Induksjonsherdende overflateprosess

Induksjonsherdende overflateprosessapplikasjoner

Hva er induksjonsherding?

Induksjonsherding er en form for varmebehandling der en metalldel med tilstrekkelig karboninnhold blir oppvarmet i induksjonsfeltet og deretter raskt avkjølt. Dette øker både hardheten og sprøheten av delen. Induksjonsoppvarming lar deg ha lokal oppvarming til en forhåndsbestemt temperatur, og lar deg nøyaktig kontrollere herdeprosessen. Prosessgjentakbarhet er dermed garantert. Vanligvis påføres induksjonsherding på metalldeler som må ha stor slitestyrke på overflaten, samtidig som de beholder sine mekaniske egenskaper. Etter at induksjonsherdingsprosessen er oppnådd, må metallarbeidsstykket slokkes i vann, olje eller luft for å oppnå spesifikke egenskaper til overflatelaget.

induksjonsherdende overflateprosess

Induksjonsherding er en metode for rask og selektiv herding av overflaten til en metalldel. En kobberspiral som bærer et betydelig nivå av vekselstrøm er plassert nær (ikke berører) delen. Varme genereres ved og nær overflaten av virvelstrøm og hysteresetap. Slukking, vanligvis vannbasert med et tillegg som en polymer, er rettet mot delen eller den er nedsenket. Dette forvandler strukturen til martensitt, som er mye vanskeligere enn den tidligere strukturen.

En populær, moderne type induksjonsherdingsutstyr kalles en skanner. Delen holdes mellom sentre, roteres og føres gjennom en progressiv spole som gir både varme og slukking. Slukningen er rettet under spolen, så ethvert gitt område av delen blir raskt avkjølt umiddelbart etter oppvarming. Effektnivå, ventetid, skannehastighet og andre prosessvariabler kontrolleres nøyaktig av en datamaskin.

Saksherdingsprosess som brukes til å øke slitestyrke, overflatehardhet og utmattelseslevetid gjennom opprettelse av et herdet overflatelag samtidig som en upåvirket kjernemikrostruktur opprettholdes.

Induksjonsherding brukes til å øke de mekaniske egenskapene til jernholdige komponenter i et bestemt område. Typiske bruksområder er drivlinje, fjæring, motorkomponenter og stempling. Induksjonsherding er utmerket til å reparere garantikrav / feltfeil. De viktigste fordelene er forbedringer i styrke, utmattelse og slitestyrke i et lokalisert område uten å måtte redesign komponenten.

Prosesser og bransjer som kan dra nytte av herding av induksjon:

  • Varmebehandling

  • Kjedeherding

  • Herding av rør og rør

  • skipsbygging

  • Aerospace

  • Railway

  • Biler

  • Fornybar energi

Fordeler med induksjonsherding:

Favoritt for komponenter som utsettes for tung belastning. Induksjon gir en høy overflatehardhet med en dyp sak som kan håndtere ekstremt høye belastninger. Tretthetsstyrken økes ved utvikling av en myk kjerne omgitt av et ekstremt tøft ytre lag. Disse egenskapene er ønskelige for deler som opplever torsjonsbelastning og overflater som opplever slagkrefter. Induksjonsbehandling utføres en og en del av gangen, slik at det er veldig forutsigbar dimensjonal bevegelse fra del til del.

  • Nøyaktig kontroll over temperatur og herdedybde

  • Kontrollert og lokalisert oppvarming

  • Enkelt integrert i produksjonslinjer

  • Rask og repeterbar prosess

  • Hvert arbeidsemne kan herdes med presise optimaliserte parametere

  • Energieffektiv prosess

Komponenter i stål og rustfritt stål som kan herdes med induksjon:

Fester, flenser, tannhjul, lagre, rør, indre og ytre løp, veivaksler, kamaksler, åk, drivaksler, utgående aksler, spindler, torsjonsstenger, svingringer, ledning, ventiler, bergbor osv.

Økt slitestyrke

Det er en direkte sammenheng mellom hardhet og slitestyrke. Slitestyrken til en del øker betydelig med induksjonsherding, forutsatt at den opprinnelige tilstanden til materialet enten ble glødet eller behandlet til en mykere tilstand.

Økt styrke og tretthetstid på grunn av myk kjerne og gjenværende kompressiv stress på overflaten

Kompressionsspenningen (vanligvis betraktet som en positiv egenskap) er et resultat av at den herdede strukturen nær overflaten opptar litt mer volum enn kjernen og tidligere struktur.

Delene kan herdes etter Induksjonsherding for å justere hardhetsnivået, etter ønske

Som med enhver prosess som produserer en martensittisk struktur, vil herding senke hardheten mens den reduseres sprøheten.

Dyp sak med tøff kjerne

Typisk saksdybde er .030 ”- .120”, som er dypere i gjennomsnitt enn prosesser som karburisering, karbonitrering og forskjellige former for nitrering utført ved subkritiske temperaturer. For visse prosjekter, for eksempel aksler, eller deler som fremdeles er nyttige, selv etter at mye materiale er slitt, kan saksdypen være opptil ½ tomme eller større.

Selektiv herdeprosess uten maskering påkrevd

Områder med etter sveising eller etterbearbeiding holder seg myke - svært få andre varmebehandlingsprosesser klarer å oppnå dette.

Relativt minimal forvrengning

Eksempel: en aksel 1 ”Ø x 40” lang, som har to jevnt fordelte journaler, hver 2 ”lange som krever støtte for last og slitestyrke. Induksjonsherding utføres på nettopp disse overflatene, totalt 4 ”lengde. Med en konvensjonell metode (eller hvis vi induksjon herdet hele lengden for den saks skyld), ville det være betydelig mer warpage.

Tillater bruk av lavkoststål som 1045

Det mest populære stålet som brukes for deler som skal induksjonsherdes, er 1045. Det er lett å bearbeide, billig og på grunn av et karboninnhold på 0.45% nominelt, kan det være induksjonsherdet til 58 HRC +. Det har også en relativt lav risiko for sprekkdannelse under behandlingen. Andre populære materialer for denne prosessen er 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 og forskjellige støpejern.

Begrensninger ved induksjonsherding

Krever en induksjonsspole og verktøy som er relatert til delens geometri

Siden koblingsavstanden mellom del og spole er avgjørende for oppvarmingseffektiviteten, må spolens størrelse og kontur velges nøye. Mens de fleste behandlere har et arsenal av grunnleggende spoler for å varme opp runde former som sjakter, pinner, ruller etc., kan noen prosjekter kreve en tilpasset spole, noen ganger koster tusenvis av dollar. På prosjekter med middels til høyt volum kan fordelen med reduserte behandlingskostnader per del lett motvirke spolekostnadene. I andre tilfeller kan de tekniske fordelene ved prosessen oppveie bekymringene for kostnadene. Ellers, for prosjekter med lite volum, gjør spole- og verktøykostnadene vanligvis prosessen upraktisk hvis en ny spole må bygges. Delen må også støttes på en eller annen måte under behandlingen. Å løpe mellom sentre er en populær metode for akseltypedeler, men i mange andre tilfeller må tilpasset verktøy brukes.

Større sannsynlighet for sprekkdannelse sammenlignet med de fleste varmebehandlingsprosesser

Dette skyldes rask oppvarming og slokking, også tendensen til å skape varme flekker ved funksjoner / kanter som: kilespor, spor, tverrhull, gjenger.

Forvrengning med induksjonsherding

Forvrengningsnivåer har en tendens til å være større enn prosesser som nitrering av ioner eller gasser, på grunn av den raske varmen / slukkingen og den resulterende martensittiske transformasjonen. Når det er sagt, kan induksjonsherding gi mindre forvrengning enn konvensjonell varmebehandling, spesielt når den bare brukes på et valgt område.

Materielle begrensninger med induksjonsherding

Siden prosess med innherding ikke vanligvis involverer diffusjon av karbon eller andre elementer, må materialet inneholde nok karbon sammen med andre elementer for å gi herdbarhet som støtter martensittisk transformasjon til ønsket hardhetsnivå. Dette betyr vanligvis at karbon er i området 0.40% +, og produserer hardhet på 56 - 65 HRC. Materialer med lavere karbon som 8620 kan brukes med en resulterende reduksjon i oppnåelig hardhet (40-45 HRC i dette tilfellet). Stål som 1008, 1010, 12L14, 1117 brukes vanligvis ikke på grunn av den begrensede oppnåelige hardheten.

Induksjonsherdende overflateprosessdetaljer

Induksjonsherding er en prosess som brukes til overflateherding av stål og andre legeringskomponenter. Delene som skal varmebehandles plasseres inne i en kobberspiral og deretter oppvarmes over transformasjonstemperaturen ved å påføre en vekselstrøm på spolen. Vekselstrømmen i spolen induserer et vekslende magnetfelt i arbeidsstykket som får den ytre overflaten til delen til å varme seg opp til en temperatur over transformasjonsområdet.

Komponentene blir oppvarmet ved hjelp av et alternerende magnetfelt til en temperatur innenfor eller over transformasjonsområdet fulgt av umiddelbar slukking. Det er en elektromagnetisk prosess som bruker en kobberinduktorspole, som mates en strøm på en bestemt frekvens og et effektnivå.