Modelación numérica del calentamiento de acero al carbono por inducción

DI LUOZZO N.; FONTANA M.; ARCONDO B.

Malargüe

Congreso; Reunión de la Asociación Física Argentina; 2010

Asociación Física Argentina

El objetivo del siguiente trabajo es el estudio de los gradientes de temperatura que se producen en piezas de acero, en particular de geometría tubular con espesores de al menos dos veces la profundidad de penetración del campo magnético aplicado. A tal fin se utilizó el método de los elementos finitos para evaluar la temperatura de la superficie interior, una vez que la superficie exterior alcanzó la temperatura objetivo. Para obtener una solución se debe resolver en forma acoplada el modelo térmico, el modelo magnético para bajas frecuencias (10-100 KHz) y de calentamiento por efecto Joule. Para la resolución del problema fue utilizado el software Elmer de análisis multifísico por elementos finitos. Como pieza a calentar se modeló un tubo de acero al carbono con propiedades físicas similares a las de un acero AISI 1023, con un diámetro exterior de 73 mm y un espesor de pared de 10 mm. Al horno se lo modeló como una fuente de corriente, con una frecuencia de 20 KHz. En particular se modeló un ciclo térmico de calentamiento hasta una temperatura objetivo de 1250 ºC, utilizada para la soldadura de aceros por métodos TLPB, y la contribución que produce la interrupción de la aplicación de potencia por cortos períodos de tiempo a la homogeneización de la temperatura de la pieza. Se observa que, mediante la interrupción de la potencia, el proceso de homogeneización se produce sólo en los primeros segundos del mismo, para luego dar lugar a un enfriamiento de toda la masa del tubo.