Nopea lämmitys induktiolämmitysjärjestelmällä

Yksi viimeaikaisista merkittävistä kehityksestä lämpökäsittelyn alalla on ollut käyttö induktio lämmitys paikalliseen pinnan kovettumiseen. Korkeataajuisen virran käytöllä tehdyt edistysaskeleet ovat olleet aivan ilmiömäisiä. Aloitettu suhteellisen lyhyt aika sitten kauan kaivattua menetelmänä kampiakselien laakeripintojen karkaisussa (näistä useita miljoonia on käytössä, mikä tekee kaikkien aikojen huoltoennätyksiä), ja nykyään tämä erittäin valikoiva pinnoituskarkaisumenetelmä tuottaa karkaistuja alueita useilla osat. Silti huolimatta sen nykyisestä käyttöalasta, induktiokovettuminen on vielä alkuvaiheessa. Sen todennäköinen käyttö metallien lämpökäsittelyyn ja karkaisuun, takomiseen tai juottamiseen tai samanlaisten ja erilaisten metallien juottamiseen on arvaamaton.

Induktiokarkaisu tuloksena saadaan paikallisesti karkaistuja teräskappaleita, joilla on haluttu syvyys- ja kovuusaste, ytimen olennainen metallurginen rakenne, rajausvyöhyke ja karkaistu kotelo, jossa ei käytännössä esiinny vääristymiä eikä kalkkia. Se mahdollistaa laitesuunnittelun, joka takaa koko toiminnan koneistamisen tuotantolinjan vaatimusten täyttämiseksi. Vain muutaman sekunnin pituisia aikajaksoja ylläpidetään automaattisella tehonsäädöllä ja sekunnissa jaetuilla lämmitys- ja sammutusväleillä, jotka ovat välttämättömiä vaativien erikoiskiinnitysten faksitulosten luomiseksi. Induktiokarkaisulaitteet sallivat käyttäjän pintakarkaista vain vaaditun osan useimmista teräsesineistä ja säilyttää siten alkuperäisen sitkeyden ja lujuuden; kovettaa monimutkaisia ​​esineitä, joita ei voida käsitellä millään muulla tavalla; eliminoimaan tavanomaiset kalliit esikäsittelyt, kuten kuparipinnoitus ja hiiletys, sekä kalliit myöhemmät oikaisu- ja puhdistustoimenpiteet; alentaa materiaalikustannuksia tarjoamalla laaja valikoima teräksiä, joista valita; ja täysin koneistetun kappaleen kovettaminen ilman viimeistelytoimenpiteiden tarvetta.

Satunnaiselle tarkkailijalle näyttäisi siltä, ​​että induktiokarkeneminen on mahdollista kuparin induktiivisen alueen sisällä tapahtuvan energianmuutoksen seurauksena. Kupari kuljettaa korkeataajuista sähkövirtaa ja muutaman sekunnin kuluessa tälle jännitteelliselle alueelle sijoitettu teräspalan pinta kuumennetaan kriittiselle alueelle ja sammutetaan optimaaliseen kovuuteen. Tämän karkaisumenetelmän laitteiden valmistajalle se tarkoittaa hystereesin, pyörteiden ja ihovaikutuksen ilmiöiden soveltamista paikallisen pintakarkaisun tehokkaaseen tuottamiseen.

Lämmitys suoritetaan käyttämällä suurtaajuisia virtoja. Erityisesti valittuja taajuuksia 2,000 10,000 - 100 000 jaksoa ja yli XNUMX XNUMX jaksoa käytetään tällä hetkellä laajasti. Tämäntyyppinen induktorin läpi virtaava virta tuottaa korkeataajuisen magneettikentän induktorin alueelle. Kun magneettinen materiaali, kuten teräs, asetetaan tähän kenttään, teräksessä tapahtuu energiahäviö, joka tuottaa lämpöä. Teräksen sisällä olevat molekyylit yrittävät kohdistaa itsensä tämän kentän napaisuuden kanssa, ja tämän muuttuessa tuhansia kertoja sekunnissa syntyy valtava määrä sisäistä molekyylikitkaa, joka johtuu teräksen luonnollisesta taipumuksesta vastustaa muutoksia. Tällä tavalla sähköenergia muuttuu kitkan välityksellä lämmöksi.

Koska toinen suurtaajuusvirran luontainen ominaisuus on kuitenkin keskittyminen johtimen pintaan, vain pintakerrokset kuumenevat. Tämä "ihoefektiksi" kutsuttu taipumus on taajuuden funktio, ja muiden asioiden ollessa samat korkeammat taajuudet ovat tehokkaita matalammissa syvyyksissä. Lämmön tuottavaa kitkatoimintaa kutsutaan hystereesiksi ja se riippuu selvästi teräksen magneettisista ominaisuuksista. Siten, kun lämpötila on ylittänyt kriittisen pisteen, jossa teräksestä tulee ei-magneettinen, kaikki hystereettinen kuumennus lakkaa.

Lisälämmönlähde on pyörrevirtojen takia, jotka virtaavat teräksessä kentällä nopeasti muuttuvan vuon seurauksena. Teräksen vastuksen kasvaessa lämpötilan myötä tämän vaikutuksen intensiteetti pienenee teräksen lämmetessä ja on vain murto-osa sen "kylmä" alkuperäisestä arvosta, kun oikea sammutuslämpötila saavutetaan.

Kun induktiivisesti lämmitetyn terästangon lämpötila saavuttaa kriittisen pisteen, pyörrevirtojen aiheuttama kuumeneminen jatkuu huomattavasti hitaammin. Koska koko toiminta tapahtuu pintakerroksissa, se vaikuttaa vain siihen osaan. Alkuperäiset ytimen ominaisuudet säilyvät, pinnan karkaisu saadaan aikaan karkaisulla, kun pinta-alueilla on saavutettu täydellinen kovametalliliuos. Tehon jatkuva käyttö lisää kovuuden syvyyttä, sillä kun jokainen teräskerros lämpenee, virrantiheys siirtyy alla olevaan kerrokseen, joka tarjoaa pienemmän vastuksen. On selvää, että oikean taajuuden valinta sekä tehon ja kuumennusajan säätö mahdollistavat haluttujen pintakarkaisuvaatimusten täyttymisen.

Metallurgia of Induktiokuumennus

Teräksen epätavallinen käyttäytyminen induktiivisesti kuumennettaessa ja saadut tulokset ansaitsevat keskustelun asiaan liittyvästä metallurgiasta. Alle sekunnin karbidin liuosnopeudet, korkeampi kovuus kuin uunikäsittelyllä tuotettu kovuus ja nodulaarinen martensiitin tyyppi ovat huomionarvoisia asioita.
jotka luokittelevat induktiokarkaisun metallurgian "erilaiseksi". Lisäksi pinnan hiilenpoisto ja rakeiden kasvu eivät tapahdu lyhyen kuumennusjakson vuoksi.

Induktiolämmitys tuottaa kovuuden, joka säilyy 80 prosentissa sen syvyydestä, ja siitä eteenpäin asteittainen lasku siirtymävyöhykkeen kautta teräksen alkuperäiseen kovuuteen, joka löytyy ytimestä, johon ei ole vaikuttanut. Sidos on siis ihanteellinen, sillä se eliminoi halkeilun tai halkeilun mahdollisuuden.

Täydellinen kovametalliliuos ja homogeenisuus, josta ilmenee maksimikovuus, voidaan saavuttaa 0.6 sekunnin kokonaiskuumennusajalla. Tästä ajasta vain 0.2-0.3 sekuntia on itse asiassa alemman kriittisen arvon yläpuolella. On mielenkiintoista huomata, että induktiokarkaisulaitteisto on jokapäiväisessä käytössä tuotannossa täydellä kovametalliliuoksella, joka syntyy kuumennus- ja karkaisujaksosta, jonka kokonaisaika on alle 0.2 sekuntia.

Hieno nodulaarinen ja homogeenisempi martensiitti, joka syntyy induktiokarkaisusta, on helpommin havaittavissa hiiliteräksillä kuin seosteräksellä useimpien seosmartensiitin kyhmymäisen ulkonäön vuoksi. Tällä hienorakenteella täytyy olla alkuperältään austeniittia, joka on tulosta perusteellisemmasta karbididiffuusiosta kuin lämpölämmityksellä. Käytännössä hetkellinen kriittisten lämpötilojen kehittyminen alfa-raudan ja rautakarbidin koko mikrorakenteessa on erityisen suotuisa nopealle karbidin liukenemiselle ja ainesosien jakautumiselle, jonka väistämättömänä tuotteena on täysin homogeeninen austentiitti. Lisäksi tämän rakenteen muuntaminen martensiitiksi tuottaa martensiitin, jolla on samanlaiset ominaisuudet ja vastaava kulutuskestävyys tai tunkeutumisinstrumentit.

nopea induktiolämmitys