Călirea prin inducție — aplicare, proces fizic, tipuri și metode de întărire

Acest articol se va concentra pe întărirea prin inducție — unul dintre tipurile de tratament termic al metalelor care oferă posibilitatea transformărilor de fază, adică transformarea perlitei în austenită. Piesele din oțel, datorită călirii prin inducție, capătă proprietăți mecanice mai mari, deoarece calitatea oțelului crește semnificativ ca urmare a unui astfel de tratament.

Deci, pentru tratarea termică a metalelor, în scopul întăririi suprafeței acestora, folosesc încălzirea prin inducție... Tehnologia vă permite să alegeți diferite adâncimi ale stratului întărit, în plus, procesul este ușor automatizat, motiv pentru care această metodă este considerat progresiv. Este posibilă solidificarea pieselor cu diferite forme.

Întărirea prin inducție la suprafață este de două tipuri: de suprafață și de suprafață în vrac.

Întărirea suprafeței cu încălzirea suprafeței, aceasta are ca rezultat încălzirea piesei de prelucrat la temperatura de întărire până la adâncimea stratului întărit, în timp ce miezul rămâne intact. Timpul de încălzire este de la 1,5 la 20 de secunde, viteza de încălzire este de la 30 la 300 ° C pe secundă.

Întărirea în volum a suprafeței se caracterizează prin încălzirea unui strat mai mare decât un strat cu o structură martensitică, aceasta este încălzirea profundă. Oțelul este recoapt la o adâncime mai mică decât grosimea stratului încălzit, care este determinată de întărirea oțelului.

În zonele adânci mai adânci decât structura martensitică, care sunt încălzite la temperatura de solidificare, se formează zone solidificate cu structura sorbitolului sau troostitei solidificate. Timpul de întărire crește la 20-100 de secunde, viteza de încălzire scade la 2-10 ° C pe secundă în comparație cu întărirea la suprafață.

Axe grele, angrenaje, cruci etc. sunt supuse unei căliri volumetrice de suprafață. Principala diferență dintre încălzirea prin inducție și alte metode de încălzire este eliberarea căldurii direct în volumul piesei de prelucrat.

Practic, procesul este după cum urmează. Piesa călită este plasată în inductor, care este alimentat de curent alternativ. Un câmp magnetic variabil induce un EMF Curenții turbionari apar în stratul de suprafață al piesei de prelucrat, încălzind piesa de prelucrat. Aceste zone, care sunt afectate de un câmp magnetic alternant, sunt încălzite la temperaturi ridicate.

Viteza de încălzire este mare și există o opțiune pentru încălzire locală. Densitatea de curent este mai mare pe suprafața piesei de prelucrat datorită efectului de suprafață, motiv pentru care încălzirea este posibilă doar până la adâncimea necesară. Miezul se încălzește ușor.87% din puterea transmisă de curenții turbionari ai piesei de prelucrat se află în adâncimea de penetrare.

Deoarece adâncimea de penetrare a curentului este diferită la diferite temperaturi ale metalului, procesul are loc în mai multe etape. În primul rând, stratul de suprafață al metalului rece este încălzit rapid, apoi stratul este încălzit mai adânc și primul strat nu este încălzit atât de repede, apoi al treilea strat este încălzit.

În procesul de încălzire a fiecărui strat, viteza de încălzire a fiecărui strat scade odată cu pierderea proprietăților magnetice a stratului corespunzător. Adică, căldura se răspândește datorită modificărilor proprietăților magnetice ale metalului de la strat la strat. Aceasta este încălzirea activă prin curent, durează literalmente secunde.

Încălzirea prin inducție, în funcție de distribuția temperaturii în secțiunea piesei de prelucrat, diferă de încălzirea prin conducție termică.În stratul încălzit, temperatura este semnificativ mai mare decât în ​​centru, există o scădere bruscă, deoarece în partea centrală a În parte, proprietățile magnetice nu se pierd până când curentul activ exterior a supraîncălzit deja metalul. Prin modificarea frecvenței curentului și a duratei de încălzire, piesa de prelucrat este încălzită la adâncimea necesară.

Designul inductorului determină de obicei calitatea solidificării piesei. Inductorul este realizat din tuburi de cupru prin care trece apa pentru a-l raci. Între inductor și piesă se menține o anumită distanță, măsurată în unități de milimetri, și aceeași pe toate părțile.

Călirea se face într-o varietate de moduri, în funcție de forma și dimensiunea piesei, precum și de cerințele de călire. Piesele mici sunt mai întâi încălzite și apoi răcite.La răcirea cu duș, un mediu de răcire, cum ar fi apa, este alimentat prin orificiile din inductor. Dacă piesa este lungă, inductorul se mișcă de-a lungul ei în timpul călirii și apa este alimentată prin orificiile de duș după mișcarea sa. Este o metodă de întărire secvenţială continuă.

La întărirea secvențială continuă, inductorul se mișcă cu o viteză de 3 până la 30 mm pe secundă și porțiuni ale piesei cad succesiv în câmpul său magnetic. Ca urmare, piesa este succesiv, secțiune cu secțiune, încălzită și răcită. În acest fel, părțile individuale ale piesei de prelucrat pot fi, de asemenea, întărite, dacă este necesar, de exemplu fuseli de arbore cotit sau dinții unei roți dințate mari. Instrumentele de automatizare vă permit să aliniați piesa uniform și să mutați inductorul cu mare precizie.

În funcție de marca oțelului și de metoda de pretratare a acestuia, proprietățile după întărire sunt diferite. Modurile de încălzire prin inducție, răcire și temperare scăzută afectează, de asemenea, rezultatele.

Spre deosebire de călirea convențională, călirea prin inducție face ca oțelul 1-2 HRC să fie mai dur, mai rezistent, reduce duritatea mai mică și crește limita de anduranță. Acest lucru se datorează măcinării boabelor de austenită.

O rată mare de încălzire duce la o creștere a centrelor de transformare perlit-austenită. Granulația inițială de austenită se dovedește a fi mică, creșterea nu are loc din cauza ratei ridicate de încălzire și a lipsei de expunere.

Cristalele de martensită sunt mai mici. Granulele austenitei sunt de 12-15 puncte. Atunci când se folosesc oțeluri cu tendință mică de a crește boabe austenitice, se obține o granulație fină.Piesele cu o structură inițială ușor împrăștiată sunt obținute ca urmare a unei calități mai bune.

Ca urmare a distribuției tensiunilor reziduale, limita de anduranță crește. Tensiunile de compresiune reziduale sunt prezente în stratul întărit, în timp ce tensiunile de tracțiune sunt prezente în afara acestuia. Defecțiunile de oboseală sunt legate de solicitările de tracțiune. Tensiunile de compresiune vor slăbi forțele distructive de întindere sub acțiunea forțelor externe în timpul funcționării piesei. Acesta este motivul pentru care limita de anduranță crește ca urmare a întăririi prin inducție.

Importanța decisivă în călirea prin inducție sunt: ​​viteza de încălzire, viteza de răcire, modul de călire la temperaturi scăzute.