Inductie verharding oppervlakteproces

Inductiehardende procesapplicaties voor oppervlakken

Wat is inductieharden?

Inductieharden is een vorm van warmtebehandeling waarbij een metalen onderdeel met voldoende koolstofgehalte in het inductieveld wordt verwarmd en vervolgens snel wordt afgekoeld. Dit verhoogt zowel de hardheid als de broosheid van het onderdeel. Inductieverwarming stelt u in staat om plaatselijk te verwarmen tot een vooraf bepaalde temperatuur en stelt u in staat het verhardingsproces nauwkeurig te sturen. Hierdoor is herhaalbaarheid van het proces gegarandeerd. Doorgaans wordt inductieharden toegepast op metalen onderdelen die een grote oppervlakteslijtvastheid moeten hebben en tegelijkertijd hun mechanische eigenschappen moeten behouden. Nadat het inductiehardingsproces is bereikt, moet het metalen werkstuk worden afgeschrikt in water, olie of lucht om specifieke eigenschappen van de oppervlaktelaag te verkrijgen.

inductie verharding oppervlakteproces

Inductieharden is een methode om het oppervlak van een metalen onderdeel snel en selectief uit te harden. Een koperen spoel met een aanzienlijk niveau van wisselstroom wordt dichtbij het onderdeel geplaatst (niet tegen). Warmte wordt gegenereerd op en nabij het oppervlak door wervelstroom- en hystereseverliezen. Quench, meestal op waterbasis met een toevoeging zoals een polymeer, wordt gericht op het onderdeel of het wordt ondergedompeld. Dit transformeert de structuur naar martensiet, wat veel moeilijker is dan de eerdere structuur.

Een populair, modern type inductieverhardingsapparatuur wordt een scanner genoemd. Het onderdeel wordt tussen de middelpunten gehouden, geroteerd en door een progressieve spoel geleid die zowel warmte als afschrikking levert. De quench is onder de spoel gericht, zodat elk bepaald gebied van het onderdeel onmiddellijk na verwarming snel wordt afgekoeld. Vermogensniveau, verblijftijd, scan (voedings) snelheid en andere procesvariabelen worden nauwkeurig gecontroleerd door een computer.

Casehardingsproces dat wordt gebruikt om de slijtvastheid, de oppervlaktehardheid en de levensduur tegen vermoeiing te verhogen door het creëren van een geharde oppervlaktelaag met behoud van een onaangetaste kernmicrostructuur.

Inductieharden wordt gebruikt om de mechanische eigenschappen van ijzerhoudende componenten in een specifiek gebied te verbeteren. Typische toepassingen zijn aandrijflijn, ophanging, motoronderdelen en stempels. Inductieharden is uitstekend in het herstellen van garantieclaims / veldfouten. De belangrijkste voordelen zijn verbeteringen in sterkte, vermoeidheid en slijtvastheid op een plaatselijk gebied zonder dat het onderdeel opnieuw hoeft te worden ontworpen.

Processen en industrieën die kunnen profiteren van inductieharden:

  • Hittebehandeling

  • Keten verharding

  • Tube & Pipe verharding

  • Scheepsbouw

  • LUCHT- EN RUIMTEVAART

  • Spoorweg

  • AUTO-INDUSTRIE

  • Hernieuwbare energie

Voordelen van inductieharden:

Gunstig voor componenten die zwaar worden belast. Inductie zorgt voor een hoge oppervlaktehardheid met een diepe behuizing die extreem hoge belastingen kan dragen. De vermoeiingssterkte wordt verhoogd door de ontwikkeling van een zachte kern omgeven door een extreem taaie buitenlaag. Deze eigenschappen zijn wenselijk voor onderdelen die te maken hebben met torsiebelasting en oppervlakken die stootkrachten ondervinden. Inductieverwerking wordt onderdeel voor onderdeel uitgevoerd, waardoor een zeer voorspelbare dimensionale beweging van onderdeel naar onderdeel mogelijk is.

  • Nauwkeurige controle over temperatuur en uithardingsdiepte

  • Gecontroleerde en plaatselijke verwarming

  • Gemakkelijk te integreren in productielijnen

  • Snel en herhaalbaar proces

  • Elk werkstuk kan worden gehard door nauwkeurig geoptimaliseerde parameters

  • Energiezuinig proces

Stalen en roestvrijstalen componenten die met inductie kunnen worden gehard:

Bevestigingsmiddelen, flenzen, tandwielen, lagers, buis, binnen- en buitenringen, krukassen, nokkenassen, jukken, aandrijfassen, uitgaande assen, spindels, torsiestaven, draaikransen, draad, kleppen, rotsboren, enz.

Verhoogde slijtvastheid

Er is een direct verband tussen hardheid en slijtvastheid. De slijtvastheid van een onderdeel neemt aanzienlijk toe met inductieharden, ervan uitgaande dat de oorspronkelijke toestand van het materiaal ofwel gegloeid was, ofwel behandeld werd tot een zachtere toestand.

Langere levensduur van kracht en vermoeidheid dankzij de zachte kern en resterende drukspanning aan de oppervlakte

De drukspanning (meestal beschouwd als een positief kenmerk) is een gevolg van het feit dat de verharde structuur nabij het oppervlak iets meer volume inneemt dan de kern en de eerdere structuur.

Onderdelen kunnen daarna worden gehard Inductieharden om het hardheidsniveau naar wens aan te passen

Zoals bij elk proces dat een martensitische structuur produceert, zal temperen de hardheid verlagen en de broosheid verminderen.

Diepe koffer met stevige kern

De typische kistdiepte is 030 "- 120", wat gemiddeld dieper is dan processen zoals carboneren, carbonitreren en verschillende vormen van nitreren die worden uitgevoerd bij subkritische temperaturen. Voor bepaalde projecten, zoals assen, of onderdelen die nog steeds bruikbaar zijn, zelfs nadat veel materiaal is weggesleten, kan de kastdiepte tot ½ inch of meer bedragen.

Selectief hardingsproces zonder maskering

Gebieden met nalassen of nabewerking blijven zacht - er zijn maar weinig andere warmtebehandelingsprocessen die dit kunnen bereiken.

Relatief minimale vervorming

Voorbeeld: een as van 1 "Ø x 40" lang, die twee gelijkmatig verdeelde pennen heeft, elk 2 "lang, die ondersteuning van een belasting en slijtvastheid vereisen. Inductieharden wordt alleen op deze oppervlakken uitgevoerd, in totaal 4 ”lengte. Met een conventionele methode (of als we overigens de hele lengte inductie verharden), zou er aanzienlijk meer kromtrekken zijn.

Maakt het gebruik van goedkope staalsoorten mogelijk, zoals 1045

Het meest populaire staal dat wordt gebruikt voor onderdelen die inductief moeten worden gehard, is 1045. Het is gemakkelijk bewerkbaar, goedkoop en vanwege een koolstofgehalte van 0.45% nominaal kan het inductief worden gehard tot 58 HRC +. Het heeft ook een relatief laag risico op barsten tijdens de behandeling. Andere populaire materialen voor dit proces zijn 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 en diverse gietijzers.

Beperkingen van inductieharden

Vereist een inductiespoel en gereedschap die betrekking hebben op de geometrie van het onderdeel

Omdat de afstand van de deel-tot-spoel-koppeling cruciaal is voor het verwarmingsrendement, moeten de grootte en de contour van de spoel zorgvuldig worden gekozen. Hoewel de meeste behandelaars een arsenaal aan basisspoelen hebben om ronde vormen zoals assen, pennen, rollen enz. Te verwarmen, kan voor sommige projecten een aangepaste spoel nodig zijn, die soms duizenden dollars kost. Bij projecten met een middelgroot tot hoog volume kan het voordeel van lagere behandelingskosten per onderdeel de coilkosten gemakkelijk compenseren. In andere gevallen kunnen de technische voordelen van het proces opwegen tegen de kosten. Anders, voor projecten met een klein volume, maken de kosten van de spoel en het gereedschap het proces meestal onpraktisch als een nieuwe spoel moet worden gebouwd. Het onderdeel moet tijdens de behandeling ook op de een of andere manier worden ondersteund. Tussen de centra doorlopen is een populaire methode voor onderdelen van het as-type, maar in veel andere gevallen moet speciaal gereedschap worden gebruikt.

Grotere kans op barsten in vergelijking met de meeste warmtebehandelingsprocessen

Dit komt door de snelle verhitting en afschrikking, ook door de neiging om hotspots te creëren bij kenmerken / randen zoals: spiebanen, groeven, dwarsgaten, schroefdraad.

Vervorming met inductieharden

Vervormingsniveaus zijn doorgaans groter dan bij processen zoals ionen- of gasnitreren, vanwege de snelle warmte / afschrikking en de resulterende martensitische transformatie. Dat gezegd hebbende, kan inductieharden minder vervorming veroorzaken dan conventionele warmtebehandeling, vooral wanneer het alleen op een geselecteerd gebied wordt toegepast.

Materiaalbeperkingen bij inductieharden

Aangezien de inductiehardingsproces houdt normaal gesproken geen diffusie van koolstof of andere elementen in, het materiaal moet voldoende koolstof bevatten samen met andere elementen om een ​​hardbaarheid te bieden die martensitische transformatie ondersteunt tot het gewenste hardheidsniveau. Dit betekent doorgaans dat koolstof zich in het bereik van 0.40% + bevindt en een hardheid van 56-65 HRC produceert. Lagere koolstofmaterialen zoals 8620 kunnen worden gebruikt met een resulterende vermindering van de bereikbare hardheid (40-45 HRC in dit geval). Staalsoorten zoals 1008, 1010, 12L14, 1117 worden doorgaans niet gebruikt vanwege de beperkte toename in hardheid die kan worden bereikt.

Inductiehardende oppervlakte Procesdetails

Inductieharden is een proces dat wordt gebruikt voor het verharden van het oppervlak van staal en andere legeringscomponenten. De te warmtebehandeling delen worden in een koperen spoel geplaatst en vervolgens verwarmd tot boven hun transformatietemperatuur door een wisselstroom op de spoel aan te brengen. De wisselstroom in de spoel induceert een wisselend magnetisch veld in het werkstuk waardoor het buitenoppervlak van het onderdeel opwarmt tot een temperatuur boven het transformatiebereik.

De componenten worden verwarmd door middel van een wisselend magnetisch veld tot een temperatuur binnen of boven het transformatiebereik, gevolgd door onmiddellijke uitdoving. Het is een elektromagnetisch proces waarbij gebruik wordt gemaakt van een koperen inductorspoel, die een stroom krijgt met een bepaalde frequentie en een bepaald vermogensniveau.