Induktiokarkaisu — käyttö, fysikaalinen prosessi, karkaisutyypit ja -menetelmät

Tämä artikkeli keskittyy induktiokarkaisuun - yhteen metallien lämpökäsittelyn tyypeistä, joka tarjoaa mahdollisuuden faasimuunnoksiin, toisin sanoen perliitin muuttumiseen austeniitiksi. Teräsosat saavat induktiokarkaisun ansiosta korkeammat mekaaniset ominaisuudet, koska teräksen laatu paranee merkittävästi tällaisen käsittelyn seurauksena.

Joten metallien lämpökäsittelyyn niiden pintakarkaisua varten ne käyttävät induktiokuumennusta... Teknologian avulla voit valita kovetetun kerroksen eri syvyydet, lisäksi prosessi on helposti automatisoitu, minkä vuoksi tämä menetelmä pidetään progressiivisena. Erimuotoisia osia on mahdollista jähmettää.

Pinta-induktiokarkaisua on kahta tyyppiä: pinta- ja bulkkipintainen.

Pintakarkaisu pintalämmityksellä, jolloin työkappale kuumennetaan karkaisulämpötilaan kovetetun kerroksen syvyyteen, ytimen pysyessä ehjänä. Lämmitysaika on 1,5 - 20 sekuntia, lämmitysnopeus 30 - 300 ° C sekunnissa.

Pinnan tilavuuskovettumiselle on ominaista martensiittista kerrosta suuremman kerroksen kuumeneminen, tämä on syvälämmitys. Teräs hehkutetaan syvyyteen, joka on pienempi kuin kuumennetun kerroksen paksuus, jonka määrää teräksen karkaisu.

Martensiittista rakennetta syvemmällä syvillä vyöhykkeillä, jotka kuumennetaan jähmettymislämpötilaan, muodostuu jähmettyneitä vyöhykkeitä, joiden rakenne on jähmettynyt sorbitoli tai troostiitti. Kovettumisaika kasvaa 20-100 sekuntiin, kuumennusnopeus laskee 2-10 °C sekunnissa verrattuna pintakovettumiseen.

Raskaat akselit, hammaspyörät, ristit jne. on alistettu volyymiin pintakarkaisuun. Suurin ero induktiolämmityksen ja muiden lämmitysmenetelmien välillä on lämmön vapautuminen suoraan työkappaleen tilavuuteen.

Periaatteessa prosessi on seuraava. Karkaistu osa asetetaan kelaan, joka saa virran vaihtovirrasta. Muuttuva magneettikenttä aiheuttaa EMF:n Työkappaleen pintakerroksessa esiintyy pyörrevirtoja, jotka lämmittävät työkappaletta. Nämä alueet, joihin vaihtuva magneettikenttä vaikuttavat, kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin.

Lämmitysnopeus on korkea ja mahdollisuus paikallislämmitykseen. Työkappaleen pinnalla virrantiheys on pintavaikutuksen vuoksi suurempi, minkä vuoksi lämmitys on mahdollista vain vaadittuun syvyyteen. Ydin lämpenee hieman.87 % työkappaleen pyörrevirtojen lähettämästä tehosta on tunkeutumissyvyydessä.

Koska virran tunkeutumissyvyys on erilainen metallin eri lämpötiloissa, prosessi tapahtuu useissa vaiheissa. Ensinnäkin kylmän metallin pintakerros kuumennetaan nopeasti, sitten kerros lämmitetään syvemmälle ja ensimmäinen kerros ei kuumene niin nopeasti edelleen, sitten kolmas kerros lämmitetään.

Kun kutakin kerrosta lämmitetään, kunkin kerroksen kuumennusnopeus laskee vastaavan kerroksen magneettisten ominaisuuksien menettäessä. Eli lämpö leviää metallin magneettisten ominaisuuksien muutoksista kerroksesta toiseen. Tämä on aktiivista lämmitystä virralla, se kestää kirjaimellisesti sekunteja.

Induktiokuumennus, riippuen lämpötilan jakautumisesta työkappaleen osassa, eroaa lämmönjohtavuudesta.Lämmitetyssä kerroksessa lämpötila on huomattavasti korkeampi kuin keskellä, tapahtuu jyrkkä pudotus, koska työkappaleen keskiosassa. Osassa magneettiset ominaisuudet eivät silti häviä ennen kuin ulkoinen aktiivinen virta on jo ylikuumentanut metallin. Muuttamalla virran taajuutta ja lämmityksen kestoa työkappale kuumennetaan vaadittuun syvyyteen.

Induktorin rakenne määrää yleensä osan jähmettymislaadun. Induktori on valmistettu kupariputkista, joiden läpi johdetaan vettä sen jäähdyttämiseksi. Induktorin ja osan välillä säilyy tietty etäisyys millimetreinä mitattuna ja sama kaikilla puolilla.

Karkaisua tehdään useilla eri tavoilla riippuen osan muodosta ja koosta sekä karkaisuvaatimuksista. Pienet osat ensin lämmitetään ja sitten jäähdytetään.Suihkujäähdytyksessä induktorissa olevien reikien kautta syötetään jäähdytysainetta, kuten vettä. Jos osa on pitkä, induktori liikkuu sitä pitkin sammutuksen aikana ja vesi syötetään suihkureikien kautta sen liikkeen jälkeen. Se on jatkuva peräkkäinen kovetusmenetelmä.

Jatkuvassa peräkkäisessä kovetuksessa kela liikkuu nopeudella 3-30 mm sekunnissa ja osat putoavat peräkkäin sen magneettikenttään. Tämän seurauksena osaa lämmitetään ja jäähdytetään peräkkäin, osa osalta. Tällä tavoin voidaan tarvittaessa karkaista myös yksittäisiä työkappaleen osia, esimerkiksi kampiakselin tapit tai suuren hammaspyörän hampaat. Automaatiotyökalujen avulla voit kohdistaa osan tasaisesti ja siirtää kelaa erittäin tarkasti.

Teräksen merkistä ja sen esikäsittelytavasta riippuen ominaisuudet kovettumisen jälkeen ovat erilaisia. Induktiolämmitys-, jäähdytys- ja matalakarkaisutilat vaikuttavat myös tuloksiin.

Toisin kuin perinteinen karkaisu, induktiokarkaisu tekee teräksestä 1-2 HRC kovemman, vahvemman, vähentää sitkeyttä ja lisää kestävyysrajaa. Tämä johtuu austeniittirakeiden jauhamisesta.

Suuri kuumennusnopeus johtaa perliitti-austeniittimuunnoskeskusten lisääntymiseen. Alkuperäinen austeniittirae osoittautuu pieneksi, kasvua ei tapahdu korkean kuumennusnopeuden ja altistuksen puutteen vuoksi.

Martensiittikiteet ovat pienempiä. Austeniittirae on 12-15 pistettä. Käytettäessä teräksiä, joilla on vähän taipumusta kasvattaa austeniittisia rakeita, saadaan hienojakoisia rakeita.Paremman laadun tuloksena saadaan osat, joiden alkurakenne on hieman hajallaan.

Jäännösjännitysten jakautumisen seurauksena kestävyysraja kasvaa. Kovetetussa kerroksessa on jäännöspuristusjännityksiä, kun taas sen ulkopuolella on vetojännitystä. Väsymishäiriöt liittyvät vetojännityksiin. Puristusjännitykset heikentävät tuhoavia vetovoimia ulkoisten voimien vaikutuksesta osan käytön aikana. Tästä syystä kestävyysraja kasvaa induktiokarkaisun seurauksena.

Ratkaiseva merkitys induktiokarkaisussa ovat: kuumennusnopeus, jäähdytysnopeus, karkaisutapa matalissa lämpötiloissa.