Het bereiken van hoogwaardige tand-voor-tand verharding van grote tandwielen met inductieverwarming
In de productie-industrie spelen grote tandwielen een cruciale rol in verschillende toepassingen, zoals zware machines, windturbines en industriële apparatuur. Om hun duurzaamheid en prestaties te garanderen, is het essentieel om een hardingsproces op de tandwieltanden toe te passen. Een van de meest effectieve methoden om tand-voor-tand verharding in grote tandwielen te bereiken, is door middel van inductieverwarming.
Inductieverwarming is een proces dat gebruik maakt van elektromagnetische inductie om het oppervlak van de tandwieltanden snel te verwarmen. Door een hoogfrequente wisselstroom op een spoel aan te leggen, wordt een magnetisch veld opgewekt, dat wervelstromen in het tandoppervlak van de tandwielen induceert. Deze wervelstromen zorgen voor plaatselijke verwarming, waardoor een nauwkeurige en gecontroleerde verharding van elke individuele tand mogelijk is.
Tand-voor-tand harden met behulp van inductieverwarming biedt verschillende voordelen ten opzichte van andere hardingsmethoden. Ten eerste zorgt het voor een uniforme hardheidsverdeling over de tandwieltanden, wat resulteert in een verbeterde slijtvastheid en draagvermogen. Dit is vooral cruciaal voor grote tandwielen die worden blootgesteld aan zware belastingen en zware bedrijfsomstandigheden.
Ten tweede maakt inductieverwarming selectieve verharding mogelijk, wat betekent dat alleen de tandwieltanden worden verwarmd, terwijl de rest van het tandwiel relatief onaangetast blijft. Dit minimaliseert het risico op vervorming of kromtrekken, wat kan optreden bij andere warmtebehandelingsmethoden waarbij de hele uitrusting wordt verwarmd. De nauwkeurige controle over het verwarmingsproces maakt een doelgerichte uitharding mogelijk, wat resulteert in een hoogwaardige, vormvaste tandwieloverbrenging.
Inductieharden van kleine, middelgrote en grote tandwielen wordt gedaan met behulp van een tand-voor-tand-techniek of een omcirkelingsmethode. Afhankelijk van de tandwielgrootte, het vereiste hardheidspatroon en de geometrie worden tandwielen inductiegehard door het hele tandwiel te omringen met een spoel (zogenaamde “spinharding van tandwielen”), of bij grotere tandwielen door ze ‘tand voor tand’ te verwarmen. , waar een nauwkeuriger verhardingsresultaat kan worden bereikt, hoewel het proces veel langzamer is.
Tand-voor-tand verharden van grote tandwielen
De tand-voor-tand-methode kan op twee alternatieve manieren worden uitgevoerd:
“tip voor tip” past een single-shot verwarmingsmodus of scanmodus toe, een inductor omringt het lichaam van een enkele tand. Deze methode wordt zelden gebruikt omdat deze niet de vereiste vermoeiings- en slagsterkte biedt.
Een meer populaire ‘gap-by-gap’-hardingstechniek past alleen een scanmodus toe. Het vereist dat de inductor symmetrisch tussen twee flanken van aangrenzende tanden wordt geplaatst. De scansnelheden van de inductor liggen doorgaans tussen 6 mm/sec en 9 mm/sec.
Er worden twee scantechnieken gebruikt:
– de inductor staat stil en het tandwiel is beweegbaar
– het tandwiel staat stil en de inductor is beweegbaar (populairder bij het harden van grote tandwielen)
De inductiehardende inductor
De geometrie van de inductor hangt af van de vorm van de tanden en het vereiste hardheidspatroon. Inductoren kunnen worden ontworpen om alleen de wortel en/of flank van de tand te verwarmen, waardoor de punt en de tandkern zacht, taai en ductiel blijven.
Simulatie helpt oververhitting te voorkomen
Bij het ontwikkelen van tand-voor-tand tandwielhardingsprocessen moet bijzondere aandacht worden besteed aan elektromagnetische eind-/randeffecten en de mogelijkheid om het vereiste patroon in de tandwieleindgebieden te creëren.
Bij het scannen van een tandwieltand wordt de temperatuur vrij gelijkmatig verdeeld binnen de tandwielwortels en flanken. Tegelijkertijd moet, omdat de wervelstroom een retourpad door de flank en vooral door de tandpunt maakt, de juiste zorg worden besteed om oververhitting van de tandpuntgebieden te voorkomen, vooral aan het begin en aan het einde van de scanharding. . Een simulatie kan helpen deze ongewenste effecten te voorkomen voordat het proces wordt ontwikkeld.
Simulatie voorbeeld
Tand-voor-tandwiel verhardingsbehuizing scannen op 12 kHz.
Sproeikoeling wordt ook gesimuleerd, maar is niet zichtbaar in de resultaatafbeeldingen. Er wordt een koeleffect uitgeoefend op de boven- en zijvlakken van de twee tanden, en de koelzone wordt verplaatst naar aanleiding van de inductor.
3D gehard profiel in grijze kleur:
2D Gehard profiel verticale slice: Met CENOS kunt u eenvoudig visualiseren hoe het geharde profiel dieper wordt als het vermogen niet wordt verminderd of uitgeschakeld aan het einde van de versnelling. 
Stroomdichtheid op tandwiel:
Bovendien biedt inductieverwarming snelle verwarmings- en afkoelsnelheden, waardoor de totale verwerkingstijd wordt verkort in vergelijking met conventionele methoden. Dit is vooral voordelig voor grote tandwielen, omdat het de productie-efficiëntie helpt verbeteren en de kosten verlaagt.
Om tand-voor-tand verharding van grote tandwielen te bereiken met behulp van inductieverwarming, is gespecialiseerde apparatuur vereist. Het inductieverwarmingssysteem bestaat doorgaans uit een voeding, een spoel of inductor en een koelsysteem. Het tandwiel wordt in de spoel geplaatst en de voeding wordt geactiveerd om de benodigde warmte te genereren. De procesparameters, zoals vermogen, frequentie en verwarmingstijd, worden zorgvuldig gecontroleerd om het gewenste hardheidsprofiel te bereiken.
Concluderend is het tand-voor-tand harden van grote tandwielen met behulp van inductieverwarming een zeer effectieve en efficiënte methode. Het zorgt voor een uniforme hardheidsverdeling, selectieve harding en snelle verwerkingstijden, wat resulteert in hoogwaardige, duurzame tandwielen. Als u betrokken bent bij de productie van grote tandwielen, kan het overwegen van de implementatie van inductieverwarming voor tand-voor-tand verharding de prestaties en levensduur van uw producten aanzienlijk verbeteren.
