Аппликации для обработки поверхности с индукционной закалкой

Что такое индукционная закалка?

Индукционная закалка представляет собой форму термообработки, при которой металлическая деталь с достаточным содержанием углерода нагревается в индукционном поле, а затем быстро охлаждается. Это увеличивает как твердость, так и хрупкость детали. Индукционный нагрев позволяет осуществлять локальный нагрев до заданной температуры и позволяет точно контролировать процесс закалки. Таким образом гарантируется повторяемость процесса. Обычно индукционная закалка применяется к металлическим деталям, которые должны иметь высокую износостойкость поверхности, в то же время сохраняя свои механические свойства. После завершения процесса индукционной закалки металлическую заготовку необходимо закалить в воде, масле или воздухе, чтобы получить определенные свойства поверхностного слоя.

Индукционная закалка это метод быстрого и выборочного упрочнения поверхности металлической детали. Медная катушка, по которой проходит значительный уровень переменного тока, размещается рядом с деталью (не касаясь ее). Тепло генерируется на поверхности и вблизи поверхности за счет вихревых токов и гистерезисных потерь. Закалка, обычно на водной основе с добавкой, такой как полимер, направляется на деталь или погружается в нее. Это превращает структуру в мартенсит, который намного тверже, чем предыдущая структура.

Популярный современный вид оборудования для индукционной закалки называется сканером. Деталь удерживается между центрами, вращается и пропускается через прогрессивную катушку, которая обеспечивает как нагрев, так и закалку. Закалка направляется под змеевик, поэтому любая заданная область детали быстро охлаждается сразу после нагрева. Уровень мощности, время ожидания, скорость сканирования (подачи) и другие переменные процесса точно контролируются компьютером.

Процесс поверхностного упрочнения, используемый для повышения износостойкости, твердости поверхности и усталостной долговечности за счет создания упрочненного поверхностного слоя при сохранении неизменной микроструктуры сердечника.

Индукционная закалка используется для повышения механических свойств компонентов из черных металлов в определенной области. Типичные области применения - трансмиссия, подвеска, компоненты двигателя и штамповки. Индукционная закалка отлично подходит для устранения гарантийных претензий / поломок на месте. Основными преимуществами являются повышение прочности, усталости и износостойкости в определенной области без необходимости изменения конструкции компонента.

• Термическая обработка

• Цепная закалка

• Упрочнение труб и труб

• судостроение

• Аэрокосмическая индустрия

• Железнодорожный

• Автомобильная

• Возобновляемая энергия

• Точный контроль температуры и глубины затвердевания

• Контролируемое и локальное отопление

• Легко интегрируется в производственные линии

• Быстрый и повторяемый процесс

• Каждая деталь может быть упрочнена с помощью точных оптимизированных параметров

• Энергоэффективный процесс

Повышенная износостойкость

Между твердостью и износостойкостью существует прямая зависимость. Износостойкость детали значительно увеличивается при индукционной закалке, если исходное состояние материала было либо отожжено, либо преобразовано в более мягкое состояние.

Повышенная прочность и усталостная долговечность благодаря мягкому сердечнику и остаточному сжимающему напряжению на поверхности

Напряжение сжатия (обычно считается положительным признаком) является результатом того, что затвердевшая структура у поверхности занимает немного больший объем, чем ядро ​​и предыдущая структура.

Детали могут быть закалены после Индукционная закалка для регулировки уровня жесткости по желанию

Как и в случае с любым процессом получения мартенситной структуры, отпуск снижает твердость, одновременно уменьшая хрупкость.

Глубокий корпус с прочным сердечником

Типичная глубина корпуса составляет 030–120 дюймов, что в среднем больше, чем при таких процессах, как науглероживание, нитроцементация и различные формы азотирования, выполняемые при докритических температурах. Для некоторых проектов, таких как оси или детали, которые все еще используются даже после износа большого количества материала, глубина корпуса может достигать ½ дюйма или больше.

Селективный процесс отверждения без необходимости маскировки

Области после сварки или обработки остаются мягкими - очень немногие другие процессы термообработки могут этого добиться.

Относительно минимальные искажения

Пример: вал диаметром 1 дюйм x 40 дюймов длиной, который имеет две равномерно расположенные шейки, каждая длиной 2 дюйма, требующая поддержки нагрузки и износостойкости. Индукционная закалка выполняется только на этих поверхностях, общая длина которых составляет 4 дюйма. При использовании обычного метода (или если бы мы закаляли на индукции по всей длине), коробление было бы значительно больше.

Позволяет использовать недорогие стали, такие как 1045

Самая популярная сталь, используемая для индукционной закалки - это сталь 1045. Она легко обрабатывается, имеет низкую стоимость и благодаря номинальному содержанию углерода 0.45% может подвергаться индукционной закалке до 58 HRC +. Он также имеет относительно низкий риск растрескивания во время обработки. Другими популярными материалами для этого процесса являются 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 и различные чугуны.

Ограничения индукционной закалки

Требуется индукционная катушка и инструменты, которые соответствуют геометрии детали.

Поскольку расстояние между частями и змеевиком имеет решающее значение для эффективности нагрева, необходимо тщательно выбирать размер и контур змеевика. В то время как большинство очистителей имеют арсенал основных катушек для нагрева круглых форм, таких как валы, штифты, ролики и т. Д., Для некоторых проектов может потребоваться специальная катушка, иногда стоящая тысячи долларов. В проектах среднего и большого объема выгода от снижения стоимости обработки одной детали может легко компенсировать стоимость рулона. В других случаях инженерные преимущества процесса могут перевесить проблемы с затратами. В противном случае для проектов небольшого объема стоимость змеевика и инструментов обычно делает процесс непрактичным, если необходимо построить новый змеевик. Эта часть также должна каким-то образом поддерживаться во время лечения. Ход между центрами - популярный метод для деталей типа вала, но во многих других случаях необходимо использовать специальные инструменты.

Большая вероятность растрескивания по сравнению с большинством процессов термической обработки

Это происходит из-за быстрого нагрева и закалки, а также из-за тенденции к образованию горячих точек на таких элементах / кромках, как шпоночные пазы, канавки, поперечные отверстия, резьба.

Искажение при индукционной закалке

Уровни искажения, как правило, выше, чем в процессах, таких как ионное или газовое азотирование, из-за быстрого нагрева / закалки и возникающего в результате мартенситного превращения. При этом индукционная закалка может вызывать меньше искажений, чем обычная термообработка, особенно когда она применяется только к выбранной области.

Ограничения по материалам при индукционной закалке

С процесс индукционной закалки обычно не включает диффузию углерода или других элементов, материал должен содержать достаточно углерода вместе с другими элементами, чтобы обеспечить прокаливаемость, поддерживающую мартенситное превращение, до желаемого уровня твердости. Обычно это означает, что углерод находится в диапазоне 0.40% +, обеспечивая твердость 56-65 HRC. Могут использоваться материалы с более низким содержанием углерода, такие как 8620, что приводит к снижению достижимой твердости (в данном случае 40-45 HRC). Такие стали, как 1008, 1010, 12L14, 1117, обычно не используются из-за ограниченного достижимого увеличения твердости.

Детали процесса индукционной закалки поверхности

Индукционная закалка это процесс, используемый для поверхностного упрочнения стали и других компонентов сплавов. Детали, подлежащие термообработке, помещаются в медную катушку и затем нагреваются до температуры выше их температуры превращения путем подачи на катушку переменного тока. Переменный ток в катушке индуцирует переменное магнитное поле внутри обрабатываемой детали, которое вызывает нагрев внешней поверхности детали до температуры, превышающей диапазон преобразования.

Компоненты нагреваются с помощью переменного магнитного поля до температуры в пределах или выше диапазона превращения с последующей немедленной закалкой. Это электромагнитный процесс с использованием медной катушки индуктивности, в которую подается ток определенной частоты и уровня мощности.