Proces de suprafață de întărire prin inducție

Aplicații ale procesului de suprafață de întărire prin inducție

Ce este întărirea prin inducție?

Inducția de întărire este o formă de tratament termic în care o parte metalică cu un conținut suficient de carbon este încălzită în câmpul de inducție și apoi răcită rapid. Acest lucru crește atât duritatea, cât și fragilitatea piesei. Încălzirea prin inducție vă permite să aveți încălzire localizată la o temperatură predeterminată și vă permite să controlați cu precizie procesul de întărire. Repetabilitatea procesului este astfel garantată. De obicei, întărirea prin inducție se aplică pieselor metalice care trebuie să aibă o rezistență mare la uzură a suprafeței, păstrându-și în același timp proprietățile mecanice. După realizarea procesului de întărire prin inducție, piesa de prelucrat metalică trebuie stinsă în apă, ulei sau aer pentru a obține proprietăți specifice ale stratului de suprafață.

procesul suprafeței de întărire prin inducție

Inducția de întărire este o metodă de întărire rapidă și selectivă a suprafeței unei piese metalice. O bobină de cupru care transportă un nivel semnificativ de curent alternativ este plasată lângă (fără atingere) piesei. Căldura este generată la și aproape de suprafață prin curent turbionar și pierderi de histerezis. Stingerea, de obicei pe bază de apă, cu un adaos, cum ar fi un polimer, este îndreptată către piesă sau este scufundată. Aceasta transformă structura în martensită, care este mult mai dură decât structura anterioară.

Un tip popular, modern de echipament de întărire prin inducție se numește scaner. Piesa este ținută între centre, rotită și trecută printr-o bobină progresivă care asigură atât căldură, cât și stingere. Stingerea este direcționată sub bobină, astfel încât orice zonă dată a piesei este răcită rapid imediat după încălzire. Nivelul de putere, timpul de staționare, rata de scanare (alimentare) și alte variabile de proces sunt controlate cu precizie de un computer.

Proces de întărire a carcasei utilizat pentru a crește rezistența la uzură, duritatea suprafeței și durata de viață la oboseală prin crearea unui strat de suprafață întărit, menținând în același timp o microstructură de bază neafectată.

Inducția de întărire este utilizat pentru a crește proprietățile mecanice ale componentelor feroase într-o anumită zonă. Aplicații tipice sunt sistemul de propulsie, suspensia, componentele motorului și ștanțările. Întărirea prin inducție este excelentă la repararea cererilor de garanție / defecțiuni pe teren. Principalele beneficii sunt îmbunătățirea rezistenței, oboselii și rezistenței la uzură într-o zonă localizată, fără a fi nevoie să reproiectați componenta.

Procese și industrii care pot beneficia de întărirea prin inducție:

  • Tratament termic

  • Întărirea lanțului

  • Întărirea țevilor și a țevilor

  • Construcțiile navale

  • Industria aerospațială

  • Calea ferata

  • Automotive

  • Energiile regenerabile

Avantajele întăririi prin inducție:

Favorizat pentru componentele care sunt supuse unei încărcări grele. Inducția conferă o duritate ridicată a suprafeței cu o carcasă profundă capabilă să manipuleze sarcini extrem de mari. Rezistența la oboseală este crescută prin dezvoltarea unui miez moale înconjurat de un strat exterior extrem de dur. Aceste proprietăți sunt de dorit pentru piesele care prezintă încărcări de torsiune și suprafețele care prezintă forțe de impact. Procesarea prin inducție se realizează câte o parte la un moment dat, permițând o mișcare dimensională foarte previzibilă dintr-o parte în alta.

  • Control precis asupra temperaturii și adâncimii de întărire

  • Încălzire controlată și localizată

  • Se integrează ușor în liniile de producție

  • Proces rapid și repetabil

  • Fiecare piesă de prelucrat poate fi întărită prin parametri precise optimizați

  • Proces eficient de energie

Componente din oțel și oțel inoxidabil care pot fi întărite cu inducție:

Elemente de fixare, flanșe, roți dințate, rulmenți, tuburi, curse interioare și exterioare, arbori cotiți, arbori cu came, juguri, arbori de transmisie, arbori de ieșire, arbori, bare de torsiune, inele rotative, sârmă, supape, burghie de rocă etc.

Rezistență sporită la uzură

Există o corelație directă între duritatea și rezistența la uzură. Rezistența la uzură a unei piese crește semnificativ odată cu întărirea prin inducție, presupunând că starea inițială a materialului a fost fie recuită, fie tratată într-o stare mai moale.

Durată crescută de viață și oboseală datorită miezului moale și stresului de compresie rezidual la suprafață

Stresul compresiv (de obicei considerat un atribut pozitiv) este un rezultat al structurii întărite în apropierea suprafeței care ocupă puțin mai mult volum decât nucleul și structura anterioară.

Piesele pot fi temperate după Inductor de calire pentru a regla nivelul de duritate, după cum doriți

Ca și în cazul oricărui proces care produce o structură martensitică, temperarea va reduce duritatea în timp ce scade fragilitatea.

Carcasă profundă cu nucleu dur

Adâncimea tipică a carcasei este .030 ”- .120”, care este mai profundă în medie decât procesele precum carburarea, carbonitrurarea și diferite forme de nitrurare efectuate la temperaturi sub-critice. Pentru anumite proiecte, cum ar fi axele sau piesele care sunt încă utile chiar și după ce s-a uzat mult material, adâncimea carcasei poate fi de până la ½ inch sau mai mare.

Proces selectiv de întărire fără mascare necesară

Zonele cu post-sudare sau post-prelucrare rămân moi - foarte puține alte procese de tratare termică sunt capabile să realizeze acest lucru.

Distorsiune relativ minimă

Exemplu: un arbore de 1 ”Ø x 40” lungime, care are două jurnale distanțate uniform, fiecare de 2 ”lungime necesitând suportul unei sarcini și rezistență la uzură. Întărirea prin inducție se realizează doar pe aceste suprafețe, cu o lungime totală de 4 ”. Cu o metodă convențională (sau dacă am indus-o pe toată lungimea pentru această chestiune), ar exista semnificativ mai mult război.

Permite utilizarea oțelurilor low cost, cum ar fi 1045

Cel mai popular oțel utilizat pentru piesele care trebuie întărite prin inducție este 1045. Este ușor de prelucrat, cost redus și datorită conținutului de carbon de 0.45% nominal, poate fi întărit prin inducție la 58 HRC +. De asemenea, prezintă un risc relativ scăzut de fisurare în timpul tratamentului. Alte materiale populare pentru acest proces sunt 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 și diverse fonte.

Limitări ale întăririi prin inducție

Necesită o bobină de inducție și scule care se referă la geometria piesei

Deoarece distanța de cuplare parte-bobină este esențială pentru eficiența încălzirii, dimensiunea și conturul bobinei trebuie selectate cu atenție. În timp ce majoritatea tratamentelor au un arsenal de bobine de bază pentru a încălzi forme rotunde, cum ar fi arbori, știfturi, role etc., unele proiecte pot necesita o bobină personalizată, uneori costând mii de dolari. La proiectele cu volum mediu spre mare, beneficiul costului redus al tratamentului pe piesă poate compensa cu ușurință costul bobinei. În alte cazuri, beneficiile tehnice ale procesului pot depăși preocupările legate de costuri. În caz contrar, pentru proiecte cu volum redus, costul bobinei și sculelor de obicei face procesul nepractic dacă trebuie construită o nouă bobină. Piesa trebuie, de asemenea, susținută într-un fel în timpul tratamentului. Funcționarea între centre este o metodă populară pentru piesele de tip arbore, dar în multe alte cazuri trebuie folosite scule personalizate.

Probabilitate mai mare de crăparea în comparație cu majoritatea proceselor de tratament termic

Acest lucru se datorează încălzirii și stingerii rapide, precum și tendinței de a crea puncte fierbinți la caracteristici / margini, cum ar fi: chei, caneluri, găuri transversale, fire.

Distorsiune cu întărire prin inducție

Nivelurile de distorsiune tind să fie mai mari decât procesele cum ar fi ionizarea sau ionizarea gazelor, datorită căldurii / stingerii rapide și a transformării martensitice rezultante. Acestea fiind spuse, întărirea prin inducție poate produce mai puține distorsiuni decât tratamentul termic convențional, mai ales atunci când este aplicat doar pe o zonă selectată.

Limitări materiale cu întărire prin inducție

Deoarece procesul de întărire prin inducție nu implică în mod normal difuzia carbonului sau a altor elemente, materialul trebuie să conțină suficient carbon împreună cu alte elemente pentru a asigura întărirea, susținând transformarea martensitică la nivelul de duritate dorit. Acest lucru înseamnă, de obicei, că carbonul este în domeniul 0.40% +, producând o duritate de 56 - 65 HRC. Se pot utiliza materiale cu un conținut scăzut de carbon, cum ar fi 8620, cu o reducere a durității realizabilă (40-45 HRC în acest caz). Oțeluri precum 1008, 1010, 12L14, 1117 nu sunt de obicei utilizate din cauza creșterii limitate a durității realizabilă.

Detalii despre procesul de întărire prin inducție

Inducția de întărire este un proces utilizat pentru întărirea suprafeței oțelului și a altor componente din aliaj. Părțile care trebuie tratate termic sunt plasate în interiorul unei bobine de cupru și apoi încălzite peste temperatura lor de transformare prin aplicarea unui curent alternativ la bobină. Curentul alternativ din bobină induce un câmp magnetic alternativ în interiorul piesei de lucru care face ca suprafața exterioară a piesei să se încălzească la o temperatură peste intervalul de transformare.

Componentele sunt încălzite prin intermediul unui câmp magnetic alternativ la o temperatură în sau peste intervalul de transformare urmată de stingere imediată. Este un proces electromagnetic care folosește o bobină cu inductor de cupru, care este alimentat cu un curent la o anumită frecvență și nivel de putere.