Proces indukcijske kaljenja površine

Aplikanti za površinsko obdelavo z indukcijskim utrjevanjem

Kaj je indukcijsko strjevanje?

Indukcijsko utrjevanje je oblika toplotne obdelave, pri kateri se kovinski del z zadostno vsebnostjo ogljika segreje v indukcijskem polju in nato hitro ohladi. To poveča tako trdoto kot tudi krhkost dela. Indukcijsko ogrevanje vam omogoča lokalizirano ogrevanje na vnaprej določeno temperaturo in vam omogoča natančen nadzor nad postopkom strjevanja. Tako je zagotovljena ponovljivost postopka. Običajno se indukcijsko utrjevanje nanaša na kovinske dele, ki morajo imeti veliko površinsko odpornost, hkrati pa ohraniti svoje mehanske lastnosti. Ko je postopek indukcijskega strjevanja dosežen, je treba kovinski obdelovanec kaljeti v vodi, olju ali zraku, da dobimo posebne lastnosti površinske plasti.

proces indukcijskega strjevanja

Indukcijsko utrjevanje je metoda za hitro in selektivno strjevanje površine kovinskega dela. Bakrena tuljava, ki nosi znatno raven izmeničnega toka, je nameščena v bližini (ne dotika se) dela. Toplota na površini in blizu nje nastane zaradi vrtinčnih tokov in izgub zaradi histereze. Dušenje, običajno na vodni osnovi z dodatkom, kot je polimer, je usmerjeno na del ali pa je potopljeno. S tem se struktura spremeni v martenzit, kar je veliko težje kot prejšnja struktura.

Priljubljena sodobna vrsta opreme za indukcijsko utrjevanje se imenuje skener. Del je pritrjen med centri, zasukan in prepuščen skozi progresivno tuljavo, ki zagotavlja toploto in dušenje. Dušenje je usmerjeno pod tuljavo, zato se katero koli območje dela hitro ohladi takoj po ogrevanju. Raven moči, čas zadrževanja, hitrost skeniranja (podajanja) in druge spremenljivke procesa natančno nadzoruje računalnik.

Postopek utrjevanja ohišja, ki se uporablja za povečanje odpornosti proti obrabi, površinske trdote in življenjske dobe utrujenosti z ustvarjanjem utrjene površinske plasti ob ohranjanju nespremenjene mikrostrukture jedra.

Indukcijsko utrjevanje se uporablja za povečanje mehanskih lastnosti železnih komponent na določenem območju. Tipične aplikacije so pogonski sklop, vzmetenje, sestavni deli motorja in žigosanje. Indukcijsko utrjevanje je odlično pri popravilu garancijskih zahtevkov / okvar na terenu. Glavne prednosti so izboljšave trdnosti, utrujenosti in odpornosti proti obrabi na lokaliziranem območju, ne da bi morali komponento preoblikovati.

Procesi in panoge, ki jim lahko koristi indukcijsko utrjevanje:

  • Toplotna obdelava

  • Kaljenje verige

  • Utrjevanje cevi in ​​cevi

  • Ladjedelništvo

  • Aerospace

  • Železniški

  • Avtomobilizem

  • Obnovljivi viri energije

Prednosti indukcijskega utrjevanja:

Prednost za komponente, ki so izpostavljene velikim obremenitvam. Indukcija daje visoko površinsko trdoto z globokim ohišjem, ki je sposobno prenašati izredno velike obremenitve. Utrujenost se poveča z razvojem mehkega jedra, obdanega z izjemno trdno zunanjo plastjo. Te lastnosti so zaželene za dele, ki imajo torzijsko obremenitev, in površine, ki trpijo zaradi udarnih sil. Indukcijska obdelava se izvaja en del naenkrat, kar omogoča zelo predvidljivo premikanje dimenzij od dela do dela.

  • Natančen nadzor temperature in globine strjevanja

  • Nadzorovano in lokalizirano ogrevanje

  • Preprosto integriran v proizvodne linije

  • Hiter in ponovljiv postopek

  • Vsak obdelovanec je mogoče strjevati z natančno optimiziranimi parametri

  • Energijsko učinkovit postopek

Komponente iz jekla in nerjavečega jekla, ki jih je mogoče kaljeti z indukcijo:

Pritrdilni elementi, prirobnice, zobniki, ležaji, cevi, notranje in zunanje drsnike, ročične gredi, odmične gredi, jarmi, pogonske gredi, izhodne gredi, vretena, torzijske palice, vrtljivi obroči, žica, ventili, vrtalniki za kamnine itd.

Povečana odpornost proti obrabi

Obstaja neposredna povezava med trdoto in odpornostjo proti obrabi. Odpornost proti obrabi dela se znatno poveča z indukcijskim strjevanjem, ob predpostavki, da je bilo začetno stanje materiala bodisi žarjeno bodisi obdelano v mehkejše stanje.

Povečana trdnost in utrujenost zaradi mehkega jedra in preostalega tlačnega stresa na površini

Stiskanje tlaka (običajno velja za pozitiven atribut) je posledica utrjene strukture v bližini površine, ki zavzame nekoliko več volumna kot jedro in predhodna struktura.

Deli se lahko po tem kaljejo Indukcijsko kaljenje za prilagoditev stopnje trdote po želji

Kot pri vsakem postopku za izdelavo martenzitne strukture bo tudi popuščanje znižalo trdoto, hkrati pa zmanjšalo krhkost.

Globok ovitek s trdim jedrom

Tipična globina primera je 030 "-. 120", kar je v povprečju globlje od procesov, kot so uplinjanje, karbonitriranje in različne oblike nitriranja, ki se izvajajo pri podkritičnih temperaturah. Za nekatere projekte, kot so osi ali deli, ki so še vedno uporabni tudi po tem, ko se je veliko materiala obrabilo, je lahko globina ohišja do to palca ali več.

Proces selektivnega utrjevanja brez maskiranja

Območja z naknadnim varjenjem ali naknadno obdelavo ostanejo mehka - zelo malo drugih postopkov toplotne obdelave lahko to doseže.

Relativno minimalno popačenje

Primer: gred dolžine 1 ”Ø x 40”, ki ima dve enakomerno razporejeni odprtini, vsaka po 2 ”, ki zahtevata obremenitev in odpornost proti obrabi. Indukcijsko utrjevanje se izvaja prav na teh površinah, v skupni dolžini 4 ”. S konvencionalno metodo (ali če bi indukcijo strdili po celotni dolžini) bi bilo bistveno več deformacij.

Omogoča uporabo nizkocenovnih jekel, kot je 1045

Najbolj priljubljeno jeklo, ki se uporablja za indukcijsko kaljene dele, je 1045. Je lahko obdelano, poceni, zaradi vsebnosti ogljika v višini 0.45% pa je lahko indukcijsko kaljeno na 58 HRC +. Ima tudi relativno majhno tveganje za razpoke med zdravljenjem. Drugi priljubljeni materiali za ta postopek so 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 in različni livarski likalniki.

Omejitve indukcijskega utrjevanja

Zahteva indukcijsko tuljavo in orodje, ki se nanaša na geometrijo dela

Ker je razdalja sklopke del tuljave ključnega pomena za učinkovitost ogrevanja, je treba skrbno izbrati velikost in konturo tuljave. Medtem ko ima večina obdelovalcev arzenal osnovnih tuljav za ogrevanje okroglih oblik, kot so gredi, zatiči, valji itd., Lahko nekateri projekti zahtevajo tuljavo po meri, ki včasih stane na tisoče dolarjev. Pri projektih srednje do velikega obsega lahko ugodnost znižanih stroškov obdelave na del zlahka nadomesti stroške tuljave. V drugih primerih lahko inženirske koristi postopka odtehtajo pomisleke glede stroškov. V nasprotnem primeru pri projektih z majhno količino postopek tuljave in orodja običajno naredi postopek nepraktičen, če je treba zgraditi novo tuljavo. Del mora biti med zdravljenjem tudi nekako podprt. Tek med centri je priljubljena metoda za dele gredi, vendar je v mnogih drugih primerih treba uporabiti orodje po meri.

Večja verjetnost razpok v primerjavi z večino postopkov toplotne obdelave

To je posledica hitrega segrevanja in kaljenja, pa tudi nagnjenosti k ustvarjanju žarišč na značilnostih / robovih, kot so: žlebovi, utori, križne luknje, navoji.

Popačenje z indukcijskim utrjevanjem

Zaradi hitrega segrevanja / gašenja in posledične martenzitne transformacije so ravni izkrivljanja običajno večje od procesov, kot je nitriranje ionov ali plinov. Kot rečeno, indukcijsko strjevanje lahko povzroči manj popačenja kot običajna toplotna obdelava, še posebej, če se nanaša samo na izbrano območje.

Omejitve materiala z indukcijskim utrjevanjem

Ker postopek indukcijskega kaljenja običajno ne vključuje difuzije ogljika ali drugih elementov, mora material vsebovati dovolj ogljika skupaj z drugimi elementi, da se zagotovi trdota, ki podpira martenzitno preobrazbo do želene stopnje trdote. To običajno pomeni, da je ogljik v območju 0.40% +, kar povzroči trdoto 56 - 65 HRC. Lahko se uporabijo materiali z nižjimi ogljiki, kot je 8620, s posledičnim zmanjšanjem trdote (v tem primeru 40-45 HRC). Jekla, kot so 1008, 1010, 12L14, 1117, se običajno ne uporabljajo zaradi omejenega povečanja trdote, ki ga je mogoče doseči.

Podrobnosti o postopku indukcijskega kaljenja površine

Indukcijsko utrjevanje je postopek, ki se uporablja za površinsko kaljenje jekla in drugih zlitinskih komponent. Deli, ki jih je treba toplotno obdelati, se vstavijo v bakreno tuljavo in nato segrejejo nad njihovo transformacijsko temperaturo z izmeničnim tokom na tuljavo. Izmenični tok v tuljavi inducira izmenično magnetno polje znotraj obdelovanca, zaradi česar se zunanja površina dela segreje na temperaturo nad območjem transformacije.

Sestavni deli se z izmeničnim magnetnim poljem segrejejo na temperaturo v območju transformacije ali nad njim, čemur sledi takojšnje kaljenje. Gre za elektromagnetni postopek z uporabo bakrene induktorske tuljave, ki se napaja s tokom pri določeni frekvenci in moči.