Sưởi ấm tốc độ cao bằng hệ thống sưởi cảm ứng

Một trong những phát triển nổi bật gần đây trong lĩnh vực xử lý nhiệt là ứng dụng của cảm ứng sưởi ấm để làm cứng bề mặt cục bộ. Những tiến bộ đạt được cùng với việc áp dụng dòng điện tần số cao không có gì là phi thường. Bắt đầu cách đây tương đối ngắn như một phương pháp được tìm kiếm từ lâu để làm cứng bề mặt ổ trục trên trục khuỷu (vài triệu trong số này đang được sử dụng thiết lập kỷ lục dịch vụ mọi thời đại), ngày nay phát hiện ra phương pháp làm cứng bề mặt rất chọn lọc này tạo ra các khu vực cứng trên nhiều các bộ phận. Tuy nhiên, bất chấp phạm vi ứng dụng ngày nay, cứng cảm ứng vẫn còn ở giai đoạn sơ sinh. Khả năng sử dụng của nó để xử lý nhiệt và làm cứng kim loại, gia nhiệt để rèn hoặc hàn, hoặc hàn các kim loại tương tự và không giống nhau, là không thể đoán trước.

Cứng cảm ứng dẫn đến việc sản xuất các vật thể bằng thép cứng tại chỗ với độ sâu và độ cứng mong muốn, cấu trúc luyện kim thiết yếu của lõi, vùng phân giới và vỏ cứng, với thực tế không bị biến dạng và không hình thành quy mô. Nó cho phép thiết kế thiết bị đảm bảo cơ giới hóa toàn bộ hoạt động để đáp ứng các yêu cầu của dây chuyền sản xuất. Các chu kỳ thời gian chỉ vài giây được duy trì bằng cách tự động điều chỉnh công suất và các khoảng thời gian làm nóng và dập tắt chia giây không thể thiếu để tạo ra các kết quả fax của các định hình đặc biệt chính xác. Thiết bị làm cứng cảm ứng cho phép người dùng chỉ làm cứng bề mặt phần cần thiết của hầu hết các vật thể bằng thép và do đó duy trì độ dẻo và độ bền ban đầu; để làm cứng các sản phẩm có thiết kế phức tạp mà không thể xử lý khả thi theo bất kỳ cách nào khác; để loại bỏ tiền xử lý đắt tiền thông thường như mạ đồng và thấm cacbon, cũng như các hoạt động làm thẳng và làm sạch tiếp theo tốn kém; để cắt giảm chi phí vật liệu bằng cách có nhiều lựa chọn thép để lựa chọn; và để làm cứng một mặt hàng đã được gia công hoàn chỉnh mà không cần đến bất kỳ hoạt động hoàn thiện nào.

Đối với người quan sát bình thường, có thể thấy hiện tượng cứng cảm ứng là kết quả của một số chuyển hóa năng lượng xảy ra trong vùng cảm ứng của đồng. Đồng mang dòng điện có tần số cao và trong khoảng thời gian vài giây, bề mặt của một miếng thép được đặt trong vùng được cung cấp năng lượng này được nung nóng đến phạm vi tới hạn của nó và được dập tắt đến độ cứng tối ưu. Đối với nhà sản xuất thiết bị cho phương pháp làm cứng này, nó có nghĩa là việc áp dụng các hiện tượng trễ, dòng điện xoáy và hiệu ứng da để sản xuất hiệu quả quá trình làm cứng bề mặt cục bộ.

Việc sưởi ấm được thực hiện bằng cách sử dụng dòng điện tần số cao. Các tần số được lựa chọn cụ thể từ 2,000 đến 10,000 chu kỳ và trở lên 100 chu kỳ đang được sử dụng rộng rãi ở thời điểm hiện tại. Dòng điện có tính chất này chạy qua cuộn cảm tạo ra từ trường tần số cao trong vùng của cuộn cảm. Khi một vật liệu từ tính chẳng hạn như thép được đặt trong trường này, sẽ có sự tiêu tán năng lượng trong thép và tạo ra nhiệt. Các phân tử bên trong thép cố gắng tự điều chỉnh theo cực của trường này và với sự thay đổi này hàng nghìn lần mỗi giây, một lượng lớn ma sát nội phân tử được phát triển do xu hướng tự nhiên của thép chống lại những thay đổi. Theo cách này, năng lượng điện được biến đổi, thông qua môi trường ma sát, thành nhiệt.

Tuy nhiên, vì một đặc tính cố hữu khác của dòng điện tần số cao là tập trung vào bề mặt của vật dẫn của nó, nên chỉ có các lớp bề mặt trở nên nóng lên. Xu hướng này, được gọi là “hiệu ứng da”, là một hàm của tần số và, những thứ khác bằng nhau, tần số cao hơn có hiệu quả ở độ sâu nông hơn. Hành động ma sát tạo ra nhiệt được gọi là hiện tượng trễ và rõ ràng là phụ thuộc vào chất lượng từ tính của thép. Do đó, khi nhiệt độ đã vượt qua điểm tới hạn mà tại đó thép trở nên không có từ tính, tất cả quá trình nung nóng từ tính sẽ chấm dứt.

Có một nguồn nhiệt bổ sung do dòng điện xoáy chảy trong thép do từ thông thay đổi nhanh chóng trong trường. Khi điện trở của thép tăng theo nhiệt độ, cường độ của hành động này sẽ giảm khi thép trở nên nóng lên và chỉ bằng một phần nhỏ của giá trị ban đầu "nguội" của nó khi đạt đến nhiệt độ dập tắt thích hợp.

Khi nhiệt độ của một thanh thép được nung nóng cảm ứng đến điểm tới hạn, sự gia nhiệt do dòng điện xoáy tiếp tục với tốc độ giảm đi rất nhiều. Vì toàn bộ hành động diễn ra trong các lớp bề mặt nên chỉ phần đó bị ảnh hưởng. Các đặc tính cốt lõi ban đầu được duy trì, quá trình cứng bề mặt được thực hiện bằng cách dập tắt khi đạt được dung dịch cacbua hoàn chỉnh ở các khu vực bề mặt. Việc tiếp tục sử dụng năng lượng gây ra sự gia tăng độ cứng độ sâu, vì khi mỗi lớp thép được đưa đến nhiệt độ, mật độ dòng điện chuyển sang lớp bên dưới tạo ra điện trở thấp hơn. Rõ ràng là việc lựa chọn tần số thích hợp, kiểm soát công suất và thời gian gia nhiệt sẽ giúp thực hiện được mọi thông số kỹ thuật mong muốn của việc làm cứng bề mặt.

Luyện kim của Nhiệt cảm ứng

Các hành vi bất thường của thép khi nung nóng cảm ứng và kết quả thu được xứng đáng là một cuộc thảo luận của ngành luyện kim có liên quan. Tỷ lệ dung dịch cacbua nhỏ hơn một giây, độ cứng cao hơn so với tỷ lệ được tạo ra bằng cách xử lý bằng lò và một loại mactenxit dạng nốt là những điểm cần xem xét
phân loại luyện kim làm cứng cảm ứng là “khác nhau”. Hơn nữa, quá trình khử cacbon trên bề mặt và sự phát triển của hạt không xảy ra do chu kỳ gia nhiệt ngắn.

Nhiệt cảm ứng tạo ra độ cứng được duy trì qua 80 phần trăm độ sâu của nó, và từ đó, giảm dần qua vùng chuyển tiếp về độ cứng ban đầu của thép như được tìm thấy trong lõi mà không bị ảnh hưởng. Vì vậy, mối liên kết là lý tưởng, loại bỏ bất kỳ cơ hội nào bị hỏng hoặc kiểm tra.

Dung dịch cacbua hoàn chỉnh và tính đồng nhất được chứng minh bằng độ cứng tối đa có thể đạt được với tổng thời gian gia nhiệt là 0.6 giây. Trong thời gian này, chỉ 0.2 đến 0.3 giây thực sự ở trên mức giới hạn thấp hơn. Điều thú vị cần lưu ý là thiết bị làm cứng cảm ứng đang hoạt động hàng ngày trên cơ sở sản xuất với dung dịch cacbua hoàn chỉnh, tạo ra từ một chu trình làm nóng và dập tắt, tổng thời gian của chúng là dưới 0.2 giây.

Mactenxit dạng nốt mịn và đồng nhất hơn tạo ra từ quá trình cứng cảm ứng dễ dàng nhận thấy hơn với thép cacbon so với thép hợp kim vì sự xuất hiện dạng nốt của hầu hết các loại Mactenxit hợp kim. Cấu trúc tốt này về nguồn gốc của nó phải là Austenit, là kết quả của sự khuếch tán cacbua triệt để hơn là thu được khi đun nóng bằng nhiệt. Thực tế, sự phát triển tức thời của nhiệt độ tới hạn trong toàn bộ cấu trúc vi mô của sắt alpha và cacbua sắt đặc biệt có lợi cho dung dịch cacbua nhanh và sự phân bố các cấu tử mà sản phẩm tất yếu của nó là austentite đồng nhất hoàn toàn. Hơn nữa, việc chuyển đổi cấu trúc này thành Mactenxit sẽ tạo ra Mactenxit có các đặc tính tương tự và khả năng chống mài mòn hoặc xuyên thủng tương ứng với các dụng cụ.

sưởi ấm tốc độ cao bằng cảm ứng

 

=