BRPI1007324B1 - Unidade indutora, e, método para tratamento térmico metalúrgico e indutivo de pelo menos um componente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica - Google Patents

Abstract

UNIDADE INDUTORA, E, MÉTODO PARA AQUECER INDUTIVAMENTE PELO MENOS UM COMPONENTE SUBSTANCIALMENTE CILÍNDRICO DE UMA PEÇA DE TRABALHO METÁLICA. São providos aparelho e método para aquecimento por indução de um ou mais componentes de uma peça de trabalho conformada complexa. O componente é posicionado dentro de uma abertura formada por pares opostos de estruturas de bobina arqueadas, formadas em segmentos indutores opostos. Um segmento indutor é formado de segmentos indutores ativos internos e externos eletricamente isolados, conectados a um ou mais suprimentos de força, enquanto o outro segmento indutor é formado de segmentos indutores passivos internos e externos eletricamente isolados, que são magneticamente acoplados com os respectivos segmentos indutores ativos internos e externos. Mudando-se os parâmetros elétricos de saída do um ou mais suprimentos de força, controla-se o endurecimento por indução ao longo da largura transversal da peça de trabalho, com opcionais concentradores de fluxo entre pares opostos de estruturas de bobina arqueadas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção genericamente refere-se a tratamentotérmico por indução de peças de trabalho metálicas conformadas-complexas, tendo um ou mais componentes genericamente conformados cilindricamente.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A Patente U.S. No. 6.274.857 (patente 857), incorporada aquipor referência em sua totalidade, descreve um método de e aparelho para tratamento térmico por indução de peças de trabalho irregularmente conformadas, tais como componentes selecionados de um virabrequim. Usando-se os números de referência das e com referência às figuras da patente 857, um par de união típico de segmentos indutores de topo (107) e (109), respectivamente, é ilustrado nas figuras de patente 2(a), 2(b) e 2(c). O segmento indutor de base é conectado a um suprimento de força de corrente alternada (AC) na região de terminação de força (122), para formar um único circuito ativo fechado em série de um par de segmentos de bobina localizados em torno de uma abertura transpassante (117a). Portanto, o segmento indutor de base é também referido como o segmento indutor ativo. O correspondente segmento indutor de topo (figura de patente 2(b)) é uma bobina de circuito fechado de volta única e pode também ser referido como o segmento indutor passivo. Pelo menos um par de bordas de bobina, por exemplo, as bordas (123a) e (123b), é formado em torno de uma abertura parcial, por exemplo, abertura parcial (121a), em pelo menos um dos segmentos de bobina. Um segundo par de bordas de bobina é formado no segmento indutor de topo, por exemplo, em torno da abertura parcial (121b), de modo que, quando o par de união de segmentos indutores de base e topo estão na posição fechada, como mostrado na figura de patente 2(c), um indutor substancialmente fechado é formado em torno do componente de peça de trabalho (207) como mostrado, por exemplo, na figura de patente 6(a). O componente de peça de trabalho (207) pode ser, por exemplo, um pino de manivela de um virabrequim a que uma haste de conexão de pistão será fixada após endurecimento metalúrgico. O pino pode ser fixado em uma ou outra extremidade para contrapesos (componentes de peça de trabalho adjacentes conformados irregularmente (206) e (208) na figura de patente 6(b) ou 6(c)). Quando os segmentos indutores de base e de topo estão na posição fechada e corrente alternada é suprida ao indutor de segmento de base (107), concentradores de fluxo magnéticos, por exemplo, concentradores (103a) e (103b) na figura de patente 2(c), são usados para magneticamente acoplar o fluxo criado em torno do segmento indutor de base, causado pelo fluxo de corrente do segmento indutor de base (ativo), de modo que um fluxo de corrente, tendo uma direção instantânea oposta àquela do segmento indutor de base (ativo), é induzido no segmento indutor de topo (passivo). Na posição fechada, o material dielétrico (410) separa as superfícies que se faceiam opostas dos segmentos indutores de base e topo, como mostrado na figura de patente 2(c). Uma ou mais blindagens laterais (137), como ilustrado na figura de patente 5(a), podem ser providas em um, ou ambos, lados interno e externo de um segmento de bobina em torno da região de bobina arqueada, formada em torno de uma borda de bobina para servir como um concentrador de fluxo magnético para o componente de peça de trabalho sendo tratado termicamente, e como uma blindagem de campo magnético para os componentes de peça de trabalho contíguos ao componente tratado termicamente. Embora o acima descreva uma bobina de enrolamento único, de uma única volta para os indutores de segmento de base e de topo, a patente 857 também descreve que uma bobina de enrolamento único, com duas ou mais voltas para um ou outro, ou para ambos, dos segmentos indutores de base e de topo, pode ser provida para endurecer componentes de peça de trabalho individuais relativamente grandes.

[003] A Patente U.S. No. 6.859.125 (patente 125), incorporada aquipor referência em sua totalidade, descreve um aperfeiçoamento do aparelho e método da 857 de tratamento térmico por indução de peças de trabalho irregularmente conformadas. Utilizando-se os números de referência de e com referência às figuras da patente 125, o segmento indutor de base (17) é conectado a um suprimento de força de corrente alternada na região de terminação de força (122a) e (122b), para formar um circuito ativo fechado paralelo duplo das voltas de bobina (16) e (18), como mostrado na figura de patente 5. A fenda limitadora de corrente (14) é usada para formar o duplo circuito ativo fechado paralelo e prover uma distribuição de corrente mais uniforme através do par adjacente conectado paralelo de segmentos de bobina. Pelo menos um dos pares de segmento de bobina adjacentes conectados paralelos tem uma abertura parcial, tal como abertura parcial (21a) do segmento de bobina (17a), em que uma superfície de bobina arqueada é formada. A superfície de bobina arqueada pode ser formada em um par de bordas de bobina que são separados por um orifício, como representativamente mostrado na figura de patente 5 como bordas de bobina internas (23b), bordas de bobina externas (23a) e orifício (31) em cada um dos segmentos de bobina adjacentes. As bordas de bobina são perfiladas para seletivamente compensar a massa irregular do componente irregularmente conformado, para uma abertura na superfície do componente substancialmente cilíndrico, ou para aquecimento seletivo do filete. O segmento indutor ativo (17) pode ser unido com um segmento indutor passivo de volta única, como descrito na patente 125. Alternativamente, o segmento indutor ativo (17) pode ser unido com segmento indutor passivo de duas voltas (19), como mostrado na figura de patente 6, ou segmento indutor passivo (29) na figura de patente 7, que é dividido em duas bobinas eletricamente isoladas (32) e (33) por fenda limitadora de corrente em seção transversal (30). Quando o segmento indutor ativo (17) é unido com um dos segmentos indutores passivos, uma peça de trabalho pode ser indutivamente aquecida com os pares de borda de bobina, como descrito na patente 125.

[004] As patentes 125 e 857 trata genericamente o que é conhecidocomo tratamento térmico de “faixa” dos componentes de peça de trabalho. Por exemplo, onde o componente de peça de trabalho selecionado 207’ a ser termicamente tratado for o pino de manivela anteriormente descrito, tratamento térmico uniforme é geralmente requerido através da inteira região de superfície transversal A’ do pino, como mostrado na Fig. 1(a) anexa, em vez de as regiões de filete 207a’ e 107b’, que compreendem as regiões de interface entre o componente de peça de trabalho 207’ e os componentes irregularmente conformados adjacentes 206’ e 208’. Consequentemente, como ilustrado na Fig. 1(a) e Fig. 1(b) anexas, as bordas de bobina (par de borda de bobina de base 123a’ e 123b’, parcialmente mostrado na Fig. 1(a)) dos segmentos de bobina indutora de base e de topo, 107’ e 109’, respectivamente, que circundam o componente de peça de trabalho 207’, em combinação, formam uma “faixa” de calor induzido uniforme em torno da inteira região de superfície transversal A’ do pino. A Fig. 1(a) também mostra blindagens laterais representativas 137’ e a Fig. 1(b) também mostra dielétrico representativo 410’, que separa as superfícies que se faceiam dos segmentos de bobina indutores de base e de topo.

[005] A patente 857 descreve formas de realização para tratamentotérmico das regiões filete B’, em combinação com a inteira região de superfície transversal A’ de um componente de peça de trabalho, pela formação de regiões de ponta apontadas para fora sobre as bordas de bobina 124a’ e 124b’, como mostrado, por exemplo, na Fig. 2(a) anexa.

[006] A patente 125 descreve o posicionamento do par de bordas debobina opostas em um par de voltas de bobina em paralelo, separadas por uma fenda limitadora de corrente em seção transversal, de modo que elas indutivamente aquecem somente as regiões de filete B’ entre o componente de peça de trabalho selecionado, situado entre um par de segmentos de bobina e seu componente de peça de trabalho contíguo. Como ilustrado na Fig. 2(b) anexa, isto é realizado fazendo-se a fenda limitadora de corrente em seção transversal entre os segmentos de bobina, S, relativamente larga - na faixa de 6 mm a 25 mm, como ensinado pela patente 125. O primeiro par de bordas de bobina 23a’ e 23b’ ficam em um lado da fenda, enquanto o segundo par de bordas de bobina 23c’ e 23d’ ficam no lado oposto da fenda. Como descrito na patente 125, a fenda larga pode ser enchida com um concentrador de fluxo 138’ para direcionar mais o aquecimento de indução para as regiões de filete B’.

[007] Os ensinamentos das patentes 125 e 857 para tratamentotérmico de somente as regiões de filete de uma peça de trabalho componente, ou tratamento térmico seletivo das regiões de filete e/ou regiões seletivas ao longo da largura transversal da peça de trabalho componente, e endurecimento metalúrgico das regiões tanto de filete como de superfície, são um tanto limitados. Por exemplo, onde a peça de trabalho componente for um pino de virabrequim ou munhão principal tendo uma área (largura) de suporte transversal estreita (por exemplo, menor do que 30 mm de largura), um padrão de aquecimento “percevejo” C’ pode resultar como mostrado na Fig. 3(a) e Fig. 3(b) anexas, quando utilizando-se os ensinamentos das patentes 857 e 125, respectivamente. O padrão de aquecimento percevejo é geralmente não desejável devido a diversos fatores. Primeiro, um tal padrão de aquecimento desperdiça energia, uma vez que a profundidade de dureza média deve ser apreciavelmente mais profunda do que necessário, para se conseguir uma profundidade de dureza satisfatória em direção às regiões de filete. Em segundo lugar, um tal padrão de aquecimento provoca distorção aumentada do componente aquecido, uma vez que absorção de calor aumentada resulta em maior expansão volumétrica do componente. Considerando-se o formato de uma peça de trabalho complexa, tal como um virabrequim, a maior expansão metálica resulta correspondentemente em maior distorção de formato. Além disso, a maior quantidade de metal aquecido acima da temperatura de transformação de fase resulta em um correspondente aumento nas estruturas de transformação de mais baixa temperatura, tais como martensita, bainita inferior e outras que, por sua vez têm diferentes densidades volumétricas, em comparação com a metalurgia pré-aquecida do componente de peça de trabalho. Isto também aumenta a distorção do formato/tamanho das peças de trabalho tratadas termicamente, que têm um padrão de “percevejo”. Este padrão de percevejo pode ocorrer mesmo embora haja uma ausência de bordas de bobina eletricamente condutivas nas regiões 120’ entre bordas de bobina de circuito ativo internas e externas emparelhadas 123a’ e 123b’ da Fig. 3(a) e regiões 120” entre a fenda S e bordas de bobina emparelhadas 23a’/23b’ e 23c’/23d’ da Fig. 3(b). O padrão de aquecimento em percevejo pode resultar de suficiente acoplamento eletromagnético entre os pares de borda de bobina internos e externos, para criar um campo de fluxo magnético suficientemente forte na região transversal central A’1 do componente de peça de trabalho mostrado na Fig. 3(a) e nas regiões transversais centrais A’2 do componente de peça de trabalho mostrado na Fig. 3(b). Há também reduzida intensidade de campo magnético nas regiões extremas transversais opostas A’3 das superfícies de suporte, devido ao efeito de extremidade eletromagnético do indutor. Há ainda um efeito de dissipação de calor térmico apreciável, devido à presença dos contrapesos irregularmente conformados, relativamente frios (aquecidos não-indutivamente) 206’ e 208’ localizados próximo de ambas as extremidades do componente de peça de trabalho 207’; isto é, qualquer aquecimento indutivo em regiões extremas A’3 é conduzido para longe de cada região extrema transversal do componente de peça de trabalho e em direção ao componente de peça de trabalho irregularmente conformado adjacente.

[008] Um objetivo da presente invenção é prover aparelho para emétodo de tratamento térmico metalúrgico de componentes cilíndricos de uma peça de trabalho complexa, tal como um virabrequim.

[009] Outro objetivo da presente invenção é controlar largamente oendurecimento por indução de componentes cilíndricos de uma peça de trabalho complexa, através da largura transversal e áreas de filete dos componentes cilíndricos.

BREVE RESUMO DA INVENÇÃO

[0010] Em um aspecto, a presente invenção é uma unidade indutora para e método de indutivamente tratar termicamente pelo menos um componente substancialmente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica em que o componente substancialmente cilíndrico é fixado em pelo menos um lado a um componente irregularmente conformado, para formar um filete entre o componente irregularmente conformado e o componente conformado substancialmente cilíndrico. A unidade indutora é formada de segmentos indutores ativo e passivo. O segmento indutor ativo é conectado a um ou mais suprimentos de força de corrente alternada e o segmento indutor passivo é magneticamente acoplado ao segmento indutor ativo. O segmento indutor ativo compreende segmentos indutores ativos interno e externo, que são eletricamente isolados entre si. Os segmentos indutores ativos tanto externos como externos têm pelo menos um par de aberturas transpassantes parciais adjacentes, em que estruturas de borda de bobina arqueadas são formadas. Isto é, uma borda de bobina ativa externa dentro da abertura transpassante parcial do segmento indutor ativo externo, e uma borda de bobina ativa interna é adequadamente formada dentro da abertura transpassante parcial do segmento indutor ativo interno. O segmento indutor passivo compreende segmentos indutores passivos internos e externos, que são eletricamente isolados entre si e têm uma correspondente borda de bobina passiva externa e borda de bobina passiva interna. Quando as bordas de bobina ativa externa e interna, respectivamente, unem-se com as bordas de bobina passivas externa e interna, um volume interno genericamente cilíndrico é formado, dentro do qual o componente de peça de trabalho pode ser indutivamente tratado termicamente.

[0011] Um concentrador de fluxo magnético inter-bordas pode ser posicionado entre o par interno e externo ativo e/ou interno e externo passivo das bordas de bobina, para controlar o padrão de dureza metalúrgica induzida através da largura transversal do componente de peça de trabalho.

[0012] Um concentrador de fluxo magnético de bordas cruzadas pode ser posicionado em torno do par ativo e/ou passivo de bordas de bobina, para controlar o padrão de dureza metalúrgica induzida através da largura transversal do componente de peça de trabalho.

[0013] Os parâmetros elétricos da corrente alternada suprida para os segmentos de bobina indutora internos e externos ativo e passivos podem ser variados independentemente entre si, para controlar o padrão de dureza metalúrgica induzida através da largura transversal do componente de peça de trabalho.

[0014] Em outros exemplos da invenção, a unidade indutora pode ser formada de dois segmentos indutores ativos sem acoplamento magnético entre os dois segmentos indutores ativos.

[0015] Os aspectos acima e outros da invenção são expostos neste relatório e nas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] Os desenhos anexos, como brevemente resumidos abaixo, são providos para entendimento exemplar da invenção e não a limitam como mais exposto neste relatório e nas reivindicações anexas.

[0017] A Fig. 1(a) e Fig. 1(b) ilustram a concepção de tratamento térmico metalúrgico de faixa de um componente de peça de trabalho cilíndrico, com a Fig. 1(a) sendo uma vista em seção transversal parcial através da linha A-A da Fig. 1(b).

[0018] A Fig. 2(a) é uma vista em elevação de seção transversal parcial de um aparelho da arte anterior, para tratamento térmico de um componente de peça de trabalho cilíndrico, através de sua inteira região de superfície transversal.

[0019] A Fig. 2(b) é uma vista em elevação de seção transversal parcial de um aparelho da arte anterior para tratamento térmico de principalmente as regiões de filete de uma peça de trabalho cilíndrica.

[0020] A Fig. 3a) e Fig. 3(b) são vistas em seção transversal parcial de tipicamente padrões tratados termicamente metalúrgicos tipo percevejo indesejáveis através da largura transversal de um componente de peça de trabalho cilíndrico.

[0021] A Fig. 4(a) ilustra em vista isométrica um exemplo de um segmento indutor ativo usado na unidade indutora da presente invenção.

[0022] A Fig. 4(b) ilustra em vista isométrica um exemplo de um segmento indutor passivo usado na unidade indutora da presente invenção.

[0023] A Fig. 4(c) ilustra em vista isométrica um exemplo de uma unidade indutora da presente invenção formada dos segmentos indutores ativo e passivo mostrados na Fig. 4(a) e (4(b).

[0024] A Fig. 4(d) ilustra em vista em seção transversal um exemplo de um componente de peça de trabalho posicionado entre pares opostos de bordas de bobina ativas e passivas.

[0025] A Fig. 5(a), Fig. 5(b) e Fig. 5(c) ilustram em vistas em seção transversal parcial exemplos típicos do uso de concentradores de fluxo magnético inter-bordas na presente invenção.

[0026] A Fig. 5(a)’ e Fig. 5(a)” ilustram em vistas em seção transversal parcial o arranjo mostrado na Fig. 5(a) com padrões de fluxo de corrente instantâneos alternativos, usados durante o processo de tratamento térmico por indução.

[0027] A Fig. 6(a) e Fig. 6(b) ilustram diagramaticamente dois circuitos de suprimento de força alternativos para suprir corrente em-fase para segmentos indutores ativos tanto interno como externo.

[0028] A Fig. 7(a) e Fig. 7(b) ilustram diagramaticamente dois circuitos de suprimento de força alternativos para suprir corrente de 180 graus fora de fase para os segmentos indutores ativos interno e externo.

[0029] A Fig. 8(a) e Fig. 8(a) ilustram diagramaticamente a direção da corrente instantânea para segmentos indutores passivos ativo e passivo externos e externos emparelhados.

[0030] A Fig. 9(a) ilustra graficamente controle de fase de corrente entre correntes dos segmentos indutores ativos interno e externo.

[0031] A Fig. 9(b) ilustra graficamente controle de frequência entre correntes dos segmentos indutores ativos interno e externo.

[0032] A Fig. 10(a), Fig. 10(b) e Fig. 10(c) ilustram graficamente controle de mudança de tempo entre correntes dos segmentos indutores ativos interno e externo.

[0033] A Fig. 11(a) a Fig. 11(d) ilustram em vista em seção transversal várias aplicações de um concentrador de fluxo magnético de bordas-tranversais com o concentrador mostrado em seção transversal na linha B-B da Fig. 13(a).

[0034] A Fig. 12 ilustra em vista em perspectiva um exemplo não- limitante de um concentrador de fluxo magnético inter-bordas, usado na presente invenção.

[0035] A Fig. 13(a) ilustra em vista em perspectiva um exemplo não- limitante de concentradores de fluxo magnético de bordas cruzadas, usados na presente invenção.

[0036] A Fig. 13(a)’ e Fig. 13(a)” ilustram controle comparativo de trajetos de fluxo magnético com e sem concentradores de fluxo magnético de bordas-cruzadas, respectivamente.

[0037] A Fig. 13(b) ilustra em vista em perspectiva outro exemplo de concentradores de fluxo magnético de bordas-cruzadas, usados na presente invenção.

[0038] A Fig. 14 é a unidade indutora mostrada na Fig. 4(c) com os concentradores de fluxo magnético de bordas-cruzadas mostrados na Fig. 13(a) embutidos em torno das bordas de bobina do segmento indutor passivo.

[0039] A Fig. 15 é a unidade indutora mostrada na Fig. 4(c) com os concentradores de fluxo magnético de bordas-cruzadas mostrados na Fig. 13(b), embutidos em torno das bordas de bobina do segmento indutor passivo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0040] Com referência agora aos desenhos, em que numerais idênticos indicam elementos semelhantes, é mostrado na Fig. 4(a), Fig. 4(b) e Fig. 4(c) um exemplo não-limitante da unidade indutora 10 da presente invenção, que é usada para tratamento térmico metalúrgico de pelo menos um componente cilíndrico compondo uma peça de trabalho metálica. A unidade indutora 10 compreende o segmento indutor ativo 12 e o segmento indutor passivo 32. O segmento indutor ativo é conectado a pelo menos um suprimento de força, enquanto o segmento indutor passivo é magneticamente acoplado com o segmento indutor ativo e não conectado diretamente a uma fonte de força.

[0041] Com referência principalmente à Fig. 4(a), o segmento indutor ativo 12 compreende o segmento indutor ativo externo 14 e o segmento indutor ativo interno 16, que são eletricamente isolados entre si. O segmento indutor ativo interno é posicionado dentro de uma abertura transpassante formada pelo segmento indutor ativo externo, abertura transpassante esta sendo formada interna ao segmento indutor ativo externo 14.

[0042] O segmento indutor ativo externo 14 compreende um par de primeiro 14a e segundo 14b segmentos de bobina indutores ativos externos, região de acoplamento de fluxo magnético 14c e regiões de terminação de força 14d’ e 14d”, todos sendo interconectados em torno da abertura transpassante interna 18. Pelo menos um dos segmentos de bobina indutores ativos externos tem pelo menos uma abertura transpassante parcial, tais como aberturas 14a’ e 14b’ mostradas na Fig. 4(a). A região de superfície arqueada de cada abertura transpassante parcial pode ser contornada para formar uma borda de bobina externa ativa, tal como bordas de bobina 15a e 15b da Fig. 4(a). O segmento indutor ativo externo 14 pode ser conectado a pelo menos um circuito de suprimento de força nas regiões de terminação de força 14d’ e 14d”, como mais descrito abaixo.

[0043] O segmento indutor ativo interno 16 compreende um par de primeiro 16a e segundo 16b segmentos de bobina indutores ativos internos, a região de acoplamento de fluxo magnético 16c e regiões de terminação de energia 16d’ e 16d”, todos sendo interconectados em torno da abertura transpassante interna 18, que é formada quando o segmento de bobina indutor ativo interno é posicionado dentro abertura transpassante interna ao segmento indutor ativo externo. Pelo menos um dos segmentos de bobina indutores ativos internos tem pelo menos uma abertura transpassante parcial, tais como aberturas 16a’ e 16b’, como mostrado na Fig. 4(a). A região de superfície arqueada de cada abertura transpassante parcial pode ser contornada para formar uma borda de bobina interna ativa, tal como bordas de bobina 17a e 17b na Fig. 4(a). O segmento de bobina indutora ativa interna 16 pode ser conectado a pelo menos um circuito de suprimento de força nas regiões de terminação de força 16d’ e 16d”, como mais descrito abaixo.

[0044] Com o arranjo mostrado na Fig. 4(a), um primeiro par de bordas de bobina ativas externas e internas é formado pelas bordas de bobina 15a e 17b, respectivamente, e um segundo par de bordas de bobina ativas externa e interna é formado por bordas de bobina 15b e 17b.

[0045] Isolamento elétrico entre os segmentos indutores ativos externo e interno é conseguido provendo-se espaço dielétrico 20 (mostrado em sombreamento hachurado transversal tracejado na Fig. 4(a)) entre os segmentos. Em pelo menos uma região entre bordas de bobina ativa opostas em um par de bordas de bobina ativas externa e interna, pelo menos um concentrador de fluxo inter-bordas 22 (mostrado em sombreamento hachurado transversal sólido na Fig. 4(a)) é provido como mais descrito abaixo. O espaço dielétrico 20 pode ser separação de ar ou qualquer material dielétrico sólido ou gasoso adequado.

[0046] Com referência principalmente à Fig. 4(b), o segmento indutor passivo 32 compreende o segmento de bobina indutor passivo externo 34 e o segmento de bobina indutor passivo interno 36, que são eletricamente isolados entre si. O segmento de bobina indutor passivo interno é posicionado dentro da abertura transpassante 38, que é formada interna ao segmento de bobina indutor passivo externo 34.

[0047] O segmento indutor passivo externo 34 compreende um par de primeiro 34a e segundo 34b segmentos de bobina indutores passivos externos e região de acoplamento de fluxo magnético 34c (escondida sob o concentrador de fluxo de acoplamento 60b da Fig. 4(b)), todos sendo interconectados em torno da abertura transpassante interna 38, para formar um circuito elétrico em circuito fechado. Pelo menos um dos segmentos de bobina indutores passivos externos tem pelo menos uma abertura transpassante parcial, tal como aberturas 34a’ e 34b’, com a abertura 34a’ visível na Fig. 4(b). A região de superfície arqueada de cada abertura transpassante parcial pode ser contornada para formar uma borda de bobina externa passiva, tal como bordas de bobina 35a e 35b, com a borda 35a parcialmente visível na Fig. 4(b).

[0048] O segmento indutor passivo interno 36 compreende um par de primeiro 36a e segundo 36b segmentos de bobina indutores passivos internos e região de acoplamento de fluxo magnético 36c (escondida sob o concentrador de fluxo de acoplamento 60d na Fig. 4(b)), todos sendo interconectados em torno da abertura transpassante interna de volume reduzido 38, que é formada quando o segmento de bobina indutor passivo interno é posicionado dentro da abertura transpassante formada interna do segmento indutor passivo externo. Pelo menos um dos segmentos de bobina de indutor passivos internos tem pelo menos uma abertura transpassante parcial, tal como aberturas 36a’ e 36b’, com a abertura 36b’ visível na Fig. 4(b). A região de superfície arqueada de cada abertura transpassante parcial pode ser contornada para formar uma borda de bobina interna passiva, tal como bordas de bobina 37a e 37b, com a borda 37b parcialmente visível na Fig. 4(b).

[0049] Com o arranjo mostrado na Fig. 4(b), um primeiro par de bordas de bobina passivas externa e interna é formada pelas bordas de bobina 35a e 37a, respectivamente, e um segundo par de bordas de bobina ativas externa e interna é formada pelas bordas de bobina 35b e 37b.

[0050] O isolamento elétrico entre os segmentos indutores passivos externo e interno é conseguido provendo-se espaço dielétrico 20 (mostrado em sombreamento hachurado transversal tracejado na Fig. 4(b)) entre os segmentos. Pelo menos na região entre pelo menos uma borda de bobina oposta de um par de bordas de bobina, pelo menos um concentrador de fluxo inter-bordas 22 (mostrado em sombreamento hachurado transversal sólido na Fig. 4(b)) é provido, como mais descrito abaixo. O espaço dielétrico 20 pode ser separação de ar ou qualquer material dielétrico sólido ou gasoso adequado.

[0051] A Fig. 4(c) ilustra a unidade indutora 10, quando os segmentos indutores ativo e passivo mostrados na Fig. 4(a) e Fig. 4(b) têm suas superfícies que se faceiam trazidas em contato próximo com um dielétrico 50 disposto entre as superfícies que se faceiam. As superfícies que se faceiam 14f e 16f para os segmentos indutores ativos externo e interno, respectivamente, são identificados na Fig. 4(a) como as superfícies com setas designando direções de fluxo de corrente; as superfícies que se faceiam 34f e 36f para os segmentos passivos externo e interno, respectivamente, são identificadas na Fig. 4(b) como as superfícies com setas designando direções de fluxo de corrente. Um ou mais concentradores de fluxo magnético acoplantes são usados para formar um circuito magnético entre os segmentos indutores ativo e passivo, como ilustrado acoplando-se os concentradores de fluxo magnético 60a e 60b para os segmentos indutores ativo 14 e passivo 34 externos, e acoplando-se os concentradores de fluxo magnético 60c e 60d para os segmentos indutores ativo 16 e passivo 36 internos. Cada segmento concentrador compreende um material magnético de alta permeabilidade, tal como uma pluralidade de folhas de aço laminadas ou material magnético tipo pó, que compreende partículas baseadas em ferro e/ou baseadas em ferrita, ligadas juntas usando-se um material aglutinante. Os segmentos indutores ativos externo 14 e interno 16 podem ter suas regiões de terminação de pó, 14d’/14d” e 16d’/16d”, respectivamente, conectadas direta ou indiretamente a um circuito de suprimento de força, por exemplo, por barras coletoras 90a/90b e 91a/91b, respectivamente, como mostrado na Fig. 4(c), com dielétrico de separação 92.

[0052] Quando apropriadamente posicionada, cada abertura parcial de um segmento indutor ativo é genericamente imagem espelho posicionada em relação a sua correspondente abertura parcial do segmento indutor passivo. Por exemplo, para o segmento indutor ativo 12 mostrado na Fig. 4(a), a abertura parcial da peça de trabalho 14a’ e 16a’ dos segmentos de bobina indutores externo e interno ativos, respectivamente, é geralmente imagem espelho posicionada em relação às aberturas parciais de peça de trabalho 34a’ e 36b’ dos segmentos de bobina indutores externo e interno passivos, compondo o segmento indutor passivo 32, como mostrado na Fig. 4(b), para formar uma abertura genericamente circular, como mostrado na Fig. 4(c). Os desvios dos segmentos indutores ativo e passivo de imagem espelho verdadeira são usados para algumas aplicações da invenção, para acomodar detalhes particulares do componente sendo tratado termicamente ou um componente adjacente a ele, tal como um contrapeso. Por exemplo, o entalhe 37b’ da borda de bobina 37b (Fig. 4(b)) pode ser usado somente na borda de bobina passiva 37b e não na borda de bobina ativa de imagem espelho 17b para ser responsável por um furo radialmente perfurado na peça de trabalho, que não deve ser superaquecido. Com referência à Fig. 4(d), com este arranjo, um componente de peça de trabalho cilíndrico 307 a ser tratado termicamente pode ser situado na abertura genericamente circular entre as bordas de bobina emparelhadas ativas circundantes 15a e 17a e as bordas de bobina emparelhadas passivas 35a e 37a. Os componentes de peça de trabalho 306 e 308, conectados às extremidades opostas do componente 307, representam componentes irregularmente conformados, que podem ser fixados em uma ou outra ou em ambas as extremidades do componente 307. Se presente, o componente 308 pode ajustar-se nas aberturas transpassantes 18 e 38, enquanto o componente 306 pode ajustar-se externo ao segmento de bobina indutor externo 14a. Uma ou mais (baseadas em ferro ou baseadas em ferrita, do tipo fendido ou de pó) das blindagens laterais 52 podem opcionalmente ser providas em um ou ambos os lados externos de um segmento de bobina indutor ativo e/ou passivo em torno da região de bobina arqueada do segmento indutor, como mostrado na Fig. 4(d). Um concentrador de fluxo inter-bordas 22 pode ser utilizado como mais descrito abaixo. Com corrente alternada adequada, suprida pelo circuito de suprimento de força para os segmentos indutores ativos externo e interno, quando fluxo de corrente alternada instantâneo (Ia1 e Ia2) do segmento indutivo ativo 12 está genericamente na direção indicada pelas setas da Fig. 4(a), o fluxo de corrente alternada instantâneo induzido (Ib1 e Ib2) do segmento indutor passivo 32 está genericamente na direção oposta, como indicado pelas setas da Fig. 4(b) e a peça de trabalho genericamente cilíndrica 307 será indutivamente tratada termicamente quando posicionada, por exemplo, dentro de uma abertura genericamente circular, mostrada na Fig. 4(c). Como ainda descrito abaixo, estas correntes podem ser periodicamente invertidas, mudadas de fase e/ou mudadas em tempo, durante um processo de tratamento térmico, a fim de produzir um desejado padrão de endurecimento metalúrgico no componente de peça de trabalho sendo tratado termicamente.

[0053] Como mencionado acima, em alguns exemplos da unidade indutora da presente invenção, um concentrador de fluxo magnético inter- bordas é usado para controlar o padrão de endurecimento metalúrgico para um componente de peça de trabalho indutivamente tratado termicamente, genericamente cilíndrico. A Fig. 5(a) , Fig. 5(b) e Fig. 5(b) são aplicações representativas de concentradores de fluxo inter-bordas na presente invenção. Para simplicidade, os diagramas destas e outras figuras ilustram, em seção transversal parcial, a região de interface entre o componente de peça de trabalho 307 e o par de bordas de bobina ativas formadas pelas bordas de bobina externa 15a e interna 17a; a região de interface entre o componente de peça de trabalho 307 e o par de bordas de bobina passivas formado pelas bordas de bobina externa 35a e interna 37a são preferivelmente similares, a menos que um padrão de endurecimento assimétrico seja desejado em torno do perímetro do componente 307. Um concentrador de fluxo inter-bordas não-limitante típico 22a é mostrado na Fig. 12 com corte em seção transversal na linha C-C, como mostrado em outras figuras.

[0054] Dependendo das larguras, Wlip1 e Wlip2 das bordas de bobina, a distância de separação inter-bordas, dsep e a padronização de endurecimento metalúrgico desejado, os concentradores de fluxo magnético inter-bordas 22a, 22b ou 22c podem ser utilizados como mostrado na Fig. 5(a), 5(b) e 5(c), respectivamente. Os concentradores de fluxo inter-bordas podem preencher uma parte de, ou a distância total, dsep, entre bordas de bobinas pareadas. Os concentradores de inter-bordas não necessitam estender- se pelo inteiro comprimento, xl, entre as bordas de bobina emparelhadas, como ilustrado na Fig. 4(d). Genericamente, os concentradores inter-bordas necessitam estender-se das pontas transversais das bordas de bobina emparelhadas até uma distância de x2, de modo que o fluxo magnético gerado por cada borda de bobina é separado entre si próximo da superfície transversal do componente de peça de trabalho sendo tratado termicamente. A presença de um concentrador de fluxo magnético inter-bordas atenua o acoplamento eletromagnético entre as bordas de bobina emparelhadas, o que reduz o aquecimento induzido na região central A’ (Fig. 5(a)) do componente de peça de trabalho 307, tal como um suporte, que está sendo tratado termicamente. Isto contrasta com o arranjo da arte anterior mostrado na Fig. 3(a) e discutido acima. A combinação de um concentrador de fluxo magnético inter-bordas e bordas de bobina emparelhadas é particularmente vantajosa quando tratando- se termicamente um componente de peça de trabalho de estreita largura, wwp, tal como um munhão de um virabrequim. A seleção de parâmetros geométricos inter-bordas é baseada no padrão de dureza metalúrgica desejado de bordas de bobina emparelhadas para um dado componente de peça de trabalho ser tratado termicamente. Com referência à Fig. 5(a) estes parâmetros geométricos incluem dureza, t, distância do vão de ar, g, entre o concentrador inter-bordas e a superfície (suporte) do componente de peça de trabalho tratado termicamente e/ou propriedades eletromagnéticas do concentrador, isto é, permeabilidade magnética e resistividade elétrica. Por exemplo, a espessura, t, deve ser suficiente para evitar saturação magnética em uma aplicação particular.

[0055] Na Fig. 5(a) o padrão de dureza A, com um padrão de dureza de profundidade substancialmente uniforme através da largura, wwp, do componente de peça de trabalho, é conseguido diminuindo-se a densidade de força induzida (fonte de calor) na largura intermediária do padrão de dureza, controlando-se os parâmetros geométricos descritos acima para substancialmente reduzir a aparência de um padrão percevejo.

[0056] Na Fig. 5(b) o padrão de dureza B, com um duplo lobo simétrico, o padrão de dureza de profundidade variável através da largura do componente de peça de trabalho, é conseguido aumentando-se a espessura do concentrador inter-bordas 22b sobre aquela do concentrador 22a da Fig. 5(a), assim diminuindo-se mais a densidade de força induzida (fonte de calor) na largura intermediária do padrão de dureza para a profundidade de dureza mais rasa mostrada na Fig. 5(b).

[0057] Na Fig. 5(c) o padrão de dureza C, com um duplo padrão de dureza de percevejo simétrico através da largura do componente de peça de trabalho, é conseguido aumentando-se mais a espessura do concentrador inter- bordas 22c em relação aquele do concentrador 22b da Fig. 5(b), para eliminar o endurecimento na região de largura intermediária, como mostrado na figura.

[0058] Em geral, transicionando-se dos padrões de dureza mostrados nas Fig. 5(a) à Fig. 5(c), a distância, dsep, entre as bordas de bobina ativas emparelhadas, é crescente e a espessura, t, do concentrador de fluxo inter- bordas utilizado, é também crescente.

[0059] Uma vantagem particular da unidade indutora da presente invenção, em relação à arte anterior, é que os parâmetros de corrente elétrica, tais como, mudança de fase de corrente, frequência e mudança de fase de tempo de corrente, podem ser independentemente variados, sozinhos ou em combinação entre si, para os segmentos indutores ativos externo e interno, durante algumas ou todas as etapas do processo de tratamento térmico por indução, para precisamente controlar o padrão de endurecimento metalúrgico através da largura transversal do componente de peça de trabalho a ser indutivamente aquecido.

[0060] Nas figuras é usada notação convencional para indicar a direção instantânea do fluxo de corrente; isto é, uma cruz em um círculo indica fluxo de corrente alternada para dentro do plano do papel e para longe do leitor, e um ponto em um círculo indica fluxo de corrente alternada para fora do plano do papel (180 graus fora de fase do fluxo de corrente para dentro do plano do papel) e em direção ao leitor. Os exemplos das Figuras 5(a), 5(b) e 5(c) ilustram todos vários padrões de dureza resultantes do fluxo de corrente instantânea na mesma direção em ambas as bordas de bobina emparelhadas. Isto pode ser conseguido, por exemplo, utilizando-se o circuito de suprimento de força mostrado nas Figs. 6(a) ou 6(b). Na Fig. 6(a) dois suprimentos de força são utilizados, com o SUPRIMENTO DE FORÇA No. 1 conectado ao segmento indutor ativo externo e o SUPRIMENTO DE FORÇA No. 2 conectado ao segmento indutor ativo interno. Alternativamente, na Fig. 6(b) um único suprimento de força é usado, enquanto circuitos de comutação 94a e 94b são usados para controlar o fluxo de corrente instantânea entre as mesmas e opostas direções instantâneas para os segmentos indutores ativos externo e interno usados para controlar a corrente de saída do único suprimento de força para os segmentos indutores ativos externos e internos, par de bordas 15a/15b e/ou par 17a/17b. ativos individualmente controlados e simultaneamente energizados.

[0061] A Fig. 5(a)’ representa o arranjo da Fig. 5(a), onde fluxo de corrente instantânea está em direções opostas nas bordas de bobina emparelhadas. O uso de concentrador de fluxo inter-bordas 22a com fluxos de corrente opostas durante o processo de endurecimento por indução aumenta a eficiência elétrica da bobina formada das bordas de bobina emparelhadas e migra a densidade da bobina de corrente para as regiões de filete 307a e 307b, para produzir o padrão de dureza D. Isto pode ser conseguido, por exemplo, utilizando-se o circuito de suprimento de força mostrado na Fig. 7(a) ou Fig. 7(b). Na Fig. 7(a) dois suprimentos de força são utilizados, com SUPRIMENTO DE FORÇA No. 1 conectado ao segmento indutor ativo externo, e SUPRIMENTO DE FORÇA No. 2 conectado ao segmento indutor ativo interno. Alternativamente, na Fig. 7(b) um único suprimento de força é usado, enquanto circuitos de comutação 94a e 94b são usados para controlar a corrente de saída do único suprimento de força para os segmentos indutores ativos externo e interno.

[0062] A Fig. 5(a)” ilustram outro resultado variante que é conseguido com o arranjo da Fig. 5(a), quando fluxo de corrente instantânea é alternado entre as mesmas e opostas direções instantâneas durante o processo de endurecimento por indução; este método resulta em padrão de dureza E, onde as regiões de filete e a inteira largura transversal do componente 307 são endurecidas. Isto pode ser conseguido, por exemplo, alternando-se entre os circuitos de suprimento de força mostrados na Fig. 6(a) e Fig. 7(a), ou Fig. 6(a) e Fig. 7(b).

[0063] Genericamente na presente invenção, a mudança de fase de fluxo de corrente alternada instantânea, α, entre os circuitos de segmentos indutores ativos interno e externo, pode ser variada em qualquer parte dentro da faixa de zero grau (representando o mesmo exemplo de direção de corrente instantânea acima) e 180 graus (representando o exemplo de direção de corrente oposta instantânea acima), como graficamente ilustrado na Figura 9(a). A mudança de fase, α, pode variar em qualquer parte de zero a 180 graus durante uma parte de um ou mais ciclos de aquecimento por indução no padrão de endurecimento metalúrgico, dependendo do padrão de dureza desejado através da largura transversal do componente de peça de trabalho.

[0064] A variação independente da frequência, f, da corrente dos circuitos de segmentos indutores ativos interno e externo é outro parâmetro que pode ser usado para controlar o padrão de dureza através da largura transversal do componente de peça de trabalho como graficamente representado na Fig. 9(b).

[0065] Mudança de fase de tempo independente da corrente nos circuitos de segmentos indutores ativos interno e externo é outro parâmetro que pode ser usado para controlar o padrão de dureza através da largura transversal do componente de peça de trabalho. Como graficamente representado na Fig. 10(b), a mudança de fase de tempo zero, β, pode ser usada para alternativamente suprir corrente exclusivamente para um ou outro circuito de segmentos indutores ativos interno ou externo. Alternativamente, a mudança de fase de tempo pode ser positiva como mostrado na Fig. 10(a), com uma faixa de tempo morto durante a qual nenhuma corrente é suprida para o segmento indutor, ou negativa, como mostrado na Fig. 10(c), com uma faixa de tempo de sobreposição, quando corrente é suprida para ambos os segmentos indutores.

[0066] Como mencionado acima, os parâmetros de corrente elétrica, tais como mudança de fase de corrente, frequência e mudança de fase de tempo de corrente, podem ser independentemente variados, sozinhos ou em combinação entre si, para os segmentos indutores ativos externo e interno, durante parte das ou todas as etapas do processo de tratamento térmico por indução, para controlar o padrão de endurecimento metalúrgico através da largura transversal, e incluindo os filetes, do componente de peça de trabalho a ser indutivamente aquecido. Adicionalmente, em alguns exemplos da invenção, os parâmetros variados para um par de bordas de bobina interna e externa podem ser variados, a fim de obter-se um padrão de dureza assimétrico através da largura transversal do componente de peça de trabalho, ou para compensar detalhes assimétricos influenciando o processo de tratamento térmico pro indução, através da largura transversal do componente, tal como mas não limitado a contrapesos irregularmente conformados adjacentes, geometria de um filete ou uma abertura na região de tratamento térmico do componente.

[0067] Em outros exemplos da invenção, um concentrador de fluxo magnético de bordas-transversais pode ser utilizado, sozinho ou em combinação com os concentradores de fluxo inter-bordas descritos acima. A Fig. 11(a) ilustra representativamente o uso de concentrador de fluxo magnético de bordas-transversais 23a, onde o padrão de dureza percevejo, F, é conseguido. O concentrador de fluxo magnético de bordas-transversais é pelo menos parcialmente embutido dentro das bordas de bobina ativas emparelhadas em uma distância x3 das pontas transversais das bobinas ativas emparelhadas. A distância x3 é selecionada para reduzir o comprimento do trajeto de retorno do fluxo magnético produzido por cada borda para aumentar a eficiência elétrica da bobina. O concentrador de fluxo de bordas-transversais 23a geralmente toma um formato arqueado como ilustrado na Fig. 13(a) e “fecha” o trajeto magnético externo, enquanto localizando o campo magnético externo criando um trajeto de fluxo magnético de baixa impedância preferível. Este efeito é ilustrado por linhas de fluxo exemplares 80a e 80b (mostradas em linhas tracejadas) na Fig. 13(a)’ e 13(b)’ com e sem o compensador de fluxo de bordas transversais, respectivamente. Assim procedendo-se reduz-se as perdas de energia externa geradas dentro diversos detalhes eletricamente condutivos, tais como aparelhamento ou acessórios associados com uma unidade indutora da presente invenção. A Fig. 14 ilustra um compensador de fluxo de bordas transversais do tipo-fenda 23a, inserido em torno dos pares de bordas de bobina do segmento de bobina passivo 32; compensador de fluxo de bordas transversais similares podem ser inseridos em torno das bordas de bobina no segmento de bobina ativo 12. A Fig. 13(b) ilustra outro exemplo do concentrador de fluxo de bordas transversais conformados arqueados 23b, em que o concentrador de fluxo não é um concentrador de fluxo simples, porém uma formação arqueada de elementos concentradores de fluxo cilíndricos distintos, como mostrado, por exemplo, na Fig. 15 em torno dos pares de bordas de bobina do segmento de bobina passivo 32; compensadores de fluxo de bordas transversais similares podem ser inseridos em torno das bordas de bobina no segmento de bobina ativo 12, para formar um arranjo concentrador de fluxo “gaiola de esquilo” em torno de cada abertura em que um componente de peça de trabalho é para ser tratado termicamente. A Fig. 11(b) à Fig. 11(d) ilustram exemplos da presente invenção, em que uma combinação de concentrador de fluxo de bordas transversais 23a e concentrador de fluxo inter-bordas 22 é usado. Embora o compensador de fluxo de bordas transversais 23a mostrado nas Figs. 11 a 11(d) seja horizontalmente orientado entre o par de bordas de bobina, mais genericamente um compensador de fluxo de bordas transversais pode ter outras orientações e formatos, contanto que se estenda entre o par de bordas de bobina. Similar à descrição acima para concentradores de fluxo inter- bordas, a direção instantânea dos fluxos de corrente indicados nas Figs. 11(a) a 11(d) ilustra a variação de padrões de dureza F, g, H ou I, respectivamente, que podem ser obtidos.

[0068] Um método não-limitante de utilizar a unidade indutora da presente invenção é no aparelho descrito na Patente U.S. No. 6.174.857 B1. Situa-se também dentro do escopo da invenção o uso da unidade indutora da presente invenção com aparelho em que a peça de trabalho ou a unidade indutora possa ser girada. Por exemplo, um acionador adequado, compreendendo um motor tendo seu eixo de saída conectado direta ou indiretamente a uma estrutura de montagem rotativa, pode ser provido para montagem da unidade indutora ou da peça de trabalho. Alternativamente, tanto a unidade indutora como a peça de trabalho podem ser montada em acionadores separados, de modo que ambas possam ser independentemente giradas durante o processo de tratamento térmico.

[0069] Mais descrições de perfilamento de borda de bobina, concentradores de fluxo magnético e seleção de material dielétrico adequados podem ser encontrados na Patente U.S. No. 6.274.857 B1 e 6.859.125 B2.

[0070] Embora duas aberturas substancialmente fechadas sejam formadas na unidade indutora mostrada na Fig. 4(c) para tratar termicamente dois componentes da peça de trabalho, em outros exemplos da invenção pode ser somente uma ou mais do que duas aberturas substancialmente fechadas na unidade indutora para tratar termicamente um ou mais do que dois componentes da peça de trabalho.

[0071] Os exemplos acima da invenção foram providos meramente para fins de explicação e não são de forma alguma para serem interpretados como limitantes da presente invenção. Embora a invenção tenha sido descrita com referência às várias formas de realização, as palavras usadas aqui são palavras de descrição e ilustração, em vez de palavras de limitações. Embora a invenção tenha sido descrita aqui com referência a meios, materiais e formas de realização particulares, a invenção não é destinada a ser limitada aos particulares descritos aqui; sem dúvida, a invenção estende-se para todas as estruturas, métodos e usos funcionalmente equivalentes, Aqueles hábeis na arte, tendo o benefício dos ensinamentos deste relatório, podem efetuar numerosas modificações nele e mudanças podem ser feitas sem desvio do escopo da invenção em seus aspectos.

Claims (13)

1. Unidade indutora (10) para tratamento térmico metalúrgico de pelo menos um componente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica, a unidade indutora sendo formada de um segmento indutor ativo (12) e um segmento indutor passivo (32), os segmentos indutores ativo e passivo (12, 32) tendo meios (60a, 60b, 60c, 60d) para magneticamente acoplar ao segmento indutor passivo (32) uma corrente alternada de alta frequência suprida ao segmento indutor ativo (12), pelo menos uma abertura circular formada parcialmente no segmento indutor ativo (12) e parcialmente no segmento indutor passivo (32) para colocação do pelo menos um componente cilíndrico para aquecimento indutivo pela aplicação de um campo magnético ao pelo menos um componente cilíndrico, o campo magnético gerado pelos segmentos indutores ativo e passivo (12, 32), em resposta à excitação pela corrente alternada de alta frequência, em que:o segmento indutor ativo (12) compreende ainda:um segmento indutor ativo externo (14) formado em torno de um segmento indutor ativo externo através da abertura;um segmento indutor ativo interno (16) disposto dentro do segmento indutor ativo externo através da abertura e separado do segmento indutor ativo externo (14) por um espaço dielétrico eletricamente isolante (20);uma abertura passante de indutor ativo (18) formada dentro do segmento indutor ativo interno (16), a abertura passante de indutor ativo (18) formando um primeiro segmento de bobina de indutor ativo interno (16a) e um primeiro segmento de bobina de indutor ativo externo adjacente (14a) e um segundo segmento indutor ativo interno (16b) e um segundo segmento de bobina de indutor ativo externo adjacente (14b), os primeiro segmento de bobina de indutor ativo interno (16a) e primeiro segmento de bobina de indutor ativo externo adjacente (14a) e segundo segmento indutor ativo interno (16b) e segundo segmento de bobina de indutor ativo externo adjacente (14b) dispostos em lados opostos da abertura passante de indutor ativo (18); epelo menos um par de aberturas de segmento indutor parcial ativo genericamente alinhadas (16a’, 16b’) formado da combinação de uma primeira abertura parcial ativa em cada um dos primeiros segmentos de bobina de indutor ativos externo (14a) e interno (16a) adjacentes, ou a combinação de uma segunda abertura parcial ativa em cada um dos segmentos de bobina de indutor ativos externo (14b) e interno (16b) adjacentes, cada uma da primeira abertura parcial ativa no primeiro segmento de bobina de indutor ativo externo (14a) e interno (16a) adjacentes, ou cada de segunda abertura parcial ativa nos segundos segmentos de bobina de indutor ativos externo (14b) e interno (16b) adjacentes tendo uma superfície de bobina arqueada de segmento indutor ativo (15a, 17a; 15b, 17b) interfaceando respectivamente com uma superfície (14f, 16f) faceando os segmentos de bobina ativos externo e interno; eo segmento indutor passivo (32) compreendendo ainda:um segmento indutor passivo externo (34) formado em torno de uma abertura transpassante de segmento indutor passivo externo;um segmento indutor passivo interno (36) disposto dentro da abertura transpassante de segmento indutor passivo externo e separado do segmento indutor passivo externo (34) por um espaço dielétrico eletricamente isolante (20);uma abertura transpassante de indutor passivo (38) formada dentro do segmento indutor passivo interno (36), a abertura transpassante de indutor passivo (38) formando um primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e um primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes e um segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e um segundo segmento de bobina de indutor passivo interno (36b) adjacentes, os primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes e os segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e interno (36b) adjacentes dispostos em lados opostos da abertura transpassante de indutor passivo (38); epelo menos um par adjacente de aberturas de segmento indutor parcial passivo (36a’, 36b’) genericamente alinhadas formadas da combinação de uma primeira abertura parcial passiva em cada um dos primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes, ou a combinação de uma segunda abertura passiva em cada um dos segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e interno (36b) adjacentes, cada uma das aberturas parciais passivas dos primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes, ou de cada das segundas aberturas parciais passivas nos segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e interno (36b) adjacentes tendo uma superfície de bobina arqueada de segmento indutor passivo interfaceando respectivamente com uma superfície faceando o segmento de bobina passivo externo e interno (34f, 36f), os pares de pelo menos um par adjacente de aberturas de segmentos indutores parciais ativos (16a’, 16b’) e passivos (36a’, 36b’), genericamente alinhados, respectivamente formando a pelo menos uma abertura circular, quando as superfícies faceando os segmentos de bobina ativos externo (14f) e interno (16f) faceiam as superfícies faceando os segmentos de bobina passivos externo (34f) e interno (36f) com as superfícies faceando os segmentos de bobina ativos externo (14f) e interno (16f) eletricamente isoladas das superfícies faceando o segmento de bobina passivo externo (34f) e interno (36f);caracterizado pelo fato de que o segmento de indutor ativo externo (14) é eletricamente isolado do segmento de indutor ativo interno (16) e que o segmento de indutor passivo externo (34) é eletricamente isolado do segmento indutor passivo interno (36), por meio do que pelo menos um componente cilíndrico é colocado na pelo menos uma abertura circular é indutivamente termicamente tratado por dois circuitos eletricamente isolados formados pelo segmento de indutor ativo externo (14) em combinação com o segmento de indutor passivo externo (34) e o segmento de indutor ativo interno (16) em combinação com o segmento indutor passivo interno (36) para controlar o tratamento térmico metalúrgico do pelo menos um componente cilíndrico colocado na pelo menos uma abertura circular.

2. Unidade indutora, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as superfícies de bobina arqueadas de indutor passivo (35a, 35b, 37b) ou ativo (15a, 17a, 15b, 17b) em pelo menos um dos pares adjacentes de aberturas de segmento de indutor parcial passivo (36a’, 36b’) ou ativo (16a’, 16b’) são um par contornado de bordas de bobina.

3. Unidade indutora, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de o par contornado de bordas de bobina ser perfilado para compensar: a massa irregular de um componente irregularmente conformado, adjacente ao pelo menos um componente cilíndrico localizado na pelo menos uma abertura circular, uma abertura na superfície do pelo menos um componente cilíndrico localizado em pelo menos uma abertura circular, ou um aquecimento de uma região de filete entre o componente irregularmente conformado e o pelo menos um componente cilíndrico localizado em pelo menos uma abertura circular.

4. Unidade indutora, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um concentrador de fluxo inter-bordas (22) disposto entre os lados opostos do par contornado de bordas de bobina.

5. Unidade indutora, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um concentrador de fluxo de bordas cruzadas (23a), o pelo menos um concentrador de fluxo de bordas- cruzadas parcialmente embutido em cada um do par contornado das bordas de bobina em uma distância deslocada das pontas do par contornado de bordas de bobina.

6. Unidade indutora, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos um concentrador de fluxo inter-bordas (22) disposto entre os lados opostos do par contornado de bordas de bobina e pelo menos um concentrador de fluxo de bordas-cruzadas (23a), o pelo menos um concentrador de fluxo de bordas cruzadas parcialmente embutido em cada um do par contornado de bordas de bobina, em uma distância deslocada das pontas do par contornado de bordas de bobina.

7. Unidade indutora, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de compreender ainda um acionador para girar a unidade indutora (10) ou a peça de trabalho metálica, enquanto o pelo menos um componente cilíndrico é posicionado na pelo menos uma abertura circular.

8. Método para tratamento térmico metalúrgico e indutivo de pelo menos um componente cilíndrico de uma peça de trabalho metálica, o método compreendendo as etapas de:formar uma abertura circular em torno da extensão axial do pelo menos um componente cilíndrico, em que a abertura circular é formada parcialmente em um segmento indutor ativo (12) e parcialmente em um segmento indutor passivo (32), o segmento indutor ativo (12) compreendendo:um segmento indutor ativo externo (14) formado em torno de uma abertura transpassante de segmento indutor ativo externo;um segmento indutor ativo interno (16) disposto dentro da abertura transpassante do segmento indutor ativo externo e separado do segmento indutor ativo externo por um espaço dielétrico eletricamente isolante (20);uma abertura transpassante de indutor ativo (18), formada dentro do segmento indutor ativo interno (16), a abertura transpassante de indutor ativo (18) formando primeiros segmentos de bobina de indutor ativos externo (14a) e interno (16a) adjacentes e segmentos de bobina de indutor ativos externo (14b) e interno (16b) adjacentes, os segundos segmentos de bobina de indutor ativos externo (14b) e interno (16b) adjacentes sendo dispostos em lados opostos da abertura transpassante de indutor ativo (18); epelo menos um par de aberturas adjacentes de segmentos indutores parciais ativos genericamente alinhadas (16a’, 16b’), formadas da combinação de uma primeira abertura parcial ativa em cada um dos primeiros segmentos de bobina de indutor ativos externo (14a) e interno (16a) adjacentes, ou a combinação de uma segunda abertura parcial ativa em cada um dos segmentos de bobina de indutor ativos externo (14b) e interno (16b) adjacentes, cada uma da primeira abertura parcial ativa no primeiro segmento de bobina de indutor ativo externo (14a) e interno (16a) adjacentes, ou cada de segunda abertura parcial ativa nos segundos segmentos de bobina de indutor ativos externo (14b) e interno (16b) adjacentes tendo uma superfície de bobina arqueada de segmento indutor ativo (15a, 17a; 15b, 17b) contorneada como uma borda de bobina ativa interfaceando respectivamente com uma superfície faceando os segmentos de bobina ativos externo (14f) e interno (16f);o segmento indutor passivo (32) compreendendo ainda:um segmento indutor passivo externo (34) formado em torno de uma abertura transpassante do segmento indutor passivo externo;um segmento indutor passivo interno (36) disposto dentro da abertura transpassante do segmento indutor passivo externo e separado do segmento indutor passivo externo (34) por um espaço dielétrico eletricamente isolante (20);uma abertura transpassante de indutor passivo (38) formada dentro do segmento indutor passivo interno (36), a abertura transpassante de indutor passivo (38) formando primeiros segmentos de bobina passivos externo (34a) e interno (36a) e um segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e um segundo segmento de bobina de indutor passivo interno (36b) adjacentes, os um primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e um primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes e os segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e interno (36b) adjacentes dispostos em lados opostos da abertura transpassante de indutor passivo (38); epelo menos um par de aberturas adjacentes de segmentos indutores parciais passivos genericamente alinhadas (36a’, 36b’) formadas da combinação de uma primeira abertura parcial passiva de cada um do par de um primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e um primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes, ou a combinação de uma segunda abertura passiva em cada um dos segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e interno (36b) adjacentes, cada uma da primeira abertura parcial passiva de cada um do par dos um primeiro segmento de bobina de indutor passivo externo (34a) e um primeiro segmento de bobina de indutor passivo interno (36a) adjacentes, cada uma de segunda abertura parcial passiva no segundo segmento de bobina de indutor passivo externo (34b) e interno (36b) adjacentes tendo uma superfície de bobina arqueada de segmento indutor passivo contorneada como uma borda de bobina passiva interfaceando, respectivamente, com uma superfície faceando o segmento de bobina passivo externo e interno (34f, 36f), os pares de pelo menos um par adjacente de aberturas de segmentos indutores parciais ativo (16a’, 16b’) e passivo (36a’, 36b’) genericamente alinhados respectivamente formando a pelo menos uma abertura circular, quando as superfícies que se faceiam de segmento de bobina ativos externo (14f) e interno (16f) faceiam as superfícies que se faceiam de segmentos de bobina passivos externo (34f) e interno (36f) com as superfícies que se faceiam de segmentos de bobina ativos externo e interno eletricamente isolados das superfícies que se faceiam de segmentos de bobina passivos externo e interno;suprir uma primeira corrente alternada para o segmento indutor ativo externo (14);suprir uma segunda corrente alternada para o segmento indutor ativo interno (16);acoplar magneticamente os segmentos indutores ativo externo (14) e passivo externo (34) de modo que um primeiro campo de fluxo magnético seja estabelecido pelo menos em torno das bordas de bobina ativa e passiva respectivamente formadas nos segmentos indutores ativo (14) e passivo externos (34); eacoplar magneticamente os segmentos indutores passivos ativo interno (16) e passivo interno (36), de modo que um segundo campo de fluxo magnético seja estabelecido pelo menos em torno das bordas de bobina passiva e ativa respectivamente formadas nos segmentos indutores ativo (16) e passivo (36) internos;caracterizado pelo fato de que o segmento de indutor ativo externo (14) é eletricamente isolado do segmento de indutor ativo interno (16) e que o segmento de indutor passivo externo (34) é eletricamente isolado do segmento de indutor passivo interno (36), por meio do que pelo menos um componente cilíndrico é colocado na pelo menos uma abertura circular é indutivamente termicamente tratado por dois circuitos eletricamente isolados formados pelo segmento de indutor ativo externo (14) em combinação com o segmento de indutor passivo externo (34) e o segmento de indutor ativo interno (16) em combinação com o segmento indutor passivo interno (36) para controlar o tratamento térmico metalúrgico do pelo menos um componente cilíndrico colocado na pelo menos uma abertura circular.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos a relação de fase entre as primeira e segunda correntes alternadas, ou a frequência das primeira ou segunda correntes alternadas, ou o faseamento de tempo entre as primeira e segunda correntes alternadas ser variada, enquanto indutivamente aquecendo o pelo menos um componente cilíndrico na abertura circular.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de girar tanto o segmento indutor ativo (12) e o segmento indutor passivo (14) quanto a peça de trabalho de metal, enquanto indutivamente aquecendo o pelo menos um componente cilíndrico na abertura circular.

11. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de pelo menos um concentrador de fluxo inter-bordas (22) ser posicionado entre os lados opostos de pelo menos um par de bordas de bobina.

12. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de pelo menos um concentrador de fluxo de bordas- cruzadas (23a) ser embutido nos lados opostos de pelo menos um par de bordas de bobina em uma distância deslocada das pontas de pelo menos um par de bordas de bobina.

13. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de pelo menos um concentrador de fluxo inter-bordas (22) ser posicionado entre os lados opostos de pelo menos um par de bordas de bobina e pelo menos um concentrador de fluxo de bordas-cruzadas ser embutido nos lados opostos de pelo menos um par de bordas de bobina em uma distância deslocada das pontas de pelo menos um par de bordas de bobina.