فرایند سطح سخت شدن القایی

کاربردهای فرآیند سطح سخت شدن القایی

سخت شدن القایی چیست؟

سخت شدن القایی نوعی عملیات حرارتی است که در آن یک قسمت فلزی با مقدار کافی کربن در میدان القایی گرم شده و سپس به سرعت خنک می شود. این امر هم سختی و هم شکنندگی قطعه را افزایش می دهد. گرمایش القایی به شما امکان می دهد حرارت محلی را در دمای از پیش تعیین شده داشته باشید و شما را قادر می سازد تا فرآیند سخت شدن را به طور دقیق کنترل کنید. تکرارپذیری فرآیند بنابراین تضمین می شود. معمولاً سخت شدن القایی بر روی قطعات فلزی اعمال می شود که باید مقاومت زیادی در برابر سایش سطح داشته باشند ، در عین حال خواص مکانیکی خود را حفظ می کنند. پس از دستیابی به فرآیند سخت شدن القایی ، قطعه کار فلزی باید در آب ، روغن یا ورودی هوا خرد شود تا خصوصیات خاصی از لایه سطحی بدست آید.

فرآیند سطح سخت شدن القایی

سخت شدن القایی روشی برای سخت شدن سریع و انتخابی سطح یک قطعه فلزی است. یک سیم پیچ مسی که سطح قابل توجهی از جریان متناوب را حمل می کند ، در نزدیکی قسمت قرار گرفته است (لمس نمی کند). حرارت در اثر جبران جریان گردابی و پسماند ، در نزدیکی سطح ایجاد می شود. کوئنچ ، معمولاً با پایه آب و با افزودنی مانند پلیمر ، به سمت قسمت هدایت می شود یا در آن غوطه ور می شود. این سازه را به مارتنزیت تبدیل می کند ، که بسیار سخت تر از ساختار قبلی است.

به یک نوع محبوب و مدرن از تجهیزات سخت شدن القایی ، اسکنر گفته می شود. این قسمت بین مراکز نگه داشته می شود ، چرخانده می شود و از یک سیم پیچ پیشرو عبور می کند که هم گرما و هم خاموش را تأمین می کند. خاموش شدن به زیر سیم پیچ هدایت می شود ، بنابراین هر منطقه داده شده از قطعه بلافاصله پس از گرم شدن سریعاً سرد می شود. سطح قدرت ، زمان سکونت ، میزان اسکن (خوراک) و سایر متغیرهای فرآیند دقیقاً توسط رایانه کنترل می شوند.

فرآیند سخت شدن مورد برای افزایش مقاومت در برابر سایش ، سختی سطح و عمر خستگی از طریق ایجاد یک لایه سطحی سخت شده در حالی که یک ریزساختار هسته ای تحت تأثیر قرار نمی گیرد ، استفاده می شود.

سخت شدن القایی برای افزایش خواص مکانیکی اجزای آهنی در یک منطقه خاص استفاده می شود. برنامه های معمولی پیشرانه ، سیستم تعلیق ، اجزای موتور و مهر زنی ها هستند. سخت شدن القایی در ترمیم ادعاهای ضمانت نامه / خرابی میدان بسیار عالی است. مزایای اصلی بهبود قدرت ، خستگی و مقاومت در برابر سایش در یک منطقه محلی و بدون نیاز به طراحی مجدد قطعه است.

فرآیندها و صنایعی که می توانند از سخت شدن القایی بهره مند شوند:

  • حرارت درمانی

  • سخت شدن زنجیره

  • سخت شدن لوله و لوله

  • کشتی سازی

  • هوافضا

  • راه آهن

  • خودرو

  • انرژی های تجدیدپذیر

مزایای سخت شدن القایی:

برای اجزایی که تحت بارگیری سنگین قرار دارند ، مورد علاقه است. القا یک سختی سطح بالا با یک مورد عمیق را ارائه می دهد که قادر به تحمل بارهای بسیار زیاد است. استحکام خستگی با توسعه یک هسته نرم که توسط یک لایه بیرونی بسیار سخت احاطه شده است افزایش می یابد. این خصوصیات برای قطعاتی که بارگذاری پیچشی را تجربه می کنند و سطوحی که نیروهای ضربه را تجربه می کنند مطلوب هستند. پردازش القایی یک بار در یک زمان انجام می شود و امکان حرکت ابعادی بسیار قابل پیش بینی از بخشی به قسمت دیگر را فراهم می کند.

  • کنترل دقیق دما و عمق سخت شدن

  • گرمایش کنترل شده و محلی

  • به راحتی در خطوط تولید ادغام می شود

  • فرایند سریع و قابل تکرار

  • هر قطعه کار را می توان با پارامترهای بهینه سازی دقیق سخت کرد

  • فرایند کم مصرف

اجزای فولادی و فولاد ضد زنگ که با القای سخت می شوند:

اتصال دهنده ها ، فلنج ها ، چرخ دنده ها ، یاتاقان ها ، لوله ها ، مسابقات داخلی و خارجی ، میل لنگ ها ، میل بادامک ها ، یوغ ها ، شافت های محرک ، شافت های خروجی ، دوک ها ، میله های پیچش ، حلقه های برش ، سیم ، شیرآلات ، مته های سنگ و غیره

افزایش مقاومت در برابر سایش

بین سختی و مقاومت در برابر سایش رابطه مستقیم وجود دارد. مقاومت به سایش یک قطعه با سخت شدن القایی به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، با این فرض که حالت اولیه مواد یا آنیل شد ، یا تحت شرایط نرم تری قرار گرفت.

افزایش مقاومت و خستگی در اثر فشار نرم و استرس فشاری باقیمانده در سطح

تنش فشاری (معمولاً به عنوان یک ویژگی مثبت در نظر گرفته می شود) در نتیجه ساختار سخت شده نزدیک سطح حجم کمی بیشتر از هسته و ساختار قبلی را اشغال می کند.

قطعات ممکن است پس از آن معتدل شوند سخت شدن القایی به دلخواه سطح سختی را تنظیم کنید

مانند هر فرآیند تولید یک ساختار مارتنزیتی ، خوی سختی را کاهش می دهد در حالی که شکنندگی را کاهش می دهد.

پرونده عمیق با هسته سخت

عمق حالت معمولی 030 "- .120" است که به طور متوسط ​​عمیق تر از فرایندهایی مانند کربورزدایی ، کربنیتریدینگ و اشکال مختلف نیتریدینگ است که در دمای زیر بحرانی انجام می شود. برای برخی از پروژه ها مانند axels یا قطعاتی که حتی پس از فرسودن مواد زیاد نیز مفید هستند ، ممکن است عمق مورد تا ½ اینچ یا بیشتر باشد.

فرایند سخت شدن انتخابی بدون نیاز به پوشاندن

مناطقی که پس از جوشکاری یا ماشینکاری پس از ماشینکاری نرم باقی می مانند - تعداد کمی از فرایندهای عملیات حرارتی دیگر قادر به دستیابی به این هدف هستند.

اعوجاج نسبتاً کم

مثال: یک شافت به طول 1 "Ø x 40" ، که دارای دو ژورنال با فاصله مساوی است و طول هر "2" نیاز به پشتیبانی از بار و مقاومت در برابر سایش دارد. سخت شدن القایی فقط در این سطوح انجام می شود ، در مجموع 4 "طول. با یک روش متعارف (یا اگر القا length کل طول آن را سخت کنیم) ، به طور قابل توجهی میزان انحراف بیشتری وجود خواهد داشت.

اجازه استفاده از فولادهای کم هزینه مانند 1045 را می دهد

محبوب ترین فولاد مورد استفاده برای قطعات سخت شدن القایی 1045 است. این ماشین به راحتی قابل پردازش ، کم هزینه است و به دلیل محتوای کربن 0.45٪ اسمی ، ممکن است به 58 HRC + سخت شود. همچنین در طی درمان احتمال ترک خوردگی نسبتاً کم است. سایر مواد معروف این فرآیند 1141/1144 ، 4140 ، 4340 ، ETD150 و چدن های مختلف است.

محدودیت های سخت شدن القایی

به سیم پیچ و ابزار القایی نیاز دارد که مربوط به هندسه قطعه باشد

از آنجا که فاصله اتصال کوئل از قطعه به سیم پیچ برای بهره وری گرمایی بسیار مهم است ، اندازه و خطوط سیم پیچ باید با دقت انتخاب شوند. در حالی که اکثر تیمارها دارای زرادخانه ای از سیم پیچ های اساسی برای گرم کردن اشکال گرد مانند شافت ، سنجاق ، غلتک و غیره هستند ، برخی از پروژه ها ممکن است به یک سیم پیچ سفارشی نیاز داشته باشند که گاهی هزاران دلار هزینه در بر دارد. در پروژه های با حجم متوسط ​​تا زیاد ، سود کاهش هزینه درمان برای هر قسمت ممکن است به راحتی هزینه سیم پیچ را جبران کند. در موارد دیگر ، مزایای مهندسی فرآیند ممکن است بیش از نگرانی های هزینه باشد. در غیر این صورت ، برای پروژه های کم حجم ، اگر یک سیم پیچ جدید ساخته شود ، هزینه سیم پیچ و ابزار معمولاً فرآیند را غیر عملی می کند. این قسمت همچنین باید به طریقی در طول درمان پشتیبانی شود. دویدن بین مراکز یک روش محبوب برای قطعات نوع شافت است ، اما در بسیاری از موارد دیگر باید از ابزار سفارشی استفاده شود.

احتمال ترک خوردگی در مقایسه با بیشتر فرآیندهای عملیات حرارتی بیشتر است

این به دلیل گرم شدن سریع و خاموش شدن است ، همچنین تمایل به ایجاد نقاط گرم در ویژگی ها / لبه ها مانند: کلیدهای مجاری ، شیارها ، سوراخ های متقاطع ، نخ ها است.

اعوجاج با سخت شدن القایی

سطح اعوجاج به دلیل گرما / فرو نشاندن سریع و تحول مارتنزیتی در نتیجه ، بیشتر از فرآیندهایی مانند نیتریداسیون یون یا گاز است. همانطور که گفته شد ، سخت شدن القایی ممکن است در مقایسه با عملیات حرارتی معمول ، اعوجاج کمتری ایجاد کند ، به ویژه هنگامی که فقط در یک منطقه انتخاب شده اعمال شود.

محدودیت های مواد با سخت شدن القایی

از آنجا که فرآیند سخت شدن القایی به طور معمول شامل انتشار کربن یا سایر عناصر نیست ، این ماده باید حاوی کربن کافی به همراه سایر عناصر باشد تا قابلیت سخت شدن را از تحول مارتنزیتی تا حد سختی مورد نظر فراهم کند. این به طور معمول به این معنی است که کربن در محدوده 0.40٪ + است و سختی 56 - 65 HRC تولید می کند. ممکن است از مواد کربن پایین مانند 8620 با کاهش نتیجه سختی قابل دستیابی (در این مورد 40-45 HRC) استفاده شود. از فولادهایی مانند 1008 ، 1010 ، 12L14 ، 1117 به دلیل افزایش محدود سختی قابل دستیابی ، معمولاً استفاده نمی شود.

جزئیات فرآیند سطح سخت شدن القایی

سخت شدن القایی فرایندی است که برای سخت شدن سطح فولاد و سایر اجزای آلیاژ استفاده می شود. قطعاتی که باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرند ، درون یک سیم پیچ مسی قرار می گیرند و سپس با اعمال جریان متناوب روی سیم پیچ ، بیش از دمای تبدیل آنها گرم می شوند. جریان متناوب در سیم پیچ باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی متناوب در قطعه کار می شود که باعث گرم شدن سطح خارجی قطعه تا دمای بالاتر از محدوده تحول می شود.

اجزای سازنده با استفاده از یک میدان مغناطیسی متناوب تا دمای داخل یا بالاتر از محدوده تحول و به دنبال آن خاموش شدن سریع گرم می شوند. این یک فرآیند الکترومغناطیسی با استفاده از یک سیم پیچ سلف مس است که از یک جریان در یک فرکانس و سطح قدرت خاص تغذیه می کند.