Induktionshærdende overfladeproces

Induktionshærdende overfladeprocesapplikationer

Hvad er induktionshærdning?

Induktionshærdning er en form for varmebehandling, hvor en metaldel med tilstrækkeligt kulstofindhold opvarmes i induktionsfeltet og derefter hurtigt afkøles. Dette øger både delens hårdhed og sprødhed. Induktionsopvarmning giver dig mulighed for at få lokal opvarmning til en forudbestemt temperatur og giver dig mulighed for nøjagtigt at styre hærdningsprocessen. Processgentagelighed er således garanteret. Normalt påføres induktionshærdning på metaldele, der skal have stor slidstyrke på overfladen, samtidig med at de bevarer deres mekaniske egenskaber. Når induktionshærdningsprocessen er opnået, skal metalemnet afbrydes i vand, olie eller luft for at opnå overfladelagets specifikke egenskaber.

induktionshærdende overfladeproces

Induktionshærdning er en metode til hurtig og selektiv hærdning af overfladen af ​​en metaldel. En kobberspiral, der bærer et betydeligt niveau af vekselstrøm, er placeret nær (ikke berører) delen. Varme genereres ved og nær overfladen ved hvirvelstrøm og hysteresetab. Quench, normalt vandbaseret med en tilsætning, såsom en polymer, er rettet mod delen, eller den er nedsænket. Dette omdanner strukturen til martensit, hvilket er meget hårdere end den tidligere struktur.

En populær, moderne type induktionshærdningsudstyr kaldes en scanner. Delen holdes mellem centre, drejes og føres gennem en progressiv spole, der giver både varme og slukning. Slukningen er rettet under spolen, så ethvert givet område af delen afkøles hurtigt umiddelbart efter opvarmning. Effektniveau, opholdstid, scanningshastighed og andre procesvariabler styres nøjagtigt af en computer.

Sagshærdningsproces, der bruges til at øge slidstyrke, overfladehårdhed og træthedstid gennem oprettelse af et hærdet overfladelag, samtidig med at en upåvirket kernemikrostruktur opretholdes.

Induktionshærdning bruges til at øge de mekaniske egenskaber af jernholdige komponenter i et specifikt område. Typiske anvendelser er drivaggregat, affjedring, motorkomponenter og stempling. Induktionshærdning er fremragende til reparation af garantikrav / feltfejl. De primære fordele er forbedringer i styrke, træthed og slidstyrke i et lokaliseret område uden at skulle redesigne komponenten.

Processer og industrier, der kan drage fordel af induktionshærdning:

  • Varmebehandling

  • Kædehærdning

  • Hærdning af rør og rør

  • Skibsbygning

  • Aerospace

  • Jernbane

  • Automotive

  • Fornyelige energier

Fordele ved induktionshærdning:

Foretrukket til komponenter, der udsættes for tung belastning. Induktion giver en høj overfladehårdhed med en dyb kasse, der er i stand til at håndtere ekstremt høje belastninger. Træthedsstyrke øges ved udviklingen af ​​en blød kerne omgivet af et ekstremt hårdt ydre lag. Disse egenskaber er ønskelige for dele, der oplever torsionsbelastning og overflader, der oplever slagkræfter. Induktionsbehandling udføres en del ad gangen, hvilket giver mulighed for meget forudsigelig dimensionel bevægelse fra del til del.

  • Præcis kontrol over temperatur og hærdedybde

  • Kontrolleret og lokaliseret opvarmning

  • Let integreret i produktionslinjer

  • Hurtig og gentagelig proces

  • Hvert emne kan hærdes med præcise optimerede parametre

  • Energieffektiv proces

Komponenter i stål og rustfrit stål, der kan hærdes med induktion:

Befæstelseselementer, flanger, gear, lejer, rør, indvendige og udvendige løb, krumtapaksler, knastaksler, åg, drivaksler, udgangsaksler, spindler, torsionsstænger, svingringe, wire, ventiler, stenbor osv.

Øget slidstyrke

Der er en direkte sammenhæng mellem hårdhed og slidstyrke. En deles slidstyrke øges betydeligt med induktionshærdning, forudsat at den oprindelige tilstand af materialet enten blev udglødet eller behandlet til en blødere tilstand.

Øget styrke og træthedstid på grund af den bløde kerne og resterende kompressiv stress på overfladen

Kompressionsspændingen (normalt betragtes som en positiv egenskab) er et resultat af, at den hærdede struktur nær overfladen optager lidt mere volumen end kernen og den tidligere struktur.

Dele kan være hærdet efter Induktionshærdning for at justere hårdhedsniveau efter ønske

Som med enhver proces, der producerer en martensitisk struktur, vil temperering sænke hårdheden, mens den mindsker skørhed.

Dyb kasse med hård kerne

Typisk sagsdybde er .030 ”- .120”, som i gennemsnit er dybere end processer såsom karburisering, carbonitrering og forskellige former for nitrering udført ved subkritiske temperaturer. For visse projekter som aksler eller dele, der stadig er nyttige, selv efter at meget materiale er slidt væk, kan sagdybden være op til ½ tomme eller større.

Selektiv hærdningsproces uden maskering påkrævet

Områder med efter svejsning eller efter bearbejdning forbliver bløde - meget få andre varmebehandlingsprocesser er i stand til at opnå dette.

Relativ minimal forvrængning

Eksempel: en aksel 1 ”Ø x 40” lang, som har to jævnt fordelt magasiner, hver 2 ”lange, der kræver understøttelse af belastning og slidstyrke. Induktionshærdning udføres på netop disse overflader, i alt 4 ”længde. Med en konventionel metode (eller hvis vi induktion hærdede hele længden for den sags skyld), ville der være betydeligt mere warpage.

Tillader brug af lavprisstål såsom 1045

Det mest populære stål, der anvendes til dele, der skal induktionshærdes, er 1045. Det er let bearbejdeligt, billigt og på grund af et kulstofindhold på 0.45% nominelt kan det være induktionshærdet til 58 HRC +. Det har også en relativt lav risiko for revner under behandlingen. Andre populære materialer til denne proces er 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 og forskellige støbejern.

Begrænsninger ved induktionshærdning

Kræver en induktionsspole og værktøj, der vedrører delens geometri

Da koblingsafstanden mellem del og spole er kritisk for varmeeffektiviteten, skal spolens størrelse og kontur vælges nøje. Mens de fleste behandlere har et arsenal af grundlæggende spoler til opvarmning af runde former som aksler, stifter, ruller osv., Kan nogle projekter muligvis kræve en brugerdefineret spole, som nogle gange koster tusindvis af dollars. På mellemstore til store volumenprojekter kan fordelen ved reducerede behandlingsomkostninger pr. Del let opveje spiralomkostningerne. I andre tilfælde kan de tekniske fordele ved processen opveje bekymringsomkostningerne. Ellers gør omkostningerne til spole og værktøj normalt for projekter med lav volumen processen upraktisk, hvis der skal bygges en ny spole. Delen skal også understøttes på en eller anden måde under behandlingen. Kørsel mellem centre er en populær metode til dele af skafttypen, men i mange andre tilfælde skal brugerdefineret værktøj anvendes.

Større sandsynlighed for revner sammenlignet med de fleste varmebehandlingsprocesser

Dette skyldes den hurtige opvarmning og slukning, også tendensen til at skabe hot spots ved træk / kanter såsom: nøgler, riller, tværhuller, tråde.

Forvrængning med induktionshærdning

Forvrængningsniveauer har tendens til at være større end processer såsom ion- eller gasnitrering på grund af den hurtige varme / slukning og den resulterende martensitiske transformation. Når det er sagt, kan induktionshærdning producere mindre forvrængning end konventionel varmebehandling, især når den kun påføres et valgt område.

Materielle begrænsninger med induktionshærdning

Eftersom induktionshærdningsproces ikke normalt involverer diffusion af kulstof eller andre grundstoffer, skal materialet indeholde nok kulstof sammen med andre grundstoffer til at tilvejebringe hærdbarhed, der understøtter martensitisk transformation til det ønskede hårdhedsniveau. Dette betyder typisk, at kulstof er i området 0.40% + og producerer hårdhed på 56 - 65 HRC. Materialer med lavere kulstof, såsom 8620, kan anvendes med en resulterende reduktion i opnåelig hårdhed (40-45 HRC i dette tilfælde). Stål såsom 1008, 1010, 12L14, 1117 anvendes typisk ikke på grund af den begrænsede opnåelige hårdhedsforøgelse.

Induktionshærdende overfladeprocesdetaljer

Induktionshærdning er en proces, der anvendes til overfladehærdning af stål og andre legeringskomponenter. Dele, der skal varmebehandles, placeres i en kobberspiral og opvarmes derefter over deres transformationstemperatur ved at påføre en vekselstrøm til spolen. Vekselstrømmen i spolen inducerer et alternerende magnetfelt inden i emnet, som får den ydre overflade af delen til at varme op til en temperatur over transformationsområdet.

Komponenterne opvarmes ved hjælp af et alternerende magnetfelt til en temperatur inden for eller over transformationsområdet efterfulgt af øjeblikkelig quenching. Det er en elektromagnetisk proces, der bruger en kobberinduktionsspole, der tilføres en strøm ved en bestemt frekvens og et effektniveau.