Διαδικασία επαγωγής σκλήρυνσης

Εφαρμογές διεργασίας επαγωγής σκλήρυνσης

Τι είναι η επαγωγή σκλήρυνσης;

Επαγωγική σκλήρυνση είναι μια μορφή θερμικής επεξεργασίας στην οποία ένα μεταλλικό μέρος με επαρκή περιεκτικότητα σε άνθρακα θερμαίνεται στο πεδίο επαγωγής και στη συνέχεια ψύχεται γρήγορα. Αυτό αυξάνει τόσο τη σκληρότητα όσο και την ευθραυστότητα του εξαρτήματος. Η επαγωγική θέρμανση σάς επιτρέπει να έχετε τοπική θέρμανση σε προκαθορισμένη θερμοκρασία και σας επιτρέπει να ελέγχετε με ακρίβεια τη διαδικασία σκλήρυνσης. Η επαναληψιμότητα της διαδικασίας είναι επομένως εγγυημένη. Συνήθως, η επαγωγική σκλήρυνση εφαρμόζεται σε μεταλλικά μέρη που πρέπει να έχουν μεγάλη αντοχή στη φθορά της επιφάνειας, διατηρώντας ταυτόχρονα τις μηχανικές τους ιδιότητες. Αφού επιτευχθεί η διεργασία σκλήρυνσης επαγωγής, το μεταλλικό τεμάχιο εργασίας πρέπει να σβήσει σε νερό, λάδι ή αέρα για να ληφθούν συγκεκριμένες ιδιότητες του επιφανειακού στρώματος.

διαδικασία επιφανείας σκλήρυνσης επαγωγής

Επαγωγική σκλήρυνση είναι μια μέθοδος γρήγορης και επιλεκτικής σκλήρυνσης της επιφάνειας ενός μεταλλικού εξαρτήματος. Ένα χάλκινο πηνίο που φέρει ένα σημαντικό επίπεδο εναλλασσόμενου ρεύματος τοποθετείται κοντά (δεν αγγίζει) το τμήμα. Η θερμότητα δημιουργείται σε, και κοντά στην επιφάνεια, από απώλειες ρεύματος και υστέρησης. Η απόσβεση, συνήθως με βάση το νερό με μια προσθήκη όπως ένα πολυμερές, κατευθύνεται στο μέρος ή βυθίζεται. Αυτό μετατρέπει τη δομή σε μαρτενσίτη, η οποία είναι πολύ πιο δύσκολη από την προηγούμενη δομή.

Ένας δημοφιλής, σύγχρονος τύπος εξοπλισμού επαγωγής σκλήρυνσης ονομάζεται σαρωτής. Το τμήμα συγκρατείται μεταξύ κέντρων, περιστρέφεται και διέρχεται μέσω ενός προοδευτικού πηνίου που παρέχει τόσο θερμότητα όσο και σβήσιμο. Το σβήσιμο κατευθύνεται κάτω από το πηνίο, οπότε οποιαδήποτε δεδομένη περιοχή του εξαρτήματος ψύχεται γρήγορα αμέσως μετά τη θέρμανση. Το επίπεδο ισχύος, ο χρόνος παραμονής, ο ρυθμός σάρωσης (τροφοδοσία) και άλλες μεταβλητές διαδικασίας ελέγχονται με ακρίβεια από έναν υπολογιστή.

Διαδικασία σκλήρυνσης θήκης που χρησιμοποιείται για την αύξηση της αντοχής στη φθορά, της σκληρότητας της επιφάνειας και της ζωής κόπωσης μέσω της δημιουργίας ενός σκληρυμένου επιφανειακού στρώματος, διατηρώντας παράλληλα μια μικροδομή πυρήνα που δεν επηρεάζεται.

Επαγωγική σκλήρυνση χρησιμοποιείται για την αύξηση των μηχανικών ιδιοτήτων των σιδηρούχων συστατικών σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Τυπικές εφαρμογές είναι κινητήρας, ανάρτηση, εξαρτήματα κινητήρα και σφραγίδες. Η επαγωγική σκλήρυνση είναι εξαιρετική για την επιδιόρθωση αξιώσεων εγγύησης / αστοχιών πεδίου. Τα κύρια οφέλη είναι οι βελτιώσεις στην αντοχή, την κόπωση και την αντοχή στη φθορά σε μια τοπική περιοχή χωρίς να χρειάζεται να επανασχεδιαστεί το εξάρτημα.

Διαδικασίες και βιομηχανίες που μπορούν να επωφεληθούν από την επαγωγή σκλήρυνσης:

  • Θερμική επεξεργασία

  • Σκλήρυνση αλυσίδας

  • Σκλήρυνση σωλήνων και σωλήνων

  • Ναυπηγική

  • Αεροδιαστημική

  • Σιδηροδρομικός

  • Αυτοκίνητο

  • Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Οφέλη από την επαγωγή σκλήρυνσης:

Προτιμήθηκε για εξαρτήματα που υπόκεινται σε βαριά φόρτωση. Η επαγωγή προσδίδει υψηλή σκληρότητα στην επιφάνεια με βαθιά θήκη ικανή να χειρίζεται εξαιρετικά υψηλά φορτία. Η αντοχή στην κόπωση αυξάνεται με την ανάπτυξη ενός μαλακού πυρήνα που περιβάλλεται από ένα εξαιρετικά σκληρό εξωτερικό στρώμα. Αυτές οι ιδιότητες είναι επιθυμητές για εξαρτήματα που παρουσιάζουν στρεπτική φόρτωση και επιφάνειες που παρουσιάζουν δυνάμεις πρόσκρουσης. Η επαγωγική επεξεργασία πραγματοποιείται ένα μέρος τη φορά επιτρέποντας πολύ προβλέψιμη διαστατική κίνηση από μέρος σε μέρος.

  • Ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας και του βάθους σκλήρυνσης

  • Ελεγχόμενη και τοπική θέρμανση

  • Ενσωματώνεται εύκολα στις γραμμές παραγωγής

  • Γρήγορη και επαναλαμβανόμενη διαδικασία

  • Κάθε κομμάτι εργασίας μπορεί να σκληρυνθεί με ακριβείς βελτιστοποιημένες παραμέτρους

  • Ενεργειακά αποδοτική διαδικασία

Εξαρτήματα χάλυβα και ανοξείδωτου που μπορούν να σκληρυνθούν με επαγωγή:

Συνδετήρες, φλάντζες, γρανάζια, ρουλεμάν, σωλήνες, εσωτερικοί και εξωτερικοί αγώνες, στροφαλοφόροι άξονες, εκκεντροφόροι άκρες, ζυγοί, άξονες κίνησης, άξονες εξόδου, άξονες, ράβδοι στρέψης, δακτύλιοι περιστροφής, σύρμα, βαλβίδες, τρυπάνια κλπ.

Αυξημένη αντοχή στη φθορά

Υπάρχει άμεση συσχέτιση μεταξύ σκληρότητας και αντοχής στη φθορά. Η αντίσταση στη φθορά ενός εξαρτήματος αυξάνεται σημαντικά με την επαγωγή σκλήρυνσης, υποθέτοντας ότι η αρχική κατάσταση του υλικού είτε ανόπτευε, είτε επεξεργάστηκε σε μια πιο μαλακή κατάσταση.

Αυξημένη δύναμη και ζωή κόπωσης λόγω του μαλακού πυρήνα και του υπολειπόμενου συμπιεστικού στρες στην επιφάνεια

Το συμπιεστικό στρες (συνήθως θεωρείται θετικό χαρακτηριστικό) είναι αποτέλεσμα της σκληρυμένης δομής κοντά στην επιφάνεια που καταλαμβάνει λίγο περισσότερο όγκο από τον πυρήνα και την προηγούμενη κατασκευή.

Τα εξαρτήματα μπορεί να σκληρυνθούν μετά Επαγωγική σκλήρυνση για να προσαρμόσετε το επίπεδο σκληρότητας, όπως θέλετε

Όπως συμβαίνει με οποιαδήποτε διαδικασία παραγωγής μαρτενσιτικής δομής, η σκλήρυνση θα μειώσει τη σκληρότητα ενώ μειώνει την ευθραυστότητα.

Βαθιά θήκη με σκληρό πυρήνα

Το τυπικό βάθος της θήκης είναι 030 "- .120", το οποίο είναι κατά μέσο όρο βαθύτερο από τις διαδικασίες όπως το καρμπυρίσματος, η ανθρακιοποίηση, και διάφορες μορφές αζώτου που εκτελούνται σε υπο-κρίσιμες θερμοκρασίες. Για ορισμένα έργα, όπως άξονες, ή εξαρτήματα που εξακολουθούν να είναι χρήσιμα ακόμη και μετά από φθορές πολλών υλικών, το βάθος της θήκης μπορεί να είναι έως ½ ίντσας ή μεγαλύτερο.

Επιλεκτική διαδικασία σκλήρυνσης χωρίς να απαιτείται κάλυψη

Οι περιοχές με μετασυγκόλληση ή μετεπεξεργασία παραμένουν μαλακές - πολύ λίγες άλλες διεργασίες θερμικής επεξεργασίας μπορούν να το επιτύχουν.

Σχετικά ελάχιστη παραμόρφωση

Παράδειγμα: ένας άξονας μήκους 1 "Ø x 40", ο οποίος έχει δύο ομοιόμορφα χρονικά διαστήματα, το καθένα μήκους 2 "που απαιτεί υποστήριξη αντίστασης φορτίου και φθοράς. Η επαγωγική σκλήρυνση πραγματοποιείται μόνο σε αυτές τις επιφάνειες, συνολικού μήκους 4 ”. Με μια συμβατική μέθοδο (ή εάν η επαγωγή σκληρύνει όλο το μήκος για το θέμα αυτό), θα υπήρχε σημαντικά περισσότερη παραμόρφωση.

Επιτρέπει τη χρήση χάλυβα χαμηλού κόστους όπως το 1045

Ο πιο δημοφιλής χάλυβας που χρησιμοποιείται για εξαρτήματα που πρόκειται να σκληρυνθούν με επαγωγή είναι 1045. Είναι εύκολα κατεργάσιμος, χαμηλού κόστους και λόγω περιεκτικότητας σε άνθρακα 0.45% ονομαστικής, μπορεί να σκληρυνθεί με επαγωγή σε 58 HRC +. Έχει επίσης σχετικά χαμηλό κίνδυνο ρωγμών κατά τη διάρκεια της θεραπείας. Άλλα δημοφιλή υλικά για αυτήν τη διαδικασία είναι τα 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 και διάφορα χυτά σίδερα.

Περιορισμοί της επαγωγής σκλήρυνσης

Απαιτεί ένα πηνίο επαγωγής και εργαλεία που σχετίζεται με τη γεωμετρία του μέρους

Δεδομένου ότι η απόσταση ζεύξης μερικού-πηνίου είναι κρίσιμη για την απόδοση θέρμανσης, το μέγεθος και το περίγραμμα του πηνίου πρέπει να επιλέγονται προσεκτικά. Ενώ οι περισσότεροι θεραπευτές έχουν ένα οπλοστάσιο βασικών πηνίων για τη θέρμανση στρογγυλών σχημάτων όπως άξονες, καρφίτσες, ρολά κ.λπ., ορισμένα έργα μπορεί να απαιτούν ένα προσαρμοσμένο πηνίο, μερικές φορές κοστίζει χιλιάδες δολάρια. Σε έργα μεσαίου έως μεγάλου όγκου, το όφελος του μειωμένου κόστους θεραπείας ανά μέρος μπορεί εύκολα να αντισταθμίσει το κόστος πηνίου. Σε άλλες περιπτώσεις, τα τεχνικά οφέλη της διαδικασίας ενδέχεται να υπερτερούν των προβλημάτων κόστους. Διαφορετικά, για έργα χαμηλού όγκου, το κόστος πηνίου και εργαλείων καθιστά συνήθως τη διαδικασία ανέφικτη εάν πρέπει να κατασκευαστεί ένα νέο πηνίο. Το τμήμα πρέπει επίσης να υποστηρίζεται κατά κάποιο τρόπο κατά τη διάρκεια της θεραπείας. Το τρέξιμο μεταξύ κέντρων είναι μια δημοφιλής μέθοδος για εξαρτήματα τύπου άξονα, αλλά σε πολλές άλλες περιπτώσεις πρέπει να χρησιμοποιείται προσαρμοσμένο εργαλείο.

Μεγαλύτερη πιθανότητα ρωγμών σε σύγκριση με τις περισσότερες διεργασίες θερμικής επεξεργασίας

Αυτό οφείλεται στην ταχεία θέρμανση και την απόσβεση, καθώς και στην τάση δημιουργίας καυτών σημείων σε χαρακτηριστικά / άκρα όπως: μπρελόκ, αυλάκια, διατομές, κλωστές.

Παραμόρφωση με επαγωγική σκλήρυνση

Τα επίπεδα παραμόρφωσης τείνουν να είναι μεγαλύτερα από διεργασίες όπως νιτρίδες ιόντων ή αερίων, λόγω της ταχείας θερμότητας / σβέσης και του επακόλουθου μαρτενσιτικού μετασχηματισμού. Τούτου λεχθέντος, η επαγωγική σκλήρυνση μπορεί να προκαλέσει λιγότερη παραμόρφωση από τη συμβατική θερμική επεξεργασία, ειδικά όταν εφαρμόζεται μόνο σε μια επιλεγμένη περιοχή.

Περιορισμοί υλικών με επαγωγή σκλήρυνσης

Δεδομένου ότι η επαγωγική σκλήρυνση Συνήθως δεν περιλαμβάνει διάχυση άνθρακα ή άλλων στοιχείων, το υλικό πρέπει να περιέχει αρκετό άνθρακα μαζί με άλλα στοιχεία για να παρέχει σκληρότητα που υποστηρίζει μαρτενσιτικό μετασχηματισμό στο επιθυμητό επίπεδο σκληρότητας. Αυτό συνήθως σημαίνει ότι ο άνθρακας βρίσκεται στο εύρος 0.40% +, παράγοντας σκληρότητα 56 - 65 HRC. Υλικά χαμηλότερου άνθρακα όπως το 8620 μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επακόλουθη μείωση της επιτευχθείσας σκληρότητας (40-45 HRC σε αυτή την περίπτωση). Οι χάλυβες όπως 1008, 1010, 12L14, 1117 συνήθως δεν χρησιμοποιούνται λόγω της περιορισμένης αύξησης της σκληρότητας που επιτυγχάνεται.

Λεπτομέρειες διεργασίας επαγωγής σκλήρυνσης

Επαγωγική σκλήρυνση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για την επιφανειακή σκλήρυνση του χάλυβα και άλλων εξαρτημάτων κράματος. Τα μέρη που πρόκειται να υποστούν θερμική επεξεργασία τοποθετούνται μέσα σε ένα πηνίο χαλκού και στη συνέχεια θερμαίνονται πάνω από τη θερμοκρασία μετασχηματισμού τους εφαρμόζοντας εναλλασσόμενο ρεύμα στο πηνίο. Το εναλλασσόμενο ρεύμα στο πηνίο προκαλεί εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο εντός του τεμαχίου εργασίας που προκαλεί τη θέρμανση της εξωτερικής επιφάνειας του εξαρτήματος σε θερμοκρασία πάνω από το εύρος μετασχηματισμού.

Τα συστατικά θερμαίνονται μέσω εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου σε θερμοκρασία εντός ή άνω του εύρους μετασχηματισμού ακολουθούμενη από άμεση απόσβεση. Πρόκειται για μια ηλεκτρομαγνητική διαδικασία που χρησιμοποιεί πηνίο επαγωγέα χαλκού, το οποίο τροφοδοτείται με ρεύμα σε συγκεκριμένη συχνότητα και επίπεδο ισχύος.