Opnåelse af højkvalitets tand-for-tand hærdning af store gear med induktionsopvarmning
I fremstillingsindustrien spiller store gear en kritisk rolle i forskellige applikationer såsom tunge maskiner, vindmøller og industrielt udstyr. For at sikre deres holdbarhed og ydeevne er det vigtigt at anvende en hærdningsproces på tandhjulets tænder. En af de mest effektive metoder til at opnå tand-for-tand hærdning i store gear er gennem induktionsopvarmning.
Induktionsvarme er en proces, der udnytter elektromagnetisk induktion til at opvarme overfladen af tandhjulets tænder hurtigt. Ved at påføre en højfrekvent vekselstrøm til en spole genereres et magnetfelt, som inducerer hvirvelstrømme i tandhjulets overflade. Disse hvirvelstrømme skaber lokal opvarmning, hvilket giver mulighed for præcis og kontrolleret hærdning af hver enkelt tand.
Tand-for-tand hærdning ved hjælp af induktionsopvarmning giver flere fordele i forhold til andre hærdningsmetoder. For det første sikrer den ensartet hårdhedsfordeling over tandhjulets tænder, hvilket resulterer i forbedret slidstyrke og bæreevne. Dette er især afgørende for store gear, der udsættes for store belastninger og barske driftsforhold.
For det andet muliggør induktionsopvarmning selektiv hærdning, hvilket betyder, at kun tandhjulets tænder opvarmes, mens resten af gearet forbliver relativt upåvirket. Dette minimerer risikoen for forvrængning eller vridning, som kan forekomme ved andre varmebehandlingsmetoder, der involverer opvarmning af hele gearet. Den præcise kontrol over opvarmningsprocessen muliggør målrettet hærdning, hvilket resulterer i et højkvalitets, formstabilt gear.
Induktionshærdning af små, mellemstore og store tandhjul udføres ved hjælp af en tand-for-tand-teknik eller omkredsningsmetode. Afhængigt af gearstørrelsen, påkrævet hårdhedsmønster og geometri induktionshærdes tandhjulene ved at omkranse hele gearet med en spole (såkaldt "spinhærdning af tandhjul"), eller for større gear opvarmes "tand-for-tand" , hvor der kan opnås et mere præcist hærdningsresultat, selvom processen er meget langsommere.
Tand-for-tand hærdning af store tandhjul
Tand-for-tand-metoden kan udføres i to alternative teknikker:
"tip-for-tip" anvender en enkelt-skuds opvarmningstilstand eller scanningstilstand, en induktor omkranser en krop af en enkelt tand. Denne metode bruges sjældent, fordi den ikke giver den nødvendige træthed og slagstyrke.
En mere populær "gap-by-gap" hærdningsteknik anvender kun en scanningstilstand. Det kræver, at induktoren er symmetrisk placeret mellem to flanker af tilstødende tænder. Induktorscanningshastigheder er typisk inden for 6 mm/sek. til 9 mm/sek.
Der bruges to scanningsteknikker:
– induktoren er stationær, og gearet er bevægeligt
– gearet er stationært, og induktoren er bevægelig (mere populær ved hærdning af store tandhjul)
Den induktionshærdende induktor
Induktorgeometri afhænger af tændernes form og det nødvendige hårdhedsmønster. Induktorer kan designes til kun at opvarme tandens rod og/eller flanke, hvilket efterlader spidsen og tandkernen bløde, seje og duktile.
Simulering hjælper med at forhindre overophedning
Når man udvikler tand-for-tand gearhærdningsprocesser, skal der lægges særlig vægt på elektromagnetiske ende-/kanteffekter og evnen til at give det nødvendige mønster i gearets endeområder.
Ved scanning af en tandhjulstand fordeles temperaturen ret ensartet i gearets rødder og flanker. Samtidig, da hvirvelstrømmen laver en returvej gennem flanken og især gennem tandspidsen, skal der udvises passende omhu for at forhindre overophedning af tandspidsområderne, især i begyndelsen og slutningen af scanningshærdningen . En simulering kan hjælpe med at forhindre disse uønskede effekter, før processen udvikles.
Simuleringseksempel
Scanning tand for tand gear hærdning sag ved 12 kHz.
Spraykøling er også simuleret, men ikke synlig på resultatbillederne. En kølende effekt påføres top- og sideflader af de to tænder, ligesom kølezonen flyttes efter induktoren.
3D hærdet profil i grå farve:
2D hærdet profil vertikal skive: CENOS giver dig mulighed for nemt at visualisere, hvordan den hærdede profil bliver dybere, hvis strømmen ikke reduceres eller slukkes nær enden af gearet. 
Strømtæthed på gear:
Derudover tilbyder induktionsopvarmning hurtige opvarmnings- og afkølingshastigheder, hvilket reducerer den samlede behandlingstid sammenlignet med konventionelle metoder. Dette er især fordelagtigt for store gear, da det er med til at forbedre produktionseffektiviteten og reducere omkostningerne.
For at opnå tand-for-tand hærdning af store gear ved hjælp af induktionsopvarmning kræves der specialudstyr. Induktionsvarmesystemet består typisk af en strømforsyning, en spole eller induktor og et kølesystem. Gearet er placeret i spolen, og strømforsyningen aktiveres for at generere den nødvendige varme. Procesparametrene, såsom effekt, frekvens og opvarmningstid, styres nøje for at opnå den ønskede hårdhedsprofil.
Afslutningsvis er tand-for-tand hærdning af store gear ved hjælp af induktionsopvarmning en yderst effektiv og effektiv metode. Det sikrer ensartet hårdhedsfordeling, selektiv hærdning og hurtige behandlingstider, hvilket resulterer i højkvalitets, holdbare gear. Hvis du er involveret i fremstillingen af store gear, kan implementeringen af induktionsopvarmning til tand-for-tand hærdning forbedre ydeevnen og levetiden for dine produkter betydeligt.
