Quy trình bề mặt cứng cảm ứng

Ứng dụng quy trình bề mặt làm cứng cảm ứng

Cảm ứng cứng là gì?

Cứng cảm ứng là một hình thức nhiệt luyện, trong đó một phần kim loại có đủ hàm lượng cacbon được nung nóng trong trường cảm ứng và sau đó được làm nguội nhanh chóng. Điều này làm tăng cả độ cứng và độ giòn của chi tiết. Gia nhiệt cảm ứng cho phép bạn gia nhiệt cục bộ đến nhiệt độ xác định trước và cho phép bạn kiểm soát chính xác quá trình đông cứng. Do đó, độ lặp lại của quá trình được đảm bảo. Thông thường, tôi cứng cảm ứng được áp dụng cho các bộ phận kim loại cần có khả năng chống mài mòn bề mặt lớn, đồng thời vẫn giữ được các đặc tính cơ học của chúng. Sau khi đạt được quá trình làm cứng cảm ứng, phôi kim loại cần được làm nguội trong nước, dầu hoặc máy làm lạnh không khí để có được các đặc tính cụ thể của lớp bề mặt.

quá trình làm cứng bề mặt cảm ứng

Cứng cảm ứng là một phương pháp làm cứng bề mặt của một bộ phận kim loại một cách nhanh chóng và có chọn lọc. Một cuộn dây đồng mang dòng điện xoay chiều có mức đáng kể được đặt gần (không chạm) vào chi tiết. Nhiệt được tạo ra tại và gần bề mặt bởi dòng điện xoáy và tổn thất từ ​​trễ. Quench, thường là gốc nước với chất bổ sung như polyme, được hướng vào bộ phận hoặc nó được nhấn chìm. Điều này biến cấu trúc thành mactenxit, cứng hơn nhiều so với cấu trúc trước đó.

Một loại thiết bị làm cứng cảm ứng hiện đại, phổ biến được gọi là máy quét. Phần được giữ giữa các tâm, quay và đi qua một cuộn dây tiến bộ cung cấp cả nhiệt và làm nguội. Bộ phận dập tắt được đặt bên dưới cuộn dây, vì vậy bất kỳ khu vực nhất định nào của bộ phận đều được làm lạnh nhanh chóng ngay sau khi gia nhiệt. Mức công suất, thời gian dừng, tốc độ quét (nguồn cấp dữ liệu) và các biến quy trình khác được điều khiển chính xác bởi máy tính.

Quá trình làm cứng vỏ được sử dụng để tăng khả năng chống mài mòn, độ cứng bề mặt và tuổi thọ mỏi thông qua việc tạo ra một lớp bề mặt cứng trong khi duy trì cấu trúc vi lõi không bị ảnh hưởng.

Cứng cảm ứng được sử dụng để tăng tính chất cơ học của các thành phần sắt trong một khu vực cụ thể. Các ứng dụng điển hình là hệ thống truyền lực, hệ thống treo, các thành phần động cơ và các bộ phận dập. Độ cứng cảm ứng rất tốt trong việc sửa chữa các yêu cầu bảo hành / lỗi tại hiện trường. Những lợi ích chính là cải thiện sức bền, chống mỏi và mài mòn trong một khu vực cục bộ mà không cần phải thiết kế lại thành phần.

Các quy trình và ngành có thể được hưởng lợi từ quá trình cứng cảm ứng:

  • Xử lý nhiệt

  • Làm cứng chuỗi

  • Làm cứng ống & ống

  • Đóng tàu

  • Không gian vũ trụ

  • Đường sắt

  • Ô tô

  • Năng lượng tái tạo

Lợi ích của việc làm cứng cảm ứng:

Ưu tiên cho các thành phần chịu tải nặng. Cảm ứng mang lại độ cứng bề mặt cao với vỏ sâu có khả năng chịu tải cực cao. Độ bền mỏi được tăng lên nhờ sự phát triển của một lõi mềm được bao bọc bởi một lớp bên ngoài cực kỳ dai. Các đặc tính này là mong muốn đối với các bộ phận chịu tải trọng xoắn và các bề mặt chịu lực tác động. Xử lý cảm ứng được thực hiện từng phần một cho phép chuyển động chiều rất dễ đoán từ phần này sang phần khác.

  • Kiểm soát chính xác nhiệt độ và độ sâu đông cứng

  • Hệ thống sưởi được kiểm soát và cục bộ

  • Dễ dàng tích hợp vào dây chuyền sản xuất

  • Quá trình nhanh chóng và có thể lặp lại

  • Mỗi phôi có thể được làm cứng bằng các thông số tối ưu hóa chính xác

  • Quy trình tiết kiệm năng lượng

Các thành phần thép và thép không gỉ có thể được làm cứng bằng cảm ứng:

Chốt, mặt bích, bánh răng, vòng bi, ống, vòng trong và ngoài, trục khuỷu, trục cam, nan hoa, trục truyền động, trục đầu ra, trục xoay, thanh xoắn, vòng quay, dây, van, mũi khoan đá, v.v.

Tăng khả năng chống mài mòn

Có một mối tương quan trực tiếp giữa độ cứng và khả năng chống mài mòn. Khả năng chống mài mòn của một bộ phận tăng lên đáng kể khi làm cứng cảm ứng, giả sử trạng thái ban đầu của vật liệu hoặc được ủ hoặc được xử lý ở điều kiện mềm hơn.

Tăng sức bền & tuổi thọ mệt mỏi do lõi mềm & ứng suất nén dư ở bề mặt

Ứng suất nén (thường được coi là thuộc tính dương) là kết quả của việc kết cấu cứng gần bề mặt chiếm thể tích nhiều hơn một chút so với lõi và kết cấu trước đó.

Các bộ phận có thể được tôi luyện sau khi Làm cứng cảm ứng để điều chỉnh mức độ cứng, như mong muốn

Như với bất kỳ quy trình nào tạo ra cấu trúc mactenxit, tôi luyện sẽ làm giảm độ cứng trong khi giảm độ giòn.

Vỏ sâu với lõi cứng

Độ sâu trường hợp điển hình là .030 ”- .120” trung bình sâu hơn các quá trình như thấm cacbon, thấm cacbon và các dạng thấm nitơ khác nhau được thực hiện ở nhiệt độ dưới tới hạn. Đối với một số dự án nhất định như trục hoặc các bộ phận vẫn còn hữu ích ngay cả sau khi nhiều vật liệu đã bị mòn đi, độ sâu trường hợp có thể lên đến ½ inch hoặc lớn hơn.

Quy trình làm cứng có chọn lọc mà không cần mặt nạ

Các khu vực sau hàn hoặc sau gia công luôn mềm - rất ít quy trình xử lý nhiệt khác có thể đạt được điều này.

Biến dạng tương đối tối thiểu

Ví dụ: một trục dài 1 ”Ø x 40”, có hai tạp chí cách đều nhau, mỗi trục dài 2 ”cần có sự hỗ trợ của tải trọng và khả năng chống mài mòn. Quá trình làm cứng cảm ứng chỉ được thực hiện trên các bề mặt này, tổng chiều dài là 4 ”. Với một phương pháp thông thường (hoặc nếu chúng tôi quy nạp toàn bộ chiều dài cho vật chất đó), sẽ có nhiều độ vênh hơn đáng kể.

Cho phép sử dụng Thép chi phí thấp như 1045

Loại thép phổ biến nhất được sử dụng cho các bộ phận được làm cứng cảm ứng là 1045. Nó có thể gia công dễ dàng, chi phí thấp và do hàm lượng carbon 0.45% danh nghĩa, nó có thể được làm cứng cảm ứng đến 58 HRC +. Nó cũng có nguy cơ nứt tương đối thấp trong quá trình điều trị. Các vật liệu phổ biến khác cho quá trình này là 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 và các loại gang đúc khác nhau.

Hạn chế của cứng cảm ứng

Yêu cầu cuộn dây cảm ứng và dụng cụ liên quan đến Hình học của bộ phận

Vì khoảng cách ghép nối giữa bộ phận với cuộn dây là rất quan trọng đối với hiệu quả sưởi ấm, kích thước và đường viền của cuộn dây phải được lựa chọn cẩn thận. Trong khi hầu hết các nhà xử lý có một kho các cuộn dây cơ bản để làm nóng các hình tròn như trục, chốt, con lăn, v.v., một số dự án có thể yêu cầu một cuộn dây tùy chỉnh, đôi khi có giá hàng nghìn đô la. Đối với các dự án khối lượng trung bình đến lớn, lợi ích của việc giảm chi phí xử lý trên mỗi bộ phận có thể dễ dàng bù đắp chi phí cuộn dây. Trong các trường hợp khác, lợi ích kỹ thuật của quy trình có thể lớn hơn mối quan tâm về chi phí. Mặt khác, đối với các dự án khối lượng thấp, chi phí cuộn dây và dụng cụ thường làm cho quy trình không thực tế nếu phải chế tạo một cuộn dây mới. Bộ phận này cũng phải được hỗ trợ một cách nào đó trong quá trình điều trị. Chạy giữa các tâm là một phương pháp phổ biến đối với các bộ phận kiểu trục, nhưng trong nhiều trường hợp khác phải sử dụng dụng cụ tùy chỉnh.

Khả năng nứt vỡ cao hơn so với hầu hết các quy trình xử lý nhiệt

Điều này là do sự gia nhiệt và dập tắt nhanh chóng, cũng là xu hướng tạo ra các điểm nóng ở các tính năng / cạnh như: rãnh then, rãnh, lỗ chéo, ren.

Biến dạng với cảm ứng cứng

Mức độ biến dạng có xu hướng lớn hơn các quá trình như thấm nitơ ion hoặc khí, do nhiệt / dập tắt nhanh chóng và kết quả là sự biến đổi mactenxit. Điều đó đang được nói, cứng cảm ứng có thể tạo ra ít biến dạng hơn so với xử lý nhiệt thông thường, đặc biệt khi nó chỉ được áp dụng cho một khu vực được chọn.

Hạn chế về vật liệu khi làm cứng cảm ứng

Kể từ khi quá trình làm cứng cảm ứng thường không liên quan đến sự khuếch tán của cacbon hoặc các nguyên tố khác, vật liệu phải chứa đủ cacbon cùng với các nguyên tố khác để cung cấp độ cứng hỗ trợ chuyển đổi mactenxit đến mức độ cứng mong muốn. Điều này thường có nghĩa là cacbon nằm trong khoảng 0.40% +, tạo ra độ cứng 56 - 65 HRC. Các vật liệu carbon thấp hơn như 8620 có thể được sử dụng để giảm độ cứng có thể đạt được (40-45 HRC trong trường hợp này). Các loại thép như 1008, 1010, 12L14, 1117 thường không được sử dụng do độ cứng có thể đạt được bị hạn chế.

Chi tiết quy trình làm cứng bề mặt cảm ứng

Cứng cảm ứng là một quá trình được sử dụng để làm cứng bề mặt của thép và các thành phần hợp kim khác. Các bộ phận cần xử lý nhiệt được đặt bên trong một cuộn dây đồng và sau đó được nung nóng trên nhiệt độ biến đổi của chúng bằng cách đặt một dòng điện xoay chiều vào cuộn dây. Dòng điện xoay chiều trong cuộn dây tạo ra một từ trường xoay chiều trong chi tiết làm cho bề mặt bên ngoài của chi tiết nóng lên đến nhiệt độ trên phạm vi biến đổi.

Các thành phần được làm nóng bằng từ trường xoay chiều đến nhiệt độ trong hoặc cao hơn phạm vi biến đổi, sau đó làm nguội ngay lập tức. Nó là một quá trình điện từ sử dụng một cuộn dây dẫn bằng đồng, được cung cấp dòng điện ở tần số và mức công suất cụ thể.