente sustancialmente cilindrico de una pieza de metal, el componente sustancialmente cilindrico está unido en por lo menos un lado a un componente de forma irregular, un listón está formado entre el componente de forma irregular y el componente sustancialmente cilindrico, el inductor está formado de un primer segmento inductor y un segundo segmento inductor, el primer y segundo segmentos inductores tienen medios para acoplar magnéticamente al segundo segmento inductor una corriente ac de alta frecuencia suministrada al primer segmento inductor, una abertura sustancialmente cerrada está formada parcialmente en el primer segmento inductor y parcialmente en el segundo segmento inductor para colocación del componente sustancialmente cilindrico para calentamiento mediante aplicación de un campo magnético al componente, el campo magnético es generado por el primer y segundo segmentos inductores en respuesta a excitación por la corriente ac de alta frecuencia, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el primer segmento inductor comprende además: una primera superficie de revestimiento y una primera abertura pasante que forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la primera abertura pasante; el segundo segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el segundo segmento inductor comprende además: una segunda superficie de revestimiento, la segunda superficie de revestimiento está dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento; y una segunda abertura pasante que forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la segunda abertura pasante; la mejora comprende: por lo menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa dispuesta en el primer segmento de bobina y el segundo segmento de bobina para formar por lo menos dos bobinas paralelas en el primer segmento inductor, la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa divide cada uno del primer y segundo segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina, una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo par de subsegmentos de bobina comprende el primer o segundo segmento de bobina, la primera abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la primera abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un primer par de rebordes de bobina, el primer par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la primera superficie de revestimiento contigua en donde el primer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón; por lo menos una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva dispuesta en el tercer segmento de bobina y cuarto segmento de bobina para formar por lo menos dos bobinas en serie en el segundo segmento inductor, la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva divide cada uno del tercer y cuarto segmentos de bobina en un tercer y cuarto par de subsegmentos de bobina, una segunda abertura parcial en cualquiera del primer o segundo par de subsegmentos de bobina comprende el tercer o cuarto segmento de bobina, la segunda abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la segunda abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un primer par de rebordes de bobina, el primer par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la segunda superficie de revestimiento contigua en donde el segundo par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón, la primera y segunda aberturas parciales forman la abertura sustancialmente cerrada. 3 - El inductor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el número de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa es igual al número de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva y cada una de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa está opuestamente alineada desde cada una de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva. 4 - El inductor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque los anchos de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa y pasiva son iguales. 5 - El inductor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque existe una hendidura de restricción de corriente transversal activa y una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva y las hendiduras de restricción de corriente transversal activa y pasiva son lo suficientemente grandes para que solamente el listón sea sustancialmente calentado de manera inductiva. 6.- El inductor de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque un concentrador de flujo está dispuesto en el espacio formado por las hendiduras de restricción de corriente para dirigir el flujo magnético hacia el listón. 7.- Un inductor para calentar por lo menos un componente sustancialmente cilindrico de una pieza de metal, el componente sustancialmente cilindrico está unido en por lo menos un lado a un componente de forma irregular, un listón está formado entre el componente de forma irregular y el componente sustancialmente cilindrico, el inductor está formado de un primer segmento inductor y un segundo segmento inductor, el primer y segundo segmentos inductores tienen medios para acoplar magnéticamente al segundo segmento inductor una corriente ac de alta frecuencia suministrada al primer segmento inductor, una abertura sustancialmente cerrada está formada parcialmente en el primer segmento inductor y parcialmente en el segundo segmento inductor para colocación del componente sustancialmente cilindrico para calentamiento mediante aplicación de un campo magnético al componente, el campo magnético es generado por el primer y segundo segmentos inductores en respuesta a excitación por la corriente ac de alta frecuencia, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el primer segmento inductor comprende además: una primera superficie de revestimiento y una primera abertura pasante que forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la primera abertura pasante; el segundo segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el segundo segmento inductor comprende además: una segunda superficie de revestimiento, la segunda superficie de revestimiento está dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento; y una segunda abertura pasante que forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la segunda abertura pasante; la mejora comprende: por lo menos una hendidura de restricción de corriente transversal dispuesta dentro del segundo segmento inductor para formar al menos dos bobinas eléctricamente aisladas en el segundo segmento inductor, la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal divide cada uno del tercer y cuarto segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina, y una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo par de subsegmentos de bobina comprende el tercer o cuarto segmento de bobina, la primera abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la primera abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un primer par de rebordes de bobina, el primer par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la segunda superficie de revestimiento contigua en donde el primer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón; una segunda abertura parcial en cualquiera del primer o segundo segmento de bobina, la segunda abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un segundo par de rebordes de bobina, el segundo par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la primera superficie de revestimiento contigua en donde el segundo par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico o calentamiento selectivo del listón, la primera y segunda aberturas parciales forman la abertura sustancialmente cerrada. 8.- Un inductor para calentar por lo menos un componente sustancialmente cilindrico de una pieza de metal, el componente sustancialmente cilindrico está unido en por lo menos un lado a un componente de forma irregular, un listón está formado entre el componente de forma irregular y el componente sustancialmente cilindrico, el inductor está formado de un primer segmento inductor y un segundo segmento inductor, el primer y segundo segmentos inductores tienen medios para acoplar magnéticamente al segundo segmento inductor una corriente ac de alta frecuencia suministrada al primer segmento inductor, una abertura sustancialmente cerrada está formada parcialmente en el primer segmento inductor y parcialmente en el segundo segmento inductor para colocación del componente sustancialmente cilindrico para calentamiento mediante aplicación de un campo magnético al componente, el campo magnético es generado por el primer y segundo segmentos inductores en respuesta a excitación por la corriente ac de alta frecuencia, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el primer segmento inductor comprende además: una primera superficie de revestimiento y una primera abertura pasante que forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la primera abertura pasante; el segundo segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el segundo segmento inductor comprende además: una segunda superficie de revestimiento, la segunda superficie de revestimiento está dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento; y una segunda abertura pasante que forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la segunda abertura pasante; la mejora comprende: por lo menos una hendidura de restricción de corriente pasiva transversal dispuesta dentro del segundo segmento inductor para formar al menos dos bobinas eléctricamente aisladas en el segundo segmento inductor, la al menos una hendidura de restricción de corriente pasiva transversal divide cada uno del tercer y cuarto segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina, una primera abertura parcial en cualquiera del primer o segundo par de subsegmentos de bobina comprende el tercer o cuarto segmentos de bobina, la primera abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la primera abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un primer par de rebordes de bobina, el primer par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la segunda superficie de revestimiento contigua en donde el primer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón; por lo menos un hendidura de restricción de corriente activa transversal dispuesta en el primer segmento de bobina y el segundo segmento de bobina para formar por lo menos dos bobinas paralelas en el primer segmento inductor, la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa divide cada uno del primer y segundo segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina, una segunda abertura parcial en cualquiera del par de subsegmentos de bobina comprende el primero o segundo segmento de bobina, la segunda abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la segunda abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un segundo par de rebordes de bobina, el segundo par de rebordes de bobina forma una región de interfaz con la primera superficie de revestimiento contigua en donde el segundo par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón, la primera y segunda aberturas parciales forman la abertura sustancialmente cerrada. 9 - El inductor de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el número de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa es igual al número de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva y cada una de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa está opuestamente alineada desde cada una de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva. 10.- El inductor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque los anchos de la al menos una hendidura de restricción de corriente transversal activa y pasiva son iguales. 11. - El inductor de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque existe una hendidura de restricción de corriente transversal activa y una hendidura de restricción de corriente transversal pasiva y las hendiduras de restricción de corriente transversal activa y pasiva son lo suficientemente grandes para que solamente el listón sea sustancialmente calentado de manera inductiva. 12. - El inductor de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque un concentrador de flujo está dispuesto en el espacio formado por las hendiduras de restricción de corriente para dirigir el flujo magnético hacia el listón. 13. - Un inductor para calentar por lo menos un componente sustancialmente cilindrico de una pieza de metal, el componente sustancialmente cilindrico está unido en por lo menos un lado a un componente de forma irregular, un listón está formado entre el componente de forma irregular y el componente sustancialmente cilindrico, el inductor está formado de un primer segmento inductor y un segundo segmento inductor, el primer y segundo segmentos inductores tienen medios para acoplar magnéticamente al segundo segmento inductor una corriente ac de alta frecuencia suministrada al primer segmento inductor, una abertura sustancialmente cerrada está formada parcialmente en el primer segmento inductor y parcialmente en el segundo segmento inductor para colocación del componente sustancialmente cilindrico para calentamiento mediante aplicación de un campo magnético al componente, el campo magnético es generado por el primer y segundo segmentos inductores en respuesta a excitación por la corriente ac de alta frecuencia, el primer segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el primer segmento inductor comprende además: una primera superficie de revestimiento y una primera abertura pasante que forma un primer segmento de bobina y un segundo segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la primera abertura pasante; el segundo segmento inductor está formado de un material sólido eléctricamente conductor, el segundo segmento inductor comprende además: una segunda superficie de revestimiento, la segunda superficie de revestimiento está dispuesta sustancialmente adyacente y eléctricamente aislada de la primera superficie de revestimiento; y una segunda abertura pasante que forma un tercer segmento de bobina y un cuarto segmento de bobina dispuestos en lados opuestos de la segunda abertura pasante; la mejora comprende: por lo menos una hendidura de restricción de corriente transversal dispuesta dentro del segundo segmento inductor para formar por lo menos dos bobinas eléctricamente aisladas en el segundo segmento inductor, la al menos una hendidura de restricción de corriente divide cada uno del tercer y cuarto segmentos de bobina en un primer y segundo par de subsegmentos de bobina, y una primera abertura parcial en el primer y segundo par de subsegmentos de bobina comprende el tercer segmento de bobina, la primera abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio en al menos uno del par de subsegmentos de bobina que forma la abertura parcial, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un primer par de rebordes de bobina, el primer par de rebordes de bobina forma una región de ¡nterfaz con la segunda superficie de revestimiento contigua en donde el primer par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico, o calentamiento selectivo del listón; el cuarto segmento de bobina tiene un elemento que resalta sustancialmente semicircular; una segunda abertura parcial en el primer segmento de bobina, la segunda abertura parcial tiene una superficie de bobina arqueada dividida por un orificio, el orificio divide la superficie de bobina arqueada en un segundo par de rebordes de bobina, el segundo par de rebordes de bobina forma una región de ¡nterfaz con la primera superficie de revestimiento contigua en donde el segundo par de rebordes de bobina está perfilado para compensar de manera selectiva la masa irregular del componente con forma irregular, una abertura en la superficie del componente sustancialmente cilindrico o calentamiento selectivo del listón, una tercera abertura parcial en el segundo segmento de bobina, la primera y la segunda aberturas parciales forman la abertura sustancialmente cerrada, y el elemento que resalta sustancialmente semicircular del cuarto segmento de bobina se aloja en la tercera abertura parcial.