Postupak indukcijskog kaljenja površine

Aplikacija površinskog postupka indukcijskog kaljenja

Što je indukcijsko stvrdnjavanje?

Indukcijsko kaljenje je oblik toplinske obrade u kojem se metalni dio s dovoljnim sadržajem ugljika zagrijava u indukcijskom polju i zatim brzo hladi. To povećava i tvrdoću i lomljivost dijela. Indukcijsko grijanje omogućuje vam lokalizirano grijanje na unaprijed određenu temperaturu i omogućuje precizno upravljanje postupkom stvrdnjavanja. Tako je zajamčena ponovljivost procesa. Obično se indukcijsko kaljenje primjenjuje na metalne dijelove koji moraju imati veliku površinsku otpornost na trošenje, a istodobno zadržati mehanička svojstva. Nakon postizanja postupka indukcijskog očvršćavanja, metalni obradak mora se ugasiti u vodi, ulju ili zraku da bi se dobila specifična svojstva površinskog sloja.

indukcijsko kaljenje površinski postupak

Indukcijsko kaljenje je metoda brzog i selektivnog očvršćavanja površine metalnog dijela. Bakreni svitak koji nosi značajnu razinu izmjenične struje postavljen je u blizini dijela (koji ga ne dodiruje). Toplina se stvara na i blizu površine vrtložnim strujama i gubicima u histerezi. Gašenje, obično na bazi vode s dodatkom kao što je polimer, usmjereno je na dio ili je potopljeno. To strukturu pretvara u martenzit, što je puno teže od prethodne strukture.

Popularna, moderna vrsta opreme za indukcijsko očvršćavanje naziva se skener. Dio se drži između središta, rotira i prolazi kroz progresivni namotaj koji pruža i toplinu i gašenje. Gašenje je usmjereno ispod zavojnice, tako da se bilo koje područje dijela brzo hladi odmah nakon zagrijavanja. Razinom snage, vremenom zadržavanja, brzinom skeniranja (dodavanja) i ostalim procesnim varijablama računalo precizno kontrolira.

Postupak očvršćavanja kućišta koji se koristi za povećanje otpornosti na habanje, površinske tvrdoće i trajanja zamora stvaranjem očvrslog površinskog sloja uz održavanje nepromijenjene mikrostrukture jezgre.

Indukcijsko kaljenje koristi se za povećanje mehaničkih svojstava željeznih komponenata na određenom području. Tipična primjena su pogonski sklop, ovjes, dijelovi motora i žigosanje. Indukcijsko kaljenje izvrsno popravlja jamstvene zahtjeve / kvarove na terenu. Primarne su prednosti poboljšanja čvrstoće, umora i otpornosti na habanje u lokaliziranom području bez potrebe za redizajnom komponente.

Procesi i industrije koji mogu imati koristi od indukcijskog očvršćavanja:

  • Toplinska obrada

  • Otvrdnjavanje lanca

  • Učvršćivanje cijevi i cijevi

  • Brodogradnja

  • zračno-kosmički prostor

  • Željeznička pruga

  • Autokuće

  • Obnovljive energije

Prednosti indukcijskog kaljenja:

Prednost komponentama koje su izložene velikom opterećenju. Indukcija daje visoku površinsku tvrdoću s dubokim kućištem sposobnim za podnošenje izuzetno velikih opterećenja. Čvrstoća na zamor povećava se razvojem meke jezgre okružene izuzetno čvrstim vanjskim slojem. Ta su svojstva poželjna za dijelove koji trpe torzijsko opterećenje i površine koje imaju sile udara. Indukcijska obrada izvodi se jedan po jedan dio omogućujući vrlo predvidljivo pomicanje dimenzija od dijela do dijela.

  • Precizna kontrola temperature i dubine stvrdnjavanja

  • Kontrolirano i lokalizirano grijanje

  • Lako se integrira u proizvodne linije

  • Brz i ponovljiv postupak

  • Svaki se obradak može stvrdnuti precizno optimiziranim parametrima

  • Energetski učinkovit postupak

Dijelovi od čelika i nehrđajućeg čelika koji se mogu očvrsnuti indukcijom:

Pričvršćivači, prirubnice, zupčanici, ležajevi, cijevi, unutarnje i vanjske rase, radilice, bregaste osovine, jarmi, pogonske osovine, izlazne osovine, vretena, torzijske šipke, okretni prstenovi, žica, ventili, bušilice za kamenje itd.

Povećana otpornost na trošenje

Postoji izravna korelacija između tvrdoće i otpornosti na habanje. Otpornost na habanje dijela značajno se povećava indukcijskim očvršćavanjem, pod pretpostavkom da je početno stanje materijala bilo žareno ili obrađeno u mekše stanje.

Povećana čvrstoća i životni umor zbog meke jezgre i zaostalog tlačnog naprezanja na površini

Pritisak pod tlakom (koji se obično smatra pozitivnim atributom) rezultat je očvrsle strukture u blizini površine koja zauzima nešto veći volumen od jezgre i prethodne strukture.

Dijelovi se mogu temperirati nakon Indukcijsko kaljenje za podešavanje razine tvrdoće, po želji

Kao i svaki postupak za stvaranje martenzitne strukture, kaljenje će smanjiti tvrdoću, a istovremeno smanjiti krhkost.

Deep Case s tvrdom jezgrom

Tipična dubina slučaja je 030 "-. 120", što je u prosjeku dublje od procesa kao što je karburalizacija, karbonitriranje i različiti oblici nitriranja koji se izvode na podkritičnim temperaturama. Za određene projekte kao što su osovine ili dijelovi koji su još uvijek korisni čak i nakon što se puno materijala istroši, dubina kućišta može biti do ½ inča ili veća.

Selektivni postupak otvrdnjavanja bez maskiranja

Područja s naknadnim zavarivanjem ili nakon strojne obrade ostaju mekana - vrlo malo drugih postupaka toplinske obrade može to postići.

Relativno minimalno izobličenje

Primjer: osovina dužine 1 ”Ø x 40”, koja ima dva ravnomjerno raspoređena rukavca, svaki dužine 2 ”, koji zahtijevaju potporu opterećenja i otpornosti na habanje. Indukcijsko kaljenje izvodi se upravo na tim površinama, ukupne duljine 4 ”. Konvencionalnom metodom (ili ako indukciju očvrsnemo cijelom duljinom) bilo bi znatno više iskrivljenja.

Omogućuje upotrebu jeftinih čelika kao što je 1045

Najpopularniji čelik koji se koristi za dijelove koji se indukcijski očvrsnu je 1045. Lako se obrađuje, jeftino, a zbog udjela ugljika od 0.45% nominalno, može se indukcijski očvrsnuti na 58 HRC +. Također ima relativno nizak rizik od pucanja tijekom liječenja. Ostali popularni materijali za ovaj postupak su 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 i razna lijevana glačala.

Ograničenja indukcijskog kaljenja

Zahtijeva indukcijsku zavojnicu i alat koji se odnosi na geometriju dijela

Budući da je udaljenost spajanja zavojnice presudna za učinkovitost grijanja, potrebno je pažljivo odabrati veličinu i konturu zavojnice. Iako većina obrađivača ima arsenal osnovnih zavojnica za grijanje okruglih oblika kao što su osovine, klinovi, valjci itd., Neki projekti mogu zahtijevati prilagođenu zavojnicu koja ponekad košta tisuće dolara. Na projektima srednjeg i velikog volumena, korist od smanjenih troškova obrade po dijelu može lako nadoknaditi troškove zavojnice. U drugim slučajevima, inženjerske koristi postupka mogu premašiti zabrinutost zbog troškova. Inače, za projekte male zapremine trošak zavojnice i alata postupak obično čini nepraktičnim ako se mora izraditi nova zavojnica. Dio također mora biti na neki način poduprt tijekom liječenja. Vođenje između centara je popularna metoda za dijelove vratila, ali u mnogim drugim slučajevima mora se koristiti prilagođeni alat.

Veća vjerojatnost pucanja u usporedbi s većinom procesa toplinske obrade

To je zbog brzog zagrijavanja i gašenja, kao i zbog tendencije stvaranja žarišta na značajkama / rubovima kao što su: rupe za ključeve, žljebovi, poprečne rupe, navoji.

Iskrivljenje s indukcijskim kaljenjem

Razine izobličenja imaju tendenciju da budu veće od procesa kao što je nitriranje iona ili plina, zbog brze topline / gašenja i rezultirajuće martenzitne transformacije. To je rečeno, indukcijsko očvršćavanje može proizvesti manje izobličenja od konvencionalne toplinske obrade, posebno kada se primjenjuje samo na odabrano područje.

Ograničenja materijala s indukcijskim kaljenjem

Budući da indukcijsko očvršćivanje obično ne uključuje difuziju ugljika ili drugih elemenata, materijal mora sadržavati dovoljno ugljika zajedno s ostalim elementima kako bi se osigurala kaljenost koja podržava martenzitnu transformaciju do željene razine tvrdoće. To obično znači da je ugljik u rasponu od 0.40% +, što stvara tvrdoću od 56 - 65 HRC. Niskokarbonski materijali poput 8620 mogu se koristiti s rezultirajućim smanjenjem tvrdoće koja se može postići (u ovom slučaju 40-45 HRC). Čelici poput 1008, 1010, 12L14, 1117 obično se ne koriste zbog ograničenog povećanja tvrdoće koja se može postići.

Pojedinosti procesa indukcijskog kaljenja

Indukcijsko kaljenje je postupak koji se koristi za površinsko kaljenje čelika i ostalih komponenata od legura. Dijelovi koji se toplinski obrađuju smještaju se u bakrenu zavojnicu, a zatim zagrijavaju iznad njihove temperature pretvorbe primjenom izmjenične struje na zavojnicu. Izmjenična struja u zavojnici inducira izmjenično magnetsko polje unutar radnog predmeta zbog čega se vanjska površina dijela zagrijava na temperaturu iznad područja transformacije.

Komponente se zagrijavaju pomoću izmjeničnog magnetskog polja na temperaturu unutar ili iznad područja transformacije, nakon čega slijedi trenutno gašenje. To je elektromagnetski postupak pomoću bakrene induktivne zavojnice koja se napaja strujom na određenoj frekvenciji i razini snage.