Induksjonsherding - påføring, fysisk prosess, typer og metoder for herding

Denne artikkelen vil fokusere på induksjonsherding - en av typene varmebehandling av metaller som gir mulighet for fasetransformasjoner, det vil si transformasjon av perlitt til austenitt. Ståldeler, på grunn av induksjonsherding, får høyere mekaniske egenskaper, siden kvaliteten på stålet øker betydelig som et resultat av slik behandling.

Så, for varmebehandling av metaller, med formålet med overflateherding, bruker de induksjonsoppvarming... Teknologien lar deg velge forskjellige dybder av det herdede laget, i tillegg er prosessen lett automatisert, og det er derfor denne metoden regnes som progressiv. Det er mulig å størkne deler med forskjellige former.

Overflateinduksjonsherding er av to typer: overflate og bulk-overflate.

Overflateherding med overflateoppvarming, dette resulterer i at arbeidsstykket varmes opp til herdetemperaturen til dybden av det herdede laget, mens kjernen forblir intakt. Oppvarmingstiden er fra 1,5 til 20 sekunder, oppvarmingshastigheten er fra 30 til 300 ° C per sekund.

Volumherding av overflaten er preget av oppvarming av et lag større enn et lag med martensittisk struktur, dette er dyp oppvarming. Stålet glødes til en dybde som er mindre enn tykkelsen på det oppvarmede laget, som bestemmes av herdingen av stålet.

I dype soner dypere enn den martensittiske strukturen, som varmes opp til størkningstemperaturen, dannes størknede soner med strukturen av størknet sorbitol eller troostitt. Herdetiden øker til 20-100 sekunder, oppvarmingshastigheten reduseres til 2-10 °C per sekund sammenlignet med overflateherding.

Kraftige aksler, gir, kryss osv. utsettes for volumetrisk overflateherding. Hovedforskjellen mellom induksjonsoppvarming og andre oppvarmingsmetoder er frigjøring av varme direkte inn i volumet av arbeidsstykket.

I utgangspunktet er prosessen som følger. Den herdede delen plasseres i induktoren, som drives av vekselstrøm. Et variabelt magnetfelt induserer en EMF virvelstrømmer oppstår i overflatelaget til arbeidsstykket, og varmer opp arbeidsstykket. Disse områdene, som påvirkes av et vekslende magnetfelt, varmes opp til høye temperaturer.

Oppvarmingshastigheten er høy og det er mulighet for lokal oppvarming. Strømtettheten er høyere på overflaten av arbeidsstykket på grunn av overflateeffekten, og det er grunnen til at oppvarming bare er mulig til den nødvendige dybden. Kjernen varmes opp litt.87 % av kraften som overføres av virvelstrømmene til arbeidsstykket er i penetrasjonsdybden.

Siden dybden av strømpenetrering er forskjellig ved forskjellige temperaturer på metallet, foregår prosessen i flere trinn. Først og fremst varmes overflatelaget til det kalde metallet raskt opp, deretter varmes laget opp dypere og det første laget varmes ikke så raskt videre, deretter varmes det tredje laget opp.

I prosessen med å varme opp hvert av lagene, avtar oppvarmingshastigheten til hvert lag med det tilsvarende lagets tap av magnetiske egenskaper. Det vil si at varme sprer seg på grunn av endringer i metallets magnetiske egenskaper fra lag til lag. Dette er aktiv oppvarming med strøm, den varer bokstavelig talt sekunder.

Induksjonsoppvarming, avhengig av temperaturfordelingen i delen av arbeidsstykket, skiller seg fra oppvarming ved termisk ledning. I det oppvarmede laget er temperaturen betydelig høyere enn i sentrum, det er et kraftig fall, fordi i den sentrale delen av del, de magnetiske egenskapene er fortsatt ikke tapt før den ytre aktive strømmen allerede har overopphetet metallet. Ved å endre frekvensen til strømmen og varigheten av oppvarmingen, blir arbeidsstykket oppvarmet til ønsket dybde.

Utformingen av induktoren bestemmer vanligvis størkningskvaliteten til delen. Induktoren er laget av kobberrør som vann føres gjennom for å avkjøle den. En viss avstand, målt i millimeterenheter, opprettholdes mellom induktoren og delen, og den samme på alle sider.

Bråkjøling utføres på en rekke måter, avhengig av formen og størrelsen på delen, samt bråkjølingskravene. Små deler varmes først opp og deretter avkjøles.Ved dusjkjøling føres et kjølemedium som vann gjennom hull i induktoren. Hvis delen er lang, beveger induktoren seg langs den under bråkjøling og vannet mates gjennom dusjhullene etter bevegelsen. Det er en kontinuerlig sekvensiell herdemetode.

Ved kontinuerlig sekvensiell herding beveger induktoren seg med en hastighet på 3 til 30 mm per sekund og deler av delen faller suksessivt inn i dets magnetiske felt. Som et resultat blir delen suksessivt, seksjon for seksjon, oppvarmet og avkjølt. På denne måten kan enkeltdeler av arbeidsstykket også herdes om nødvendig, for eksempel veivakseltapper eller tennene på et stort tannhjul. Automatiseringsverktøy lar deg justere delen jevnt og flytte induktoren med høy presisjon.

Avhengig av stålmerket og metoden for forbehandlingen, er egenskapene etter herding forskjellige. Induksjonsoppvarming, kjøling og lavtemperering påvirker også resultatene.

I motsetning til konvensjonell herding, gjør induksjonsherding stålet 1-2 HRC hardere, sterkere, reduserer mindre seighet og øker utholdenhetsgrensen. Dette skyldes malingen av austenittkornene.

En høy oppvarmingshastighet fører til en økning i perlitt-austenitt-transformasjonssentre. Det første austenittkornet viser seg å være lite, vekst skjer ikke på grunn av høy oppvarmingshastighet og mangel på eksponering.

Martensittkrystaller er mindre. Austenittkornet er 12-15 poeng. Ved bruk av stål med liten tendens til å vokse austenittiske korn, får man et fint korn.Deler med en litt spredt utgangsstruktur oppnås som følge av bedre kvalitet.

Som følge av fordeling av restspenninger øker utholdenhetsgrensen. Gjenværende trykkspenninger er tilstede i det herdede laget, mens strekkspenninger er tilstede utenfor det. Tretthetssvikt er relatert til strekkspenninger. Trykkspenninger vil svekke de destruktive strekkkreftene under påvirkning av ytre krefter under driften av delen. Dette er grunnen til at utholdenhetsgrensen øker som følge av induksjonsherding.

Den avgjørende betydningen ved induksjonsherding er: oppvarmingshastighet, kjølehastighet, herdemåte ved lave temperaturer.