Индукционо каљење — примена, физички процес, врсте и методе каљења

Овај чланак ће се фокусирати на индукционо каљење — један од типова термичке обраде метала који пружа могућност фазних трансформација, односно трансформације перлита у аустенит. Челични делови, услед индукционог каљења, добијају већа механичка својства, пошто се квалитет челика као резултат таквог третмана значајно повећава.

Дакле, за термичку обраду метала, у циљу њиховог површинског очвршћавања, користе индукционо грејање... Технологија вам омогућава да изаберете различите дубине очврслог слоја, поред тога, процес се лако аутоматизује, због чега је ова метода сматра се прогресивним. Могуће је учврстити делове различитих облика.

Површинско индукционо очвршћавање је два типа: површинско и површинско.

Површинско каљење са површинским загревањем, ово резултира загревањем радног предмета до температуре очвршћавања до дубине очврслог слоја, док језгро остаје нетакнуто. Време загревања је од 1,5 до 20 секунди, брзина грејања је од 30 до 300 ° Ц у секунди.

Запреминско очвршћавање површине карактерише загревање слоја већег од слоја са мартензитном структуром, ово је дубоко загревање. Челик се жари на дубину мању од дебљине загрејаног слоја, што је одређено каљењем челика.

У дубоким зонама дубљим од мартензитне структуре, које се загревају до температуре очвршћавања, формирају се очврснуте зоне са структуром очврслог сорбитола или троостита. Време очвршћавања се повећава на 20-100 секунди, брзина загревања се смањује на 2-10 ° Ц у секунди у поређењу са површинским очвршћавањем.

Осовине за тешке услове рада, зупчаници, крстови итд. су подвргнути волуметријском површинском каљењу. Главна разлика између индукционог грејања и других метода грејања је ослобађање топлоте директно у запремину радног комада.

У суштини процес је следећи. Очврсли део се поставља у индуктор који се напаја наизменичном струјом. Променљиво магнетно поље индукује ЕМФ вртложне струје се јављају у површинском слоју радног предмета, загревајући радни предмет. Ове области, на које утиче наизменично магнетно поље, се загревају до високих температура.

Брзина грејања је велика и постоји могућност локалног грејања. Густина струје је већа на површини радног предмета због површинског ефекта, због чега је загревање могуће само до потребне дубине. Језгро се лагано загрева.87% снаге коју преносе вртложне струје радног предмета налази се у дубини продирања.

Пошто је дубина продирања струје различита на различитим температурама метала, процес се одвија у неколико фаза. Пре свега, површински слој хладног метала се брзо загрева, затим се слој загрева дубље и први слој се не загрева тако брзо даље, затим се загрева трећи слој.

У процесу загревања сваког од слојева, брзина загревања сваког слоја се смањује са губитком магнетних својстава одговарајућег слоја. То јест, топлота се шири услед промена магнетних својстава метала од слоја до слоја. Ово је активно грејање струјом, траје буквално неколико секунди.

Индукционо грејање, у зависности од расподеле температуре у пресеку радног предмета, разликује се од загревања топлотном проводношћу.У загрејаном слоју температура је знатно виша него у центру, долази до наглог пада, јер у централном делу у део, магнетна својства се и даље не губе све док спољашња активна струја већ не прегреје метал. Променом фреквенције струје и трајања загревања, радни предмет се загрева до потребне дубине.

Дизајн индуктора обично одређује квалитет очвршћавања дела. Индуктор је направљен од бакарних цеви кроз које се пропушта вода да се охлади. Између индуктора и дела одржава се одређено растојање, мерено у јединицама милиметара, и исто са свих страна.

Гашење се врши на различите начине, у зависности од облика и величине дела, као и захтева за гашење. Мали делови се прво загревају, а затим хладе.Код хлађења тушем, расхладни медијум као што је вода се доводи кроз рупе у индуктору. Ако је део дугачак, индуктор се креће дуж њега током гашења и вода се доводи кроз рупе за туширање након његовог кретања. То је континуирана секвенцијална метода очвршћавања.

У континуираном секвенцијалном очвршћавању, индуктор се креће брзином од 3 до 30 мм у секунди и делови дела сукцесивно падају у његово магнетно поље. Као резултат тога, део се сукцесивно, део по део, загрева и хлади. На овај начин се по потреби могу очврснути и поједини делови радног предмета, на пример рукавци радилице или зупци великог зупчаника. Алати за аутоматизацију вам омогућавају да равномерно поравнате део и померите индуктор са великом прецизношћу.

У зависности од марке челика и начина његовог претходног третмана, својства након каљења су различита. Индукционо грејање, хлађење и ниско каљење такође утичу на резултате.

За разлику од конвенционалног каљења, индукционо каљење чини челик 1-2 ХРЦ тврђим, јачим, смањује мању жилавост и повећава границу издржљивости. То је због млевења зрна аустенита.

Висока брзина загревања доводи до повећања перлит-аустенитних трансформационих центара. Испоставља се да је почетно зрно аустенита мало, раст не долази због велике брзине загревања и недостатка излагања.

Кристали мартензита су мањи. Зрно аустенита је 12-15 поена. Када се користе челици са малом тенденцијом раста аустенитних зрна, добија се фино зрно.Делови са благо расутом почетном структуром добијају се као резултат бољег квалитета.

Као резултат расподеле заосталих напона повећава се граница издржљивости. Заостала тлачна напона су присутна у очврслом слоју, док су затезна напона присутна изван њега. Заморни кварови су повезани са затезним напонима. Притисни напони ће ослабити разорне затезне силе под дејством спољних сила током рада дела. Због тога се граница издржљивости повећава као резултат индукционог очвршћавања.

Одлучујући значај код индукционог каљења су: брзина загревања, брзина хлађења, начин очвршћавања на ниским температурама.