Επαγωγική σκλήρυνση — εφαρμογή, φυσική διαδικασία, τύποι και μέθοδοι σκλήρυνσης

Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στην επαγωγική σκλήρυνση — ένας από τους τύπους θερμικής επεξεργασίας μετάλλων που παρέχει τη δυνατότητα μετασχηματισμών φάσης, δηλαδή τη μετατροπή του περλίτη σε ωστενίτη. Τα χαλύβδινα μέρη, λόγω της επαγωγικής σκλήρυνσης, αποκτούν υψηλότερες μηχανικές ιδιότητες, αφού η ποιότητα του χάλυβα αυξάνεται σημαντικά ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας επεξεργασίας.

Έτσι, για τη θερμική επεξεργασία των μετάλλων, με σκοπό τη σκλήρυνση της επιφάνειας τους, χρησιμοποιούν επαγωγική θέρμανση... Η τεχνολογία σας επιτρέπει να επιλέξετε διαφορετικά βάθη του σκληρυμένου στρώματος, επιπλέον, η διαδικασία αυτοματοποιείται εύκολα, γι' αυτό και αυτή η μέθοδος θεωρείται προοδευτική. Είναι δυνατή η στερεοποίηση εξαρτημάτων με διαφορετικά σχήματα.

Η επιφανειακή επαγωγική σκλήρυνση είναι δύο τύπων: επιφανειακή και χύδην επιφάνεια.

Επιφανειακή σκλήρυνση με επιφανειακή θέρμανση, αυτό έχει ως αποτέλεσμα το τεμάχιο εργασίας να θερμαίνεται στη θερμοκρασία σκλήρυνσης μέχρι το βάθος του σκληρυμένου στρώματος, ενώ ο πυρήνας παραμένει άθικτος. Ο χρόνος θέρμανσης είναι από 1,5 έως 20 δευτερόλεπτα, η ταχύτητα θέρμανσης είναι από 30 έως 300 ° C ανά δευτερόλεπτο.

Η σκλήρυνση όγκου της επιφάνειας χαρακτηρίζεται από θέρμανση ενός στρώματος μεγαλύτερου από ένα στρώμα με μαρτενσιτική δομή, αυτό είναι βαθιά θέρμανση. Ο χάλυβας ανόπτεται σε βάθος μικρότερο από το πάχος του θερμαινόμενου στρώματος, το οποίο καθορίζεται από τη σκλήρυνση του χάλυβα.

Σε βαθιές ζώνες βαθύτερες από τη μαρτενσιτική δομή, οι οποίες θερμαίνονται στη θερμοκρασία στερεοποίησης, σχηματίζονται στερεοποιημένες ζώνες με τη δομή στερεοποιημένης σορβιτόλης ή τρωστίτη. Ο χρόνος σκλήρυνσης αυξάνεται στα 20-100 δευτερόλεπτα, ο ρυθμός θέρμανσης μειώνεται στους 2-10 ° C ανά δευτερόλεπτο σε σύγκριση με την επιφανειακή σκλήρυνση.

Οι άξονες βαρέως τύπου, τα γρανάζια, οι σταυροί κ.λπ. υπόκεινται σε ογκομετρική επιφανειακή σκλήρυνση. Η κύρια διαφορά μεταξύ της επαγωγικής θέρμανσης και άλλων μεθόδων θέρμανσης είναι η απελευθέρωση θερμότητας απευθείας στον όγκο του τεμαχίου εργασίας.

Βασικά η διαδικασία είναι η εξής. Το σκληρυμένο τμήμα τοποθετείται στον επαγωγέα, ο οποίος τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Μεταβλητό μαγνητικό πεδίο προκαλεί EMF Τα δινορεύματα εμφανίζονται στο επιφανειακό στρώμα του τεμαχίου εργασίας, θερμαίνοντας το τεμάχιο εργασίας. Αυτές οι περιοχές, οι οποίες επηρεάζονται από ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, θερμαίνονται σε υψηλές θερμοκρασίες.

Η ταχύτητα θέρμανσης είναι υψηλή και υπάρχει δυνατότητα για τοπική θέρμανση. Η πυκνότητα ρεύματος είναι μεγαλύτερη στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας λόγω του επιφανειακού φαινομένου, γι' αυτό η θέρμανση είναι δυνατή μόνο στο απαιτούμενο βάθος. Ο πυρήνας θερμαίνεται ελαφρώς.Το 87% της ισχύος που μεταδίδεται από τα δινορεύματα του τεμαχίου εργασίας βρίσκεται στο βάθος διείσδυσης.

Δεδομένου ότι το βάθος διείσδυσης του ρεύματος είναι διαφορετικό σε διαφορετικές θερμοκρασίες του μετάλλου, η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε διάφορα στάδια. Πρώτα απ 'όλα, το επιφανειακό στρώμα του κρύου μετάλλου θερμαίνεται γρήγορα, μετά το στρώμα θερμαίνεται βαθύτερα και το πρώτο στρώμα δεν θερμαίνεται τόσο γρήγορα περαιτέρω, μετά θερμαίνεται το τρίτο στρώμα.

Στη διαδικασία θέρμανσης καθενός από τα στρώματα, ο ρυθμός θέρμανσης κάθε στρώματος μειώνεται με την απώλεια μαγνητικών ιδιοτήτων του αντίστοιχου στρώματος. Δηλαδή, η θερμότητα διαχέεται λόγω αλλαγών στις μαγνητικές ιδιότητες του μετάλλου από στρώμα σε στρώμα. Αυτή είναι η ενεργή θέρμανση με ρεύμα, διαρκεί κυριολεκτικά δευτερόλεπτα.

Η επαγωγική θέρμανση, ανάλογα με την κατανομή της θερμοκρασίας στο τμήμα του τεμαχίου, διαφέρει από τη θέρμανση με θερμική αγωγιμότητα.Στο θερμαινόμενο στρώμα, η θερμοκρασία είναι σημαντικά υψηλότερη από ό,τι στο κέντρο, υπάρχει απότομη πτώση, επειδή στο κεντρικό τμήμα του μέρος, οι μαγνητικές ιδιότητες εξακολουθούν να μην χάνονται έως ότου το εξωτερικό ενεργό ρεύμα έχει ήδη υπερθερμανθεί το μέταλλο. Αλλάζοντας τη συχνότητα του ρεύματος και τη διάρκεια της θέρμανσης, το τεμάχιο εργασίας θερμαίνεται στο απαιτούμενο βάθος.

Ο σχεδιασμός του επαγωγέα συνήθως καθορίζει την ποιότητα στερεοποίησης του εξαρτήματος. Ο επαγωγέας είναι κατασκευασμένος από χάλκινους σωλήνες από τους οποίους περνάει νερό για να κρυώσει. Μια ορισμένη απόσταση, μετρημένη σε μονάδες χιλιοστών, διατηρείται μεταξύ του επαγωγέα και του εξαρτήματος και η ίδια σε όλες τις πλευρές.

Το σβήσιμο γίνεται με διάφορους τρόπους, ανάλογα με το σχήμα και το μέγεθος του εξαρτήματος, καθώς και τις απαιτήσεις σβέσης. Τα μικρά μέρη πρώτα θερμαίνονται και μετά ψύχονται.Στην ψύξη ντους, ένα ψυκτικό μέσο όπως το νερό τροφοδοτείται μέσω οπών στον επαγωγέα. Εάν το εξάρτημα είναι μακρύ, ο επαγωγέας κινείται κατά μήκος του κατά τη διάρκεια της απόσβεσης και το νερό τροφοδοτείται μέσω των οπών του ντους μετά την κίνησή του. Είναι μια συνεχής διαδοχική μέθοδος σκλήρυνσης.

Στη συνεχή διαδοχική σκλήρυνση, ο επαγωγέας κινείται με ταχύτητα 3 έως 30 mm ανά δευτερόλεπτο και τμήματα του εξαρτήματος πέφτουν διαδοχικά στο μαγνητικό του πεδίο. Ως αποτέλεσμα, το εξάρτημα θερμαίνεται και ψύχεται διαδοχικά, τμήμα προς τμήμα. Με αυτόν τον τρόπο, μεμονωμένα μέρη του τεμαχίου εργασίας μπορούν επίσης να σκληρυνθούν εάν είναι απαραίτητο, για παράδειγμα, γεμιστήρες στροφαλοφόρου ή τα δόντια ενός μεγάλου γραναζιού. Τα εργαλεία αυτοματισμού σάς επιτρέπουν να ευθυγραμμίσετε το εξάρτημα ομοιόμορφα και να μετακινήσετε το πηνίο με υψηλή ακρίβεια.

Ανάλογα με τη μάρκα του χάλυβα και τη μέθοδο προεπεξεργασίας του, οι ιδιότητες μετά τη σκλήρυνση είναι διαφορετικές. Οι λειτουργίες επαγωγικής θέρμανσης, ψύξης και χαμηλής θερμοκρασίας επηρεάζουν επίσης τα αποτελέσματα.

Σε αντίθεση με τη συμβατική σκλήρυνση, η επαγωγική σκλήρυνση κάνει τον χάλυβα 1-2 HRC σκληρότερο, ισχυρότερο, μειώνει λιγότερη σκληρότητα και αυξάνει το όριο αντοχής. Αυτό οφείλεται στο άλεσμα των κόκκων ωστενίτη.

Ένας υψηλός ρυθμός θέρμανσης οδηγεί σε αύξηση των κέντρων μετασχηματισμού περλίτη-ωστενίτη. Ο αρχικός κόκκος ωστενίτη αποδεικνύεται μικρός, η ανάπτυξη δεν εμφανίζεται λόγω του υψηλού ρυθμού θέρμανσης και της έλλειψης έκθεσης.

Οι κρύσταλλοι μαρτενσίτη είναι μικρότεροι. Ο κόκκος ωστενίτη είναι 12-15 βαθμοί. Όταν χρησιμοποιούνται χάλυβες με μικρή τάση για ανάπτυξη ωστενιτικών κόκκων, λαμβάνεται λεπτός κόκκος.Τα μέρη με ελαφρώς διάσπαρτη αρχική δομή λαμβάνονται ως αποτέλεσμα καλύτερης ποιότητας.

Ως αποτέλεσμα της κατανομής των υπολειμματικών τάσεων, το όριο αντοχής αυξάνεται. Στο σκληρυμένο στρώμα υπάρχουν υπολειμματικές θλιπτικές τάσεις, ενώ έξω από αυτό υπάρχουν τάσεις εφελκυσμού. Οι αστοχίες κόπωσης σχετίζονται με τάσεις εφελκυσμού. Οι συμπιεστικές τάσεις θα αποδυναμώσουν τις καταστροφικές δυνάμεις εφελκυσμού υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων κατά τη λειτουργία του εξαρτήματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το όριο αντοχής αυξάνεται ως αποτέλεσμα της επαγωγικής σκλήρυνσης.

Καθοριστική σημασία στην επαγωγική σκλήρυνση είναι: ο ρυθμός θέρμανσης, ο ρυθμός ψύξης, ο τρόπος σκλήρυνσης σε χαμηλές θερμοκρασίες.