Σύστημα θέρμανσης υψηλής ταχύτητας με επαγωγική θέρμανση

Μία από τις πρόσφατες εξαιρετικές εξελίξεις στον τομέα της θερμικής επεξεργασίας ήταν η εφαρμογή του επαγωγική θέρμανση σε τοπική σκλήρυνση της επιφάνειας. Οι πρόοδοι που έγιναν λόγω της εφαρμογής ρεύματος υψηλής συχνότητας δεν ήταν τίποτα λιγότερο από εκπληκτικές. Ξεκινώντας πριν από σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα ως μια πολυαναμενόμενη μέθοδος σκλήρυνσης των επιφανειών εδράνων σε στροφαλοφόρους άξονες (πολλά εκατομμύρια από αυτά χρησιμοποιούνται θέτοντας ρεκόρ σέρβις όλων των εποχών), σήμερα βρίσκει αυτή την πολύ επιλεκτική μέθοδο σκλήρυνσης επιφανειών που παράγει σκληρυμένες περιοχές σε ένα πλήθος εξαρτήματα. Ωστόσο, παρά το σημερινό εύρος εφαρμογής της, η επαγωγική σκλήρυνση βρίσκεται ακόμη στο αρχικό της στάδιο. Η πιθανή χρήση του για τη θερμική κατεργασία και σκλήρυνση μετάλλων, τη θέρμανση για σφυρηλάτηση ή συγκόλληση ή τη συγκόλληση παρόμοιων και ανόμοιων μετάλλων είναι απρόβλεπτη.

Επαγωγική σκλήρυνση έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή τοπικά σκληρυμένων αντικειμένων από χάλυβα με τον επιθυμητό βαθμό βάθους και σκληρότητας, ουσιαστική μεταλλουργική δομή πυρήνα, ζώνη οριοθέτησης και σκληρυμένο περίβλημα, με πρακτική έλλειψη παραμόρφωσης και χωρίς σχηματισμό αλάτων. Επιτρέπει τη σχεδίαση εξοπλισμού που εγγυάται τη μηχανοποίηση ολόκληρης της λειτουργίας για την εκπλήρωση των απαιτήσεων της γραμμής παραγωγής. Χρονικοί κύκλοι λίγων μόνο δευτερολέπτων διατηρούνται με αυτόματη ρύθμιση ισχύος και διαστήματα θέρμανσης και σβέσης σε κλάσματα δευτερολέπτου απαραίτητα για τη δημιουργία φαξ αποτελεσμάτων απαιτητικών ειδικών στερεώσεων. Ο εξοπλισμός επαγωγικής σκλήρυνσης επιτρέπει στο χρήστη να σκληρύνει επιφανειακά μόνο το απαραίτητο τμήμα των περισσότερων αντικειμένων από χάλυβα και έτσι να διατηρήσει την αρχική ολκιμότητα και αντοχή. να σκληρύνουν αντικείμενα περίπλοκης σχεδίασης τα οποία δεν είναι εφικτό να αντιμετωπιστούν με οποιονδήποτε άλλο τρόπο· για την εξάλειψη της συνήθους δαπανηρής προεπεξεργασίας όπως η επιμετάλλωση με χαλκό και η ενανθράκωση και οι δαπανηρές επακόλουθες εργασίες ισιώματος και καθαρισμού· να μειώσει το κόστος των υλικών διαθέτοντας μια ευρεία επιλογή χάλυβα από τα οποία μπορείτε να επιλέξετε. και να σκληρύνει ένα πλήρως κατεργασμένο αντικείμενο χωρίς την ανάγκη εργασιών φινιρίσματος.

Για τον περιστασιακό παρατηρητή φαίνεται ότι η επαγωγική σκλήρυνση είναι δυνατή ως αποτέλεσμα κάποιου μετασχηματισμού ενέργειας που συμβαίνει μέσα σε μια επαγωγική περιοχή χαλκού. Ο χαλκός μεταφέρει ένα ηλεκτρικό ρεύμα υψηλής συχνότητας και, μέσα σε ένα διάστημα λίγων δευτερολέπτων, η επιφάνεια ενός τεμαχίου χάλυβα που τοποθετείται σε αυτήν την ενεργοποιημένη περιοχή θερμαίνεται στην κρίσιμη περιοχή του και σβήνει μέχρι τη βέλτιστη σκληρότητα. Για τον κατασκευαστή του εξοπλισμού αυτής της μεθόδου σκλήρυνσης σημαίνει την εφαρμογή των φαινομένων της υστέρησης, των δινορευμάτων και του φαινομένου του δέρματος στην αποτελεσματική παραγωγή τοπικής σκλήρυνσης της επιφάνειας.

Η θέρμανση επιτυγχάνεται με τη χρήση ρευμάτων υψηλής συχνότητας. Ειδικά επιλεγμένες συχνότητες από 2,000 έως 10,000 κύκλους και πάνω από 100 κύκλους χρησιμοποιούνται ευρέως αυτήν τη στιγμή. Ρεύμα αυτής της φύσης που ρέει μέσω ενός επαγωγέα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο υψηλής συχνότητας εντός της περιοχής του επαγωγέα. Όταν ένα μαγνητικό υλικό όπως ο χάλυβας τοποθετείται σε αυτό το πεδίο, υπάρχει μια διασπορά ενέργειας στον χάλυβα που παράγει θερμότητα. Τα μόρια μέσα στο χάλυβα προσπαθούν να ευθυγραμμιστούν με την πολικότητα αυτού του πεδίου, και με αυτήν την αλλαγή χιλιάδες φορές το δευτερόλεπτο, αναπτύσσεται μια τεράστια ποσότητα εσωτερικής μοριακής τριβής ως αποτέλεσμα της φυσικής τάσης του χάλυβα να αντιστέκεται στις αλλαγές. Με αυτόν τον τρόπο η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται, μέσω του μέσου τριβής, σε θερμότητα.

Ωστόσο, δεδομένου ότι ένα άλλο εγγενές χαρακτηριστικό του ρεύματος υψηλής συχνότητας είναι να συγκεντρώνεται στην επιφάνεια του αγωγού του, μόνο τα επιφανειακά στρώματα θερμαίνονται. Αυτή η τάση, που ονομάζεται «φαινόμενο του δέρματος», είναι συνάρτηση της συχνότητας και, αν είναι ίσα τα άλλα πράγματα, οι υψηλότερες συχνότητες είναι αποτελεσματικές σε μικρότερα βάθη. Η δράση τριβής που παράγει τη θερμότητα ονομάζεται υστέρηση και εξαρτάται προφανώς από τις μαγνητικές ιδιότητες του χάλυβα. Έτσι, όταν η θερμοκρασία έχει περάσει το κρίσιμο σημείο στο οποίο ο χάλυβας γίνεται μη μαγνητικός, κάθε υστερική θέρμανση σταματά.

Υπάρχει μια πρόσθετη πηγή θερμότητας λόγω των δινορευμάτων που ρέουν στον χάλυβα ως αποτέλεσμα της ταχέως μεταβαλλόμενης ροής στο πεδίο. Με την αντίσταση του χάλυβα να αυξάνεται με τη θερμοκρασία, η ένταση αυτής της δράσης μειώνεται καθώς ο χάλυβας θερμαίνεται και είναι μόνο ένα κλάσμα της «ψυχρής» αρχικής τιμής του όταν επιτευχθεί η κατάλληλη θερμοκρασία σβέσης.

Όταν η θερμοκρασία μιας επαγωγικά θερμαινόμενης χαλύβδινης ράβδου φθάνει στο κρίσιμο σημείο, η θέρμανση λόγω των δινορευμάτων συνεχίζεται με πολύ μειωμένο ρυθμό. Δεδομένου ότι ολόκληρη η δράση συνεχίζεται στα επιφανειακά στρώματα, επηρεάζεται μόνο αυτό το τμήμα. Οι αρχικές ιδιότητες του πυρήνα διατηρούνται, η σκλήρυνση της επιφάνειας επιτυγχάνεται με σβέση όταν έχει επιτευχθεί πλήρες διάλυμα καρβιδίου στις επιφανειακές περιοχές. Η συνεχής εφαρμογή ισχύος προκαλεί αύξηση του βάθους της σκληρότητας, γιατί καθώς κάθε στρώμα χάλυβα φέρεται σε θερμοκρασία, η πυκνότητα ρεύματος μετατοπίζεται στο στρώμα από κάτω, το οποίο προσφέρει χαμηλότερη αντίσταση. Είναι προφανές ότι η επιλογή της κατάλληλης συχνότητας και ο έλεγχος ισχύος και χρόνου θέρμανσης θα καταστήσει δυνατή την εκπλήρωση των επιθυμητών προδιαγραφών επιφανειακής σκλήρυνσης.

Μεταλλουργία των Επαγωγική θέρμανση

Η ασυνήθιστη συμπεριφορά του χάλυβα όταν θερμαίνεται επαγωγικά και τα αποτελέσματα που λαμβάνονται αξίζουν μια συζήτηση για τη μεταλλουργία που εμπλέκεται. Οι ρυθμοί διαλύματος καρβιδίου μικρότεροι από ένα δευτερόλεπτο, η υψηλότερη σκληρότητα από αυτή που παράγεται από την επεξεργασία του κλιβάνου και ο οζώδης τύπος μαρτενσίτη αποτελούν σημεία προσοχής
που ταξινομούν τη μεταλλουργία της επαγωγικής σκλήρυνσης ως «διαφορετική». Επιπλέον, η επιφανειακή απανθράκωση και η ανάπτυξη κόκκων δεν συμβαίνουν λόγω του σύντομου κύκλου θέρμανσης.

Θέρμανση με επαγωγή παράγει μια σκληρότητα που διατηρείται στο 80 τοις εκατό του βάθους του, και από εκεί και πέρα, μια σταδιακή μείωση μέσω μιας ζώνης μετάβασης στην αρχική σκληρότητα του χάλυβα όπως βρίσκεται στον πυρήνα που δεν έχει επηρεαστεί. Ο δεσμός είναι επομένως ιδανικός, εξαλείφοντας κάθε πιθανότητα σπασίματος ή ελέγχου.

Το πλήρες διάλυμα καρβιδίου και η ομοιογένεια, όπως αποδεικνύεται από τη μέγιστη σκληρότητα, μπορούν να επιτευχθούν με συνολικό χρόνο θέρμανσης 0.6 δευτερολέπτων. Από αυτόν τον χρόνο, μόνο 0.2 έως 0.3 δευτερόλεπτα είναι στην πραγματικότητα πάνω από το χαμηλότερο κρίσιμο. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ο εξοπλισμός επαγωγικής σκλήρυνσης λειτουργεί καθημερινά σε παραγωγική βάση με πλήρες διάλυμα καρβιδίου, που προκύπτει από έναν κύκλο θέρμανσης και σβέσης, ο συνολικός χρόνος του οποίου είναι μικρότερος από 0.2 δευτερόλεπτα.

Ο λεπτός οζώδης και πιο ομοιογενής μαρτενσίτης που προκύπτει από την επαγωγική σκλήρυνση είναι πιο εύκολα εμφανής στους ανθρακούχους χάλυβες παρά στον κραματοποιημένο χάλυβα λόγω της οζώδους εμφάνισης των περισσότερων από κράμα μαρτενσίτη. Αυτή η λεπτή δομή πρέπει να έχει για την προέλευσή της έναν ωστενίτη που είναι το αποτέλεσμα μιας πιο ενδελεχούς διάχυσης καρβιδίου από αυτή που λαμβάνεται με τη θερμική θέρμανση. Η πρακτικά στιγμιαία ανάπτυξη κρίσιμων θερμοκρασιών σε ολόκληρη τη μικροδομή του άλφα σιδήρου και καρβιδίου του σιδήρου ευνοεί ιδιαίτερα το γρήγορο διάλυμα καρβιδίου και την κατανομή των συστατικών που έχει ως αναπόφευκτο προϊόν έναν πλήρως ομοιογενή ωστεντίτη. Περαιτέρω, η μετατροπή αυτής της δομής σε μαρτενσίτη θα παράγει έναν μαρτενσίτη ο οποίος έχει παρόμοια χαρακτηριστικά και μια αντίστοιχη αντίσταση στη φθορά ή στα εργαλεία διείσδυσης.

θέρμανση υψηλής ταχύτητας με επαγωγή