Достижение качественной послойной закалки крупных шестерен с помощью индукционного нагрева
В обрабатывающей промышленности большие шестерни играют решающую роль в различных приложениях, таких как тяжелое машиностроение, ветряные турбины и промышленное оборудование. Чтобы обеспечить их долговечность и производительность, необходимо подвергнуть зубья шестерен закалке. Одним из наиболее эффективных методов закалки зубьев больших зубчатых колес является индукционный нагрев.
Индукционный нагрев Это процесс, в котором используется электромагнитная индукция для быстрого нагрева поверхности зубьев шестерни. При подаче на катушку переменного тока высокой частоты создается магнитное поле, которое индуцирует вихревые токи на поверхности зубьев шестерни. Эти вихревые токи создают локализованный нагрев, что позволяет точно и контролируемо закаливать каждый отдельный зуб.
Закалка зуб за зубом с использованием индукционного нагрева имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами закалки. Во-первых, это обеспечивает равномерное распределение твердости по зубьям шестерен, что приводит к повышению износостойкости и несущей способности. Это особенно важно для больших передач, которые подвергаются большим нагрузкам и суровым условиям эксплуатации.
Во-вторых, индукционный нагрев обеспечивает избирательную закалку, то есть нагреваются только зубья шестерни, а остальная часть шестерни остается относительно незатронутой. Это сводит к минимуму риск деформации или деформации, которые могут возникнуть при использовании других методов термообработки, предполагающих нагрев всей шестерни. Точный контроль над процессом нагрева позволяет целенаправленно закаливать, в результате чего получается высококачественная шестерня со стабильными размерами.
Индукционная закалка Зубчатые колеса малых, средних и крупных размеров производятся позубчатым методом или методом обводки. В зависимости от размера шестерни, требуемой твердости и геометрии шестерни подвергаются индукционной закалке путем обхвата всей шестерни катушкой (так называемая «закалка шестерен») или, в случае более крупных шестерен, нагревом «зуб за зубом». , где можно добиться более точного результата закалки, хотя процесс происходит гораздо медленнее.
Поэтапная закалка больших шестерен
Метод «зуб за зубом» может выполняться двумя альтернативными методами:
«Наконечник за наконечником» применяет режим однократного нагрева или режим сканирования, индуктор окружает тело одного зуба. Этот метод применяется редко, поскольку не обеспечивает требуемой усталостной и ударной вязкости.
Более популярный метод упрочнения «по промежутку» применяет только режим сканирования. Для этого требуется, чтобы индуктор был симметрично расположен между двумя боковыми сторонами соседних зубцов. Скорость сканирования индуктора обычно находится в пределах от 6 до 9 мм/сек.
Используются два метода сканирования:
– индуктор неподвижен, а шестерня подвижна
– шестерня неподвижна, а индуктор подвижен (более популярен при закалке крупногабаритных шестерен)
Индуктор индукционной закалки
Геометрия индуктора зависит от формы зубьев и требуемой твердости. Индукторы могут быть спроектированы так, чтобы нагревать только корень и/или боковую часть зуба, оставляя кончик и сердцевину зуба мягкими, жесткими и пластичными.
Моделирование помогает предотвратить перегрев
При разработке процессов поэтапной закалки зубчатых колес особое внимание следует уделять электромагнитному торцевому воздействию и возможности обеспечения требуемого рисунка на торцевых участках шестерен.
При сканировании зуба шестерни температура распределяется по корням и боковым сторонам шестерни достаточно равномерно. В то же время, поскольку вихревой ток совершает обратный путь через боковую поверхность и, особенно, через вершину зуба, следует принять соответствующие меры для предотвращения перегрева областей вершины зуба, особенно в начале и в конце сканирующей закалки. . Моделирование может помочь предотвратить эти нежелательные эффекты до разработки процесса.
Пример моделирования
Сканирование зуб за зубом закаленного корпуса на частоте 12 кГц.
Охлаждение распылением также моделируется, но не отображается на изображениях результатов. Охлаждающий эффект применяется к верхней и боковым поверхностям двух зубьев, а также перемещает зону охлаждения вслед за индуктором.
3D-закаленный профиль серого цвета:
Вертикальный срез закаленного профиля в 2D: CENOS позволяет легко визуализировать, как закаленный профиль становится глубже, если мощность не уменьшается или не отключается ближе к концу передачи. 
Плотность тока на шестерне:
Кроме того, индукционный нагрев обеспечивает высокую скорость нагрева и охлаждения, сокращая общее время обработки по сравнению с традиционными методами. Это особенно выгодно для больших передач, поскольку помогает повысить эффективность производства и снизить затраты.
Для послойной закалки крупных шестерен с помощью индукционного нагрева требуется специализированное оборудование. Система индукционного нагрева обычно состоит из источника питания, катушки или индуктора и системы охлаждения. Шестерня помещается в катушку, и включается источник питания для выработки необходимого тепла. Параметры процесса, такие как мощность, частота и время нагрева, тщательно контролируются для достижения желаемого профиля твердости.
В заключение, закалка крупных шестерен с использованием индукционного нагрева является высокоэффективным и действенным методом. Он обеспечивает равномерное распределение твердости, избирательную закалку и быстрое время обработки, в результате чего получаются высококачественные и долговечные шестерни. Если вы занимаетесь производством крупных зубчатых колес, использование индукционного нагрева для закалки «зуб за зубом» может значительно повысить производительность и долговечность вашей продукции.
