Hoëspoedverhitting deur induksieverhittingstelsel

Een van die onlangse uitstaande ontwikkelings in die hittebehandelingsveld was die toepassing van induksie verwarming tot gelokaliseerde oppervlakverharding. Die vooruitgang wat gemaak is afhanklik van die toepassing van hoëfrekwensiestroom was niks minder as fenomenaal nie. Deur 'n betreklik kort tyd gelede as 'n lang gesogte metode om laeroppervlaktes op krukasse te verhard (verskeie miljoen hiervan is in gebruik, wat alle tye diensrekords opstel), vind vandag hierdie baie selektiewe oppervlakverhardingsmetode wat verharde areas op 'n veelvoud van dele. Tog, ten spyte van die hedendaagse wydte van toepassing, is induksieverharding nog in sy babastadium. Die waarskynlike gebruik daarvan vir die hittebehandeling en verharding van metale, verhitting vir smee of soldering, of soldering van soortgelyke en verskillende metale, is onvoorspelbaar.

Induksie verharding lei tot die produksie van plaaslik geharde staalvoorwerpe met die verlangde graad van diepte en hardheid, noodsaaklike metallurgiese struktuur van kern, afbakeningsone en geharde omhulsel, met 'n praktiese gebrek aan vervorming en geen skaalvorming. Dit laat toerustingontwerp toe wat meganisering van die hele operasie regverdig om aan produksielynvereistes te voldoen. Tydsiklusse van slegs 'n paar sekondes word gehandhaaf deur outomatiese regulering van krag en split-sekonde verhitting en blus intervalle wat onontbeerlik is vir die skep van faksimilee resultate van veeleisende spesiale fiksasies. Induksie verhardingstoerusting laat die gebruiker toe om slegs die vereiste gedeelte van die meeste enige staalvoorwerp op die oppervlak te verhard en sodoende die oorspronklike rekbaarheid en sterkte te behou; om artikels van ingewikkelde ontwerp te verhard wat nie haalbaar op enige ander manier behandel kan word nie; om gewone duur voorbehandeling, soos koperplatering en karbonisering, en duur daaropvolgende reguit- en skoonmaakoperasies uit te skakel; om materiaalkoste te besnoei deur 'n wye keuse van staal te hê om van te kies; en om 'n volledig gemasjineerde item te verhard sonder die noodsaaklikheid van enige afwerking.

Vir die toevallige waarnemer wil dit voorkom asof induksieverharding moontlik is as gevolg van een of ander energietransformasie wat binne 'n induktiewe gebied van koper plaasvind. Die koper dra 'n elektriese stroom van hoë frekwensie en, binne 'n interval van 'n paar sekondes, word die oppervlak van 'n stuk staal wat binne hierdie bekragtigde gebied geplaas is, verhit tot sy kritieke reeks en geblus tot optimale hardheid. Vir die vervaardiger van toerusting vir hierdie metode van verharding beteken dit die toepassing van die verskynsels van histerese, wervelstrome en vel effek op die effektiewe produksie van gelokaliseerde oppervlak verharding.

Die verhitting word bewerkstellig deur gebruik te maak van hoëfrekwensiestrome. Spesifiek gekose frekwensies van 2,000 10,000 tot 100 000 siklusse en meer as XNUMX XNUMX siklusse word tans op groot skaal gebruik. Stroom van hierdie aard wat deur 'n induktor vloei, produseer 'n hoëfrekwensie magnetiese veld binne die gebied van die induktor. Wanneer 'n magnetiese materiaal soos staal binne hierdie veld geplaas word, is daar 'n verspreiding van energie in die staal wat hitte produseer. Die molekules binne die staal poog om hulself in lyn te bring met die polariteit van hierdie veld, en met hierdie verandering duisende kere per sekonde, word 'n enorme hoeveelheid interne molekulêre wrywing ontwikkel as gevolg van die natuurlike neiging vir die staal om veranderinge te weerstaan. Op hierdie manier word die elektriese energie deur middel van wrywing in hitte omgeskakel.

Aangesien 'n ander inherente eienskap van hoëfrekwensiestroom egter is om op die oppervlak van sy geleier te konsentreer, word slegs die oppervlaklae verhit. Hierdie neiging, genoem "vel effek", is 'n funksie van die frekwensie en, ander dinge gelyk, hoër frekwensies is effektief op vlakker dieptes. Die wrywingsaksie wat die hitte produseer, word histerese genoem en is natuurlik afhanklik van die magnetiese eienskappe van die staal. Dus, wanneer die temperatuur die kritieke punt verby is waarop die staal nie-magneties word, hou alle histeretiese verhitting op.

Daar is 'n bykomende bron van hitte as gevolg van werwelstrome wat in die staal vloei as gevolg van die vinnig veranderende vloed in die veld. Met weerstand van die staal wat toeneem met temperatuur, word die intensiteit van hierdie aksie verminder soos die staal verhit word, en is slegs 'n fraksie van sy "koue" oorspronklike waarde wanneer die regte blustemperatuur bereik word.

Wanneer die temperatuur van 'n induktief verhitte staalstaaf by die kritieke punt aankom, gaan verhitting as gevolg van werwelstrome voort teen 'n aansienlik verminderde tempo. Aangesien die hele aksie in die oppervlaklae aangaan, word slegs daardie gedeelte aangetas. Die oorspronklike kern eienskappe word gehandhaaf, die oppervlakverharding word bewerkstellig deur blus wanneer volledige karbiedoplossing in die oppervlakareas verkry is. Voortgesette aanwending van krag veroorsaak 'n toename in diepte van hardheid, want soos elke laag staal op temperatuur gebring word, verskuif die stroomdigtheid na die laag daaronder wat 'n laer weerstand bied. Dit is duidelik dat die keuse van die regte frekwensie en beheer van krag en verhittingstyd die vervulling van enige verlangde spesifikasies van oppervlakverharding moontlik sal maak.

Metallurgie van Induksieverhitting

Die ongewone gedrag van staal wanneer dit induktief verhit word en die resultate wat verkry is, verdien 'n bespreking van die betrokke metallurgie. Karbiedoplossingtempo's van minder as 'n sekonde, hoër hardheid as dié wat deur oondbehandeling geproduseer word, en 'n nodulêre tipe martensiet is punte van oorweging
wat die metallurgie van induksieverharding as "anders" klassifiseer. Verder vind oppervlakontkoling en korrelgroei nie plaas nie as gevolg van die kort verhittingsiklus.

Induksie verwarming produseer 'n hardheid wat deur 80 persent van sy diepte gehandhaaf word, en van daar af 'n geleidelike afname deur 'n oorgangsone na die oorspronklike hardheid van die staal soos gevind in die kern wat nie aangetas is nie. Die binding is dus ideaal, wat enige kans op spatsel of kontrolering uitskakel.

Volledige karbiedoplossing en homogeniteit soos blyk uit maksimum hardheid kan bereik word met 'n totale verhittingstyd van 0.6 sekondes. Van hierdie tyd is slegs 0.2 tot 0.3 sekondes eintlik bo die laer kritieke. Dit is interessant om daarop te let dat induksieverhardingstoerusting in elke dag op 'n produksiebasis gebruik word met volledige karbiedoplossing, wat voortspruit uit 'n verhitting- en blussiklus, waarvan die totale tyd minder as 0.2 sekondes is.

Die fyn nodulêre en meer homogene martensiet wat die gevolg is van die induksie verharding is meer duidelik met koolstofstaal as met legeringstaal as gevolg van die nodulêre voorkoms van die meeste legeringsmartensiet. Hierdie fyn struktuur moet vir sy oorsprong 'n austeniet hê wat die resultaat is van 'n meer deeglike karbieddiffusie as wat met termiese verhitting verkry word. Feitlik oombliklike ontwikkeling van kritieke temperature deur die hele mikrostruktuur van die alfa-yster- en ysterkarbied is veral bevorderlik vir vinnige karbiedoplossing en 'n verspreiding van bestanddele wat 'n heeltemal homogene austentiet as sy onvermydelike produk het. Verder sal die omskakeling van hierdie struktuur na martensiet 'n martensiet produseer wat soortgelyke eienskappe en 'n ooreenstemmende weerstand teen slytasie of penetrerende instrumente besit.

hoëspoedverhitting deur induksie