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#Tendencias de productos
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Simulación del calentamiento por inducción de palanquillas de forja
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Optimización y simplificación del calentamiento por inducción progresiva mediante software y algoritmos de código abierto
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La inducción se está convirtiendo en una opción cada vez más popular para el calentamiento de palanquillas de acero antes de la forja, debido a su capacidad de crear una alta intensidad de calor rápidamente y dentro de una palanquilla, lo que lleva a un tiempo de ciclo de proceso bajo (alta productividad) con una alta calidad repetible, ocupando un espacio mínimo en el taller. Es más eficiente energéticamente e intrínsecamente más respetuoso con el medio ambiente que la mayoría de las otras fuentes de calor para palanquillas de acero.
La incorporación del calentamiento por inducción requiere cierta planificación y experiencia, pero es posible optimizar un sistema de calentamiento por inducción progresiva para forjar palanquillas utilizando la plataforma CENOS, un software de simulación en 3D centrado específicamente en el calentamiento por inducción que utiliza componentes y algoritmos de código abierto, lo que lo hace asequible para operaciones pequeñas y medianas.
La plataforma CENOS es capaz de simular varios tipos de calentamiento por inducción para forja, incluyendo calentamiento estático y progresivo, donde la palanquilla se mueve a través de la bobina con velocidad constante.
El diseño del serpentín tampoco tiene limitaciones: es posible simular sistemas de calefacción de un serpentín y de varios serpentines. Además de la bobina, también es posible simular cualquier material y frecuencia.
El rendimiento funcional - Plataforma CENOS es un software de escritorio de ingeniería asistido por ordenador y basado en métodos de elementos finitos para la simulación de procesos físicos en 2D y 3D y la modelización computacional del calentamiento por inducción, el temple por inducción, la soldadura fuerte, el recocido y el revenido de acero, aluminio, cobre y otros materiales. Fue diseñado para ser lo más sencillo posible de entender y usar, incluso para principiantes.
El proceso de simulación consta de tres pasos:
- Elección de la geometría de la pieza (a partir de plantillas incorporadas o crear su propio archivo CAD);
- Definición de los parámetros de calentamiento por inducción (frecuencia, tensión, tiempo, etc.); y,
- Ejecución de la simulación 2D o 3D de su elección.
Al final, los resultados como la temperatura y el campo magnético se muestran en representaciones en 3D, gráficos y más. La potencia aparente, el calor inducido y la inductancia se registran en un archivo de Excel.
Comparación de dos sistemas de calentamiento - Consideremos la simulación del calentamiento progresivo de la palanquilla con sistemas de dos y tres etapas. El objetivo de la simulación era alcanzar los 1200°C ± 50°C.
Para comprobar cada sistema, el usuario debe crear configuraciones para ambos, establecer parámetros físicos (propiedades del material, frecuencia, corriente, etc.) e iniciar la simulación.
Una vez realizada la simulación, el usuario tiene acceso a diferentes variables de salida:
- Distribución de la temperatura
- Densidad de corriente y distribución de calor en Julios
- Líneas de campo magnético
- Potencia total, reactiva y aparente
- Inductancia de la bobina
- Corriente de bobina, tensión
- Etcétera
En nuestro ejemplo de calentamiento de palanquilla, es posible comparar ambos casos y el rendimiento. Es evidente cómo un sistema de tres etapas puede disminuir el consumo de energía y aumentar la tasa de producción para este caso específico.
También es posible trazar la distribución de la temperatura, el calor del julio, el campo magnético, etc. En la Figura 1 se muestra la distribución de la temperatura resultante en la palanquilla a través del radio. Como se puede ver, se obtiene una mejor homogeneidad de temperatura en el sistema de tres etapas.
La Figura 2 muestra cómo los diferentes sistemas conducen a una distribución de temperatura diferente. En un sistema de dos etapas, la temperatura requerida para forjar se alcanza con bobinas más cortas, por lo tanto también con una velocidad de escaneado más baja. Esto conduce a una peor uniformidad de la temperatura y a menores tasas de producción. Por otro lado, el calentador de tres etapas aumenta gradualmente la temperatura de la palanquilla y la diferencia de temperatura resultante entre el núcleo y la superficie es menor.
Los usuarios de CENOS son libres de cambiar todos los parámetros de entrada y ensamblar el sistema de cualquier número de etapas según sea necesario para su proceso.
Si es necesario utilizar el mismo sistema para escanear palanquillas más cortas, donde los efectos finales juegan un papel más significativo, es posible configurar una simulación con una palanquilla en movimiento.
Tomar mejores decisiones para la configuración y la planificación - Como se demuestra en el ejemplo de la simulación, es posible comparar dos sistemas diferentes y obtener resultados que facilitan la toma de decisiones, ahorrando así valiosos recursos de la empresa. El alcance y la variedad de las diferentes simulaciones es ilimitada, dependiendo de los problemas que los usuarios quieran resolver. Por ejemplo:
- Diseño del sistema de calefacción para optimizar el rendimiento del calentamiento por inducción, mejorar la calidad del producto y evitar sorpresas desagradables relacionadas con el sobrecalentamiento del subsuelo;
- La selección de potencia, frecuencia y longitud de bobina en aplicaciones de calentamiento de palanquillas por inducción; o,
- Selección de temperaturas de forja para aceros al carbono y aceros aleados, para evitar posibles daños por fusión incipiente o sobrecalentamiento.
Requisitos de formación - Existe la idea errónea de que el software de simulación requiere ingenieros de simulación especialmente formados (y bien pagados), normalmente contratados sólo para un tipo de tareas: la simulación. Esto es ciertamente cierto para los sofisticados paquetes de software de simulación multifísica.
El software de escritorio CENOS 3D mantiene su enfoque en el calentamiento por inducción y contiene una variedad de procedimientos automatizados para evitar cualquier funcionalidad innecesaria que pueda confundir a los usuarios inexpertos. Utilizando plantillas dedicadas, un principiante puede realizar su primera simulación de inducción en menos de 30 minutos, y convertirse en un usuario profesional con cualquier geometría 3D después de una o dos semanas de autoaprendizaje, guiado por ingenieros de CENOS.
Además, CENOS ofrece webinars, soporte al cliente, un foro en línea y un rico sitio de documentación para ayudar a los ingenieros a empezar.
El sistema operativo requerido es Microsoft Windows 7, 8 o 10. El hardware requerido es, como mínimo, un procesador Intel i5 (o similar), un mínimo de 16 GB de RAM, y se sugiere 32 GB de RAM. El rendimiento de las tarjetas gráficas no juega un papel importante; cualquier GPU estándar se encargará de la visualización. Además, la conexión a Internet es necesaria únicamente para la verificación de la licencia de software. Se puede adquirir una versión sin conexión si se solicita.