Postupak indukcionog kaljenja površine

Aplikanti za površinsko indukciono kaljenje

Šta je indukciono očvršćavanje?

Indukcijsko kaljenje je oblik toplotne obrade u kojem se metalni dio s dovoljnim sadržajem ugljika zagrijava u indukcijskom polju, a zatim brzo hladi. To povećava i tvrdoću i lomljivost dijela. Indukcijsko grijanje omogućuje vam lokalizirano grijanje na unaprijed određenu temperaturu i omogućuje vam preciznu kontrolu postupka stvrdnjavanja. Time je zagarantovana ponovljivost procesa. Obično se indukcijsko očvršćavanje primjenjuje na metalne dijelove koji moraju imati veliku površinsku otpornost na habanje, a istovremeno zadržati mehanička svojstva. Nakon što se postigne postupak indukcionog očvršćavanja, metalni obradak mora se ugasiti u vodi, ulju ili zraku da bi se dobila specifična svojstva površinskog sloja.

proces indukcijskog očvršćavanja

Indukcijsko kaljenje je metoda brzog i selektivnog očvršćavanja površine metalnog dijela. Bakarna zavojnica koja nosi značajan nivo naizmjenične struje postavljena je blizu (ne dodirujući) dijela. 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. Ovo transformiše strukturu u martenzit, što je mnogo teže od prethodne strukture.

Popularni, moderni tip opreme za indukciono očvršćavanje naziva se skener. Dio se drži između centara, rotira i prolazi kroz progresivni namotaj koji pruža i toplinu i hlađenje. 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 precizno se kontrolira računarom.

Proces kaljenja 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. Tipične primjene su pogonski sklop, ovjes, dijelovi motora i žigosanje. Indukcijsko očvršćavanje izvrsno popravlja garancijske zahtjeve / kvarove na terenu. Primarne prednosti su poboljšanje čvrstoće, umora i otpornosti na habanje u lokaliziranom području bez potrebe za redizajnom komponente.

Procesi i industrije koji mogu imati koristi od indukcionog očvršćavanja:

  • Termičku obradu

  • Otvrdnjavanje lanca

  • Učvršćivanje cijevi i cijevi

  • Brodogradnja

  • Aerospace

  • željeznica

  • Automotive

  • Obnovljive energije

Prednosti indukcionog 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. Ova svojstva su poželjna za dijelove koji trpe torzijsko opterećenje i površine koje imaju sile udara. Indukcijska obrada izvodi se jedan po jedan dio omogućavajući vrlo predvidljivo kretanje 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 obradak se može očvrsnuti precizno optimiziranim parametrima

  • Energetski efikasan proces

Delovi od čelika i nerđajućeg čelika koji se indukciono očvršćuju:

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 habanje

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 tretirano u mekše stanje.

Povećana čvrstoća i životni umor zbog mekog jezgra i zaostalog tlačnog naprezanja na površini

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

Dijelovi se mogu temperirati nakon Induction Hardening kako biste prilagodili nivo tvrdoće, po želji

Kao i kod bilo kojeg postupka koji daje martenzitnu strukturu, kaljenje će smanjiti tvrdoću, a istovremeno smanjiti krhkost.

Duboki kofer s čvrstom jezgrom

Tipična dubina slučaja je 030 ”- .120”, što je u prosjeku dublje od procesa kao što su karburiranje, 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.

Proces selektivnog očvršćavanja bez maskiranja

Područja s naknadnim zavarivanjem ili nakon obrade ostaju meka - vrlo malo drugih postupaka toplotne 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 očvršćavanje izvodi se upravo na ovim površinama, ukupne dužine 4 ”. Konvencionalnom metodom (ili ako indukciju očvrsnemo cijelom dužinom u tom slučaju) bilo bi znatno više iskrivljenja.

Omogućuje upotrebu jeftinih čelika kao što je 1045

Najpopularniji čelik koji se koristi za dijelove koji se indukciono očvršćuju je 1045. Lako se obrađuje, jeftino, a zbog sadržaja ugljika od 0.45% nominalno, može se indukciono očvrsnuti na 58 HRC +. Takođe ima relativno nizak rizik od pucanja tokom tretmana. Ostali popularni materijali za ovaj postupak su 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 i razni lijevani gvožđa.

Ograničenja indukcionog kaljenja

Zahtijeva indukcionu zavojnicu i alat koji se odnosi na geometriju dijela

Budući da je udaljenost spojnice od zavojnice presudna za efikasnost grijanja, veličina i kontura zavojnice moraju se pažljivo odabrati. Iako većina obrađivača ima arsenal osnovnih zavojnica za zagrijavanje okruglih oblika kao što su osovine, klinovi, valjci itd., Neki projekti mogu zahtijevati prilagođenu zavojnicu koja ponekad košta hiljade dolara. Na projektima srednjeg i velikog obima, korist od smanjenih troškova tretmana po dijelu može lako nadoknaditi troškove namotaja. U drugim slučajevima, inženjerske koristi postupka mogu nadmašiti zabrinutost oko troškova. Inače, za projekte male zapremine trošak zavojnice i alata postupak obično čini nepraktičnim ako se mora izraditi nova zavojnica. Dio takođe mora biti na neki način poduprt tokom tretmana. Pokretanje između centara je popularna metoda za dijelove vratila, ali u mnogim drugim slučajevima mora se koristiti prilagođeni alat.

Veća vjerovatnoća pucanja u odnosu na većinu procesa toplinske obrade

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

Iskrivljenje s indukcijskim kaljenjem

Nivoi izobličenja imaju tendenciju da budu veći od procesa kao što je nitriranje jona ili gasa, zbog brze toplote / gašenja i rezultirajuće martenzitne transformacije. To je rečeno, indukcijsko očvršćavanje može proizvesti manje izobličenja od konvencionalne toplotne obrade, posebno kada se primjenjuje samo na odabrano područje.

Ograničenja materijala s indukcijskim kaljenjem

S obzirom da je indukcijski kaljenje obično ne uključuje difuziju ugljika ili drugih elemenata, materijal mora sadržavati dovoljno ugljika zajedno s ostalim elementima da osigura kaljenje koje podržava martenzitnu transformaciju do željene razine tvrdoće. To obično znači da je ugljenik 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 podvrgavaju toplinskoj obradi smještaju se u bakrenu zavojnicu, a zatim zagrijavaju iznad njihove temperature pretvorbe primjenom izmjenične struje na zavojnicu. Izmjenična struja u zavojnici indukuje naizmjenično magnetsko polje unutar radnog predmeta zbog čega se vanjska površina dijela zagrijava na temperaturu iznad opsega transformacije.

Komponente se zagrijavaju naizmjeničnim magnetskim poljem do temperature unutar ili iznad područja transformacije, nakon čega slijedi trenutno gašenje. To je elektromagnetski postupak koji koristi bakrenu induktivnu zavojnicu koja se napaja strujom na određenoj frekvenciji i nivou snage.