Induction hardening — application, pisikal na proseso, mga uri at paraan ng hardening

Ang artikulong ito ay tututuon sa induction hardening — isa sa mga uri ng heat treatment ng mga metal na nagbibigay ng posibilidad ng phase transformations, iyon ay, ang pagbabago ng pearlite sa austenite. Ang mga bahagi ng bakal, dahil sa pagpapatigas ng induction, ay nakakakuha ng mas mataas na mga mekanikal na katangian, dahil ang kalidad ng bakal ay tumataas nang malaki bilang isang resulta ng naturang paggamot.

Kaya, para sa paggamot sa init ng mga metal, na may layunin ng kanilang pagpapatigas sa ibabaw, gumagamit sila ng induction heating... Pinapayagan ka ng teknolohiya na pumili ng iba't ibang lalim ng hardened layer, bilang karagdagan, ang proseso ay madaling awtomatiko, kaya ang pamamaraang ito. ay itinuturing na progresibo. Posibleng patigasin ang mga bahagi na may iba't ibang hugis.

Ang surface induction hardening ay may dalawang uri: surface at bulk-surface.

Ang pagpapatigas ng ibabaw na may pag-init sa ibabaw, nagreresulta ito sa pag-init ng workpiece sa temperatura ng hardening hanggang sa lalim ng pinatigas na layer, habang ang core ay nananatiling buo. Ang oras ng pag-init ay mula 1.5 hanggang 20 segundo, ang bilis ng pag-init ay mula 30 hanggang 300 ° C bawat segundo.

Ang pagpapatigas ng dami ng ibabaw ay nailalarawan sa pamamagitan ng pag-init ng isang layer na mas malaki kaysa sa isang layer na may martensitic na istraktura, ito ay malalim na pag-init. Ang bakal ay annealed sa isang malalim na mas mababa kaysa sa kapal ng pinainit na layer, na tinutukoy ng hardening ng bakal.

Sa malalim na mga zone na mas malalim kaysa sa martensitic na istraktura, na pinainit sa temperatura ng solidification, ang mga solidified zone na may istraktura ng solidified sorbitol o troostite ay nabuo. Ang oras ng paggamot ay tumataas sa 20-100 segundo, ang rate ng pag-init ay bumababa sa 2-10 ° C bawat segundo kumpara sa paggamot sa ibabaw.

Ang mga heavy-duty na axle, gears, crosses, atbp. ay sumasailalim sa volumetric surface hardening. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng induction heating at iba pang mga paraan ng pag-init ay ang paglabas ng init nang direkta sa dami ng workpiece.

Karaniwang ang proseso ay ang mga sumusunod. Ang matigas na bahagi ay inilalagay sa inductor, na pinapagana ng alternating current. Isang variable na magnetic field nag-uudyok ng EMF Ang mga eddy current ay nangyayari sa ibabaw na layer ng workpiece, na nagpapainit sa workpiece. Ang mga lugar na ito, na apektado ng isang alternating magnetic field, ay pinainit sa mataas na temperatura.

Ang bilis ng pag-init ay mataas at mayroong isang opsyon para sa lokal na pagpainit. Ang kasalukuyang density ay mas mataas sa ibabaw ng workpiece dahil sa epekto sa ibabaw, kaya naman ang pag-init ay posible lamang sa kinakailangang lalim. Bahagyang umiinit ang core.87% ng kapangyarihan na ipinadala ng eddy currents ng workpiece ay nasa lalim ng pagtagos.

Dahil ang lalim ng kasalukuyang pagtagos ay naiiba sa iba't ibang temperatura ng metal, ang proseso ay nagaganap sa ilang yugto. Una sa lahat, ang ibabaw na layer ng malamig na metal ay mabilis na pinainit, pagkatapos ang layer ay pinainit nang mas malalim at ang unang layer ay hindi pinainit nang mas mabilis, pagkatapos ay ang ikatlong layer ay pinainit.

Sa proseso ng pag-init ng bawat isa sa mga layer, ang rate ng pag-init ng bawat layer ay bumababa sa pagkawala ng katumbas na layer ng mga magnetic properties. Ibig sabihin, kumakalat ang init dahil sa mga pagbabago sa magnetic properties ng metal mula sa layer hanggang layer. Ito ay aktibong pag-init sa pamamagitan ng kasalukuyang, ito ay tumatagal ng literal na mga segundo.

Ang induction heating, depende sa pamamahagi ng temperatura sa seksyon ng workpiece, ay naiiba sa pagpainit sa pamamagitan ng thermal conduction. Sa pinainit na layer, ang temperatura ay mas mataas kaysa sa gitna, mayroong isang matalim na pagbaba, dahil sa gitnang bahagi ng bahagi, ang mga magnetic na katangian ay hindi pa rin nawawala hanggang ang panlabas na aktibong kasalukuyang ay na-overheat na ang metal. Sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas ng kasalukuyang at ang tagal ng pag-init, ang workpiece ay pinainit sa kinakailangang lalim.

Karaniwang tinutukoy ng disenyo ng inductor ang kalidad ng solidification ng bahagi. Ang inductor ay gawa sa mga tubong tanso kung saan dinadaanan ang tubig upang palamig ito. Ang isang tiyak na distansya, na sinusukat sa mga yunit ng millimeters, ay pinananatili sa pagitan ng inductor at bahagi, at pareho sa lahat ng panig.

Ang pagsusubo ay ginagawa sa iba't ibang paraan, depende sa hugis at sukat ng bahagi, pati na rin ang mga kinakailangan sa pagsusubo. Ang maliliit na bahagi ay unang pinainit at pagkatapos ay pinalamig.Sa shower cooling, ang isang cooling medium tulad ng tubig ay pinapakain sa pamamagitan ng mga butas sa inductor. Kung ang bahagi ay mahaba, ang inductor ay gumagalaw kasama nito sa panahon ng pagsusubo at ang tubig ay pinapakain sa pamamagitan ng mga butas ng shower pagkatapos ng paggalaw nito. Ito ay isang tuluy-tuloy na sunud-sunod na paraan ng paggamot.

Sa tuloy-tuloy na sequential curing, ang inductor ay gumagalaw sa bilis na 3 hanggang 30 mm bawat segundo at ang mga bahagi ng bahagi ay sunod-sunod na nahuhulog sa magnetic field nito. Bilang isang resulta, ang bahagi ay sunud-sunod, seksyon sa pamamagitan ng seksyon, pinainit at pinalamig. Sa ganitong paraan, ang mga indibidwal na bahagi ng workpiece ay maaari ding tumigas kung kinakailangan, halimbawa crankshaft journal o ang mga ngipin ng isang malaking gear wheel. Pinapayagan ka ng mga tool sa pag-automate na ihanay ang bahagi nang pantay-pantay at ilipat ang inductor nang may mataas na katumpakan.

Depende sa tatak ng bakal at ang paraan ng pretreatment nito, ang mga katangian pagkatapos ng hardening ay iba. Ang induction heating, cooling at low tempering mode ay nakakaapekto rin sa mga resulta.

Hindi tulad ng conventional hardening, ang induction hardening ay ginagawang mas matigas, mas malakas, mas matibay, mas matigas, mas matibay ang steel 1-2 HRC, binabawasan ang mas katigasan at pinapataas ang limitasyon ng tibay. Ito ay dahil sa paggiling ng mga butil ng austenite.

Ang isang mataas na rate ng pag-init ay humahantong sa isang pagtaas sa mga sentro ng pagbabagong-anyo ng pearlite-austenite. Ang paunang butil ng austenite ay lumalabas na maliit, ang paglago ay hindi nangyayari dahil sa mataas na rate ng pag-init at kakulangan ng pagkakalantad.

Ang mga kristal na martensite ay mas maliit. Ang austenite grain ay 12-15 puntos. Kapag gumagamit ng mga bakal na may maliit na posibilidad na lumago ang austenitic na butil, isang pinong butil ang nakukuha.Ang mga bahagi na may bahagyang nakakalat na paunang istraktura ay nakuha bilang isang resulta ng mas mahusay na kalidad.

Bilang resulta ng pamamahagi ng mga natitirang stress, tumataas ang limitasyon ng pagtitiis. Ang mga natitirang compressive stresses ay naroroon sa tumigas na layer, habang ang tensile stresses ay nasa labas nito. Ang mga pagkabigo sa pagkapagod ay nauugnay sa mga tensile stress. Ang mga compressive stress ay magpapahina sa mapanirang mga puwersa ng makunat sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa sa panahon ng pagpapatakbo ng bahagi. Ito ang dahilan kung bakit tumataas ang limitasyon sa pagtitiis bilang resulta ng pagpapatigas ng induction.

Ang mapagpasyang kahalagahan sa induction hardening ay: heating rate, cooling rate, mode ng hardening sa mababang temperatura.