Indukciós edzés – alkalmazás, fizikai folyamat, keményedés típusai és módszerei

Ez a cikk az indukciós keményítésre összpontosít – a fémek hőkezelésének egyik típusára, amely lehetővé teszi a fázisátalakulást, vagyis a perlit ausztenitté való átalakulását. Az acél alkatrészek az indukciós edzésnek köszönhetően magasabb mechanikai tulajdonságokat szereznek, mivel az acél minősége jelentősen megnő az ilyen kezelés hatására.

Tehát a fémek hőkezelésére, felületi keményedésük céljából indukciós melegítést alkalmaznak... A technológia lehetővé teszi az edzett réteg különböző mélységeinek kiválasztását, ráadásul a folyamat könnyen automatizálható, ezért ez a módszer progresszívnek számít. Lehetőség van különböző formájú alkatrészek szilárdítására.

A felületi indukciós edzés kétféle: felületi és ömlesztett felületű.

Felületi edzés felületmelegítéssel, ami azt eredményezi, hogy a munkadarab az edzett réteg mélységéig felmelegszik az edzési hőmérsékletre, miközben a mag sértetlen marad. A fűtési idő 1,5-20 másodperc, a fűtési sebesség 30-300 °C másodpercenként.

A felület térfogati keményedését a martenzites szerkezetű rétegnél nagyobb réteg felmelegítése jellemzi, ez mélymelegítés. Az acélt a fűtött réteg vastagságánál kisebb mélységig izzítják, amelyet az acél keménysége határoz meg.

A martenzites szerkezetnél mélyebb zónákban, amelyeket a megszilárdulási hőmérsékletre melegítenek, megszilárdult szorbit vagy troostit szerkezetű megszilárdult zónák alakulnak ki. A kikeményedési idő 20-100 másodpercre nő, a hevítési sebesség másodpercenként 2-10 °C-ra csökken a felületi kikeményítéshez képest.

A nagy teherbírású tengelyek, fogaskerekek, keresztek stb. térfogati felületkeményítésnek vannak kitéve. A fő különbség az indukciós fűtés és az egyéb fűtési módok között a hő közvetlenül a munkadarab térfogatába való felszabadulása.

Alapvetően a folyamat a következő. Az edzett rész a váltakozó árammal táplált induktorba kerül. Változó mágneses tér EMF-et indukál örvényáramok lépnek fel a munkadarab felületi rétegében, felmelegítve a munkadarabot. Ezeket a váltakozó mágneses térrel érintett területeket magas hőmérsékletre melegítik.

A fűtési sebesség magas, és lehetőség van helyi fűtésre. A munkadarab felületén a felülethatás miatt nagyobb az áramsűrűség, ezért csak a szükséges mélységig lehetséges a melegítés. A mag kissé felmelegszik.A munkadarab örvényáramai által átvitt teljesítmény 87%-a a behatolási mélységben van.

Mivel a fém különböző hőmérsékletein az áram behatolási mélysége eltérő, a folyamat több szakaszban zajlik. Először a hideg fém felületi rétegét gyorsan felmelegítjük, majd a réteget mélyebbre melegítjük és az első réteget nem melegítjük tovább olyan gyorsan, majd a harmadik réteget.

Az egyes rétegek melegítése során az egyes rétegek fűtési sebessége csökken a megfelelő réteg mágneses tulajdonságainak elvesztésével. Vagyis a hő a fém mágneses tulajdonságainak változása miatt terjed rétegről rétegre. Ez aktív árammal történő fűtés, szó szerint másodpercekig tart.

Az indukciós hevítés a munkadarab metszetében a hőmérséklet-eloszlástól függően eltér a hővezetéssel történő melegítéstől A felmelegített rétegben a hőmérséklet lényegesen magasabb, mint a középpontban, éles esés tapasztalható, mert a középső részén a részben a mágneses tulajdonságok mindaddig nem vesznek el, amíg a külső aktív áram már túlhevítette a fémet. Az áram frekvenciájának és a hevítés időtartamának megváltoztatásával a munkadarab a kívánt mélységig melegszik.

Az induktor kialakítása általában meghatározza az alkatrész megszilárdulási minőségét. Az induktor rézcsövekből áll, amelyeken keresztül vizet vezetnek át a hűtéshez. Az induktor és az alkatrész között egy bizonyos, milliméterben mért távolságot tartanak fenn, és minden oldalon azonosak.

Az oltás többféleképpen történik, az alkatrész alakjától és méretétől, valamint az oltási követelményektől függően. A kis alkatrészeket először felmelegítik, majd lehűtik.A zuhanyhűtés során hűtőközeget, például vizet vezetnek be az induktor nyílásain keresztül. Ha az alkatrész hosszú, az induktor az oltás során elmozdul rajta, és mozgása után a víz a zuhanynyílásokon keresztül jut el. Ez egy folyamatos szekvenciális kikeményedési módszer.

Folyamatos szekvenciális térhálósításkor az induktor 3-30 mm/s sebességgel mozog, és az alkatrész egyes részei egymás után a mágneses mezőbe esnek. Ennek eredményeként az alkatrészt egymás után, szakaszonként felfűtik és hűtik. Ily módon szükség esetén a munkadarab egyes részei is megedzhetők, például a főtengelycsapok vagy egy nagy fogaskerék fogai. Az automatizálási eszközök lehetővé teszik az alkatrész egyenletes beállítását és az induktor nagy pontosságú mozgatását.

Az acél márkájától és előkezelésének módjától függően az edzés utáni tulajdonságok eltérőek. Az indukciós fűtési, hűtési és alacsony temperálási módok is befolyásolják az eredményeket.

A hagyományos edzéssel ellentétben az indukciós edzés keményebbé, erősebbé teszi az 1-2 HRC acélt, csökkenti a szívósságot és növeli a tartóssági határt. Ez az ausztenit szemcsék őrlésének köszönhető.

A nagy melegítési sebesség a perlit-ausztenit átalakulási központok növekedéséhez vezet. A kezdeti ausztenitszemcse kicsinek bizonyul, a növekedés nem következik be a magas melegítési sebesség és a kitettség hiánya miatt.

A martenzit kristályok kisebbek. Az ausztenit szemcse 12-15 pontos. Ha olyan acélokat használunk, amelyek kis mértékben hajlamosak az ausztenites szemcsék növekedésére, finom szemcséket kapunk.Enyhén szétszórt kezdeti szerkezetű alkatrészeket kapunk jobb minőség eredményeként.

A maradó feszültségek eloszlása ​​következtében nő a tartóssági határ. Az edzett rétegben maradó nyomófeszültségek, azon kívül pedig húzófeszültségek vannak jelen. A kifáradási hibák a húzófeszültségekhez kapcsolódnak. A nyomófeszültségek gyengítik a romboló húzóerőket a külső erők hatására az alkatrész működése során. Ez az oka annak, hogy az indukciós edzés hatására az állóképességi határ növekszik.

Az indukciós edzésben a döntő jelentősége a fűtési sebesség, a hűtési sebesség, az edzés módja alacsony hőmérsékleten.