Induktsioonkarastamine — pealekandmine, füüsiline protsess, karastamise liigid ja meetodid

See artikkel keskendub induktsioonkarastamisele - ühele metallide kuumtöötlemise tüübist, mis annab võimaluse faasimuutusteks, st perliidi muundamiseks austeniidiks. Terasest osad omandavad induktsioonkarastamise tõttu kõrgemad mehaanilised omadused, kuna sellise töötlemise tulemusena tõuseb terase kvaliteet oluliselt.

Seega kasutatakse metallide kuumtöötlemisel nende pinnakarastamise eesmärgil induktsioonkuumutust... Tehnoloogia võimaldab valida karastatud kihi erineva sügavuse, lisaks on protsess lihtsalt automatiseeritav, mistõttu see meetod peetakse progressiivseks. Erineva kujuga detaile on võimalik tahkestada.

Pinna induktsioonkarastamist on kahte tüüpi: pind ja puistepind.

Pinnakarastamine pinnakuumutusega, mille tulemuseks on tooriku kuumenemine kõvenemistemperatuurini kuni kivistunud kihi sügavuseni, kusjuures südamik jääb puutumata. Kuumutamisaeg on 1,5 kuni 20 sekundit, kuumutuskiirus on 30 kuni 300 ° C sekundis.

Pinna mahukõvenemist iseloomustab martensiitse struktuuriga kihist suurema kihi kuumutamine, see on sügavkuumutamine. Terast lõõmutatakse sügavusele, mis on väiksem kui kuumutatud kihi paksus, mille määrab terase kõvenemine.

Martensiitsest struktuurist sügavamates tsoonides, mis kuumutatakse tahkestumise temperatuurini, tekivad tahkunud sorbitooli või troostiidi struktuuriga tahkunud tsoonid. Kõvenemisaeg pikeneb 20-100 sekundini, kuumutuskiirus väheneb 2-10 °C-ni sekundis võrreldes pinnakõvastumisega.

Raskeveokite teljed, hammasrattad, ristid jne allutatakse mahulisele pinnakarastamisele. Peamine erinevus induktsioonkuumutuse ja muude kuumutusmeetodite vahel on soojuse eraldumine otse tooriku ruumalasse.

Põhimõtteliselt on protsess järgmine. Karastatud osa asetatakse induktiivpoolisse, mille toiteallikaks on vahelduvvool. Muutuv magnetväli kutsub esile EMF-i töödeldava detaili pinnakihis tekivad pöörisvoolud, mis tooriku soojendavad. Need alad, mida mõjutab vahelduv magnetväli, kuumutatakse kõrge temperatuurini.

Küttekiirus on suur ja võimalus lokaalseks kütmiseks. Voolutihedus on töödeldava detaili pinnal pinnaefekti tõttu suurem, mistõttu on kuumutamine võimalik vaid vajaliku sügavusega. Südamik soojeneb veidi.87% tooriku pöörisvoolude poolt edastatavast võimsusest on läbitungimissügavuses.

Kuna voolu läbitungimise sügavus on metalli erinevatel temperatuuridel erinev, toimub protsess mitmes etapis. Kõigepealt soojendatakse kiiresti külma metalli pinnakihti, seejärel kuumutatakse kiht sügavamale ja esimene kiht ei kuumene nii kiiresti edasi, seejärel soojendatakse kolmandat kihti.

Iga kihi kuumutamise käigus väheneb iga kihi kuumutamiskiirus koos vastava kihi magnetiliste omaduste kadumisega. See tähendab, et soojus levib metalli magnetiliste omaduste muutumise tõttu kihist kihti. See on vooluga aktiivne küte, see kestab sõna otseses mõttes sekundeid.

Induktsioonkuumutamine, olenevalt temperatuurijaotusest tooriku sektsioonis, erineb soojusjuhtivusega kuumutamisest Kuumutatud kihis on temperatuur oluliselt kõrgem kui keskosas, toimub järsk langus, kuna keskosas Magnetilised omadused kaovad alles siis, kui välimine aktiivne vool on metalli juba ülekuumenenud. Voolu sagedust ja kuumutamise kestust muutes kuumutatakse toorik vajaliku sügavusega.

Induktiivpooli konstruktsioon määrab tavaliselt detaili tahkumise kvaliteedi. Induktor on valmistatud vasktorudest, mille kaudu juhitakse vett selle jahutamiseks. Induktiivpooli ja detaili vahel hoitakse teatud kaugust, mõõdetuna millimeetrites, ja sama igast küljest.

Karastamist tehakse mitmel erineval viisil, olenevalt detaili kujust ja suurusest, samuti karastamise nõuetest. Väikesed osad kõigepealt kuumutatakse ja seejärel jahutatakse.Dušiga jahutamisel juhitakse induktiivpoolis olevate aukude kaudu jahutusainet, näiteks vett. Kui detail on pikk, liigub induktiivpool seda mööda karastamise ajal ja vesi juhitakse peale selle liikumist läbi dušiavade. See on pidev järjestikune kõvenemise meetod.

Pideva järjestikuse kõvenemise korral liigub induktiivpool kiirusega 3–30 mm sekundis ja osad osad langevad järjestikku selle magnetvälja. Selle tulemusena soojendatakse ja jahutatakse osa järjest, jaokaupa. Nii saab vajadusel karastada ka detaili üksikuid osi, näiteks väntvõlli tihvte või suure hammasratta hambaid. Automatiseerimistööriistad võimaldavad teil detaili ühtlaselt joondada ja induktiivpooli suure täpsusega liigutada.

Sõltuvalt terase kaubamärgist ja selle eeltöötlusmeetodist on omadused pärast kõvenemist erinevad. Tulemusi mõjutavad ka induktsioonkuumutus-, jahutus- ja madalkarastusrežiimid.

Erinevalt tavapärasest karastamisest muudab induktsioonkarastamine terase 1-2 HRC kõvemaks, tugevamaks, vähendab sitkust ja suurendab vastupidavuse piiri. Selle põhjuseks on austeniidi terade jahvatamine.

Kõrge kuumutamiskiirus põhjustab perliidi-austeniidi transformatsioonikeskuste suurenemist. Esialgne austeniidi tera osutub väikeseks, kasvu ei toimu kõrge kuumutamiskiiruse ja kokkupuute puudumise tõttu.

Martensiidi kristallid on väiksemad. Austeniidi tera on 12-15 punkti. Kui kasutatakse teraseid, millel on vähe kalduvus kasvatada austeniitseid terasid, saadakse peenteraline.Parema kvaliteedi tulemusena saadakse kergelt hajutatud algstruktuuriga osad.

Jääkpingete jaotumise tulemusena suureneb vastupidavuspiir. Karastatud kihis on survejääkpinged, väljaspool seda aga tõmbepinged. Väsimusrikked on seotud tõmbepingetega. Survepinged nõrgendavad detaili töötamise ajal väliste jõudude mõjul hävitavaid tõmbejõude. Seetõttu suureneb vastupidavuse piir induktsioonkarastuse tulemusena.

Induktsioonkarastamisel on määrav tähtsus: kuumutamiskiirus, jahutuskiirus, karastamise viis madalatel temperatuuridel.