Postizanje visokokvalitetnog otvrdnjavanja zub po zub velikih zupčanika indukcijskim grijanjem
U proizvodnoj industriji, veliki zupčanici igraju ključnu ulogu u različitim aplikacijama kao što su teške mašine, vjetroturbine i industrijska oprema. Kako bi se osigurala njihova izdržljivost i performanse, neophodno je primijeniti proces očvršćavanja na zube zupčanika. Jedna od najefikasnijih metoda za postizanje očvršćavanja zub po zub kod velikih zupčanika je indukcijsko grijanje.
Indukcijsko grejanje je proces koji koristi elektromagnetnu indukciju za brzo zagrijavanje površine zubaca zupčanika. Primjenom visokofrekventne naizmjenične struje na zavojnicu, stvara se magnetsko polje koje inducira vrtložne struje na površini zuba zupčanika. Ove vrtložne struje stvaraju lokalizirano zagrijavanje, omogućavajući precizno i kontrolirano stvrdnjavanje svakog pojedinog zuba.
Kaljenje zub po zub korištenjem indukcijskog grijanja nudi nekoliko prednosti u odnosu na druge metode kaljenja. Prvo, osigurava ujednačenu distribuciju tvrdoće po zubima zupčanika, što rezultira poboljšanom otpornošću na habanje i kapacitetom nosivosti. Ovo je posebno važno za velike zupčanike koji su izloženi velikim opterećenjima i teškim uslovima rada.
Drugo, indukcijsko grijanje omogućava selektivno kaljenje, što znači da se samo zupci zupčanika zagrijavaju, dok ostatak zupčanika ostaje relativno nepromijenjen. Ovo minimizira rizik od izobličenja ili savijanja, do kojih može doći kod drugih metoda toplinske obrade koje uključuju zagrijavanje cijelog zupčanika. Precizna kontrola procesa grijanja omogućava ciljano očvršćavanje, što rezultira visokokvalitetnim, dimenzionalno stabilnim zupčanikom.
Indukcijsko kaljenje malih, srednjih i velikih zupčanika radi se tehnikom zub po zub ili metodom zaokruživanja. Ovisno o veličini zupčanika, traženom uzorku tvrdoće i geometriji, zupčanici se indukcijski kaljuju tako što se cijeli zupčanik okružuje zavojnicom (tzv. „spin kaljenje zupčanika“), ili za veće zupčanike zagrijavanjem „zub po zub“ , gdje se može postići precizniji rezultat očvršćavanja, iako je proces mnogo sporiji.
Kaljenje zub po zub velikih zupčanika
Metoda zub po zub može se izvesti u dvije alternativne tehnike:
“tip-by-tip” primjenjuje jednokratni način grijanja ili režim skeniranja, induktor okružuje tijelo jednog zuba. Ova metoda se rijetko koristi jer ne daje potreban zamor i udarnu čvrstoću.
Popularnija tehnika otvrdnjavanja "razmak-po-razmak" primjenjuje samo način skeniranja. Zahtijeva da induktor bude simetrično smješten između dva boka susjednih zuba. Brzine skeniranja induktora su obično u rasponu od 6 mm/sec do 9 mm/sec.
Koriste se dvije tehnike skeniranja:
– induktor miruje, a zupčanik je pomičan
– zupčanik je nepomičan, a induktor je pomičan (popularnije kod kaljenja zupčanika velikih dimenzija)
Induktor za indukcijsko kaljenje
Geometrija induktora zavisi od oblika zubaca i zahtevanog uzorka tvrdoće. Induktori mogu biti dizajnirani da zagrijavaju samo korijen i/ili bočnu stranu zuba, ostavljajući vrh i jezgro zuba mekim, čvrstim i duktilnim.
Simulacija pomaže u sprječavanju pregrijavanja
Prilikom razvoja procesa kaljenja zupčanika zub po zub, posebnu pažnju treba obratiti na elektromagnetne efekte na kraju/ivici i na sposobnost da se obezbedi traženi uzorak u krajevima zupčanika.
Prilikom skeniranja zuba zupčanika, temperatura se prilično ravnomjerno raspoređuje unutar korijena i bokova zupčanika. Istovremeno, budući da vrtložna struja čini povratnu putanju kroz bok i, posebno kroz vrh zuba, potrebno je paziti da se spriječi pregrijavanje područja vrha zuba, posebno na početku i na kraju stvrdnjavanja skeniranja. . Simulacija može pomoći u sprječavanju ovih neželjenih efekata prije razvoja procesa.
Primjer simulacije
Skeniranje zupca po zupčanik zupčanika učvršćenog kućišta na 12 kHz.
Hlađenje raspršivanjem je također simulirano, ali nije vidljivo na slikama rezultata. Efekat hlađenja se primenjuje na gornju i bočnu stranu dva zuba, kao i pomeranje zone hlađenja prateći induktor.
3D kaljeni profil u sivoj boji:
Vertikalni presek 2D ojačanog profila: CENOS vam omogućava da lako vizualizujete kako ojačani profil postaje dublji ako se snaga ne smanji ili isključi blizu kraja zupčanika. 
Gustina struje na zupčanici:
Uz to, indukcijsko grijanje nudi brze stope zagrijavanja i hlađenja, smanjujući ukupno vrijeme obrade u poređenju sa konvencionalnim metodama. Ovo je posebno korisno za velike zupčanike, jer pomaže u poboljšanju efikasnosti proizvodnje i smanjenju troškova.
Za postizanje otvrdnjavanja zub po zub velikih zupčanika korištenjem indukcijskog grijanja potrebna je specijalizirana oprema. Indukcijski sistem grijanja se obično sastoji od napajanja, zavojnice ili induktora i sistema za hlađenje. Zupčanik je pozicioniran u zavojnici, a napajanje se aktivira kako bi se stvorila potrebna toplina. Parametri procesa, kao što su snaga, frekvencija i vrijeme zagrijavanja, pažljivo se kontroliraju kako bi se postigao željeni profil tvrdoće.
U zaključku, kaljenje zub po zub velikih zupčanika korištenjem indukcijskog grijanja je vrlo učinkovita i učinkovita metoda. Osigurava ujednačenu raspodjelu tvrdoće, selektivno otvrdnjavanje i brzo vrijeme obrade, što rezultira visokokvalitetnim, izdržljivim zupčanicima. Ako ste uključeni u proizvodnju velikih zupčanika, s obzirom na implementaciju indukcijskog grijanja za otvrdnjavanje zub po zub može značajno poboljšati performanse i dugovječnost vaših proizvoda.
