Pengerasan induksi — aplikasi, proses fisik, jenis dan metode pengerasan

Artikel ini akan fokus pada pengerasan induksi - salah satu jenis perlakuan panas logam yang memberikan kemungkinan transformasi fasa, yaitu transformasi perlit menjadi austenit. Bagian baja, karena pengerasan induksi, memperoleh sifat mekanik yang lebih tinggi, karena kualitas baja meningkat secara signifikan sebagai akibat dari perlakuan tersebut.

Jadi, untuk perlakuan panas logam, dengan tujuan pengerasan permukaannya, mereka menggunakan pemanasan induksi... Teknologi ini memungkinkan Anda untuk memilih kedalaman yang berbeda dari lapisan yang mengeras, selain itu, prosesnya mudah diotomatisasi, itulah sebabnya metode ini dianggap progresif. Dimungkinkan untuk memadatkan bagian dengan bentuk yang berbeda.

Pengerasan induksi permukaan terdiri dari dua jenis: permukaan dan permukaan curah.

Pengerasan permukaan dengan pemanasan permukaan, hal ini mengakibatkan benda kerja dipanaskan hingga suhu pengerasan hingga kedalaman lapisan yang mengeras, sedangkan inti tetap utuh. Waktu pemanasan dari 1,5 hingga 20 detik, kecepatan pemanasan dari 30 hingga 300 ° C per detik.

Pengerasan volume permukaan ditandai dengan pemanasan lapisan yang lebih besar dari lapisan dengan struktur martensit, ini adalah pemanasan yang dalam. Baja dianil hingga kedalaman kurang dari ketebalan lapisan yang dipanaskan, yang ditentukan oleh pengerasan baja.

Di zona dalam yang lebih dalam dari struktur martensitik, yang dipanaskan hingga suhu pemadatan, terbentuk zona pemadatan dengan struktur sorbitol atau troostit yang dipadatkan. Waktu pengerasan meningkat menjadi 20-100 detik, laju pemanasan menurun hingga 2-10 ° C per detik dibandingkan dengan pengerasan permukaan.

Gandar tugas berat, roda gigi, persilangan, dll. mengalami pengerasan permukaan volumetrik. Perbedaan utama antara pemanasan induksi dan metode pemanasan lainnya adalah pelepasan panas langsung ke volume benda kerja.

Pada dasarnya prosesnya adalah sebagai berikut. Bagian yang mengeras ditempatkan di induktor, yang ditenagai oleh arus bolak-balik. Medan magnet variabel menginduksi EMF arus eddy terjadi pada lapisan permukaan benda kerja, memanaskan benda kerja. Area ini, yang dipengaruhi oleh medan magnet bolak-balik, dipanaskan hingga suhu tinggi.

Kecepatan pemanasannya tinggi dan ada opsi untuk pemanasan lokal. Kepadatan arus lebih tinggi pada permukaan benda kerja karena efek permukaan, itulah sebabnya pemanasan hanya mungkin dilakukan pada kedalaman yang diperlukan. Inti memanas sedikit.87% daya yang ditransmisikan oleh arus eddy benda kerja berada di kedalaman penetrasi.

Karena kedalaman penetrasi saat ini berbeda pada suhu logam yang berbeda, proses berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama-tama, lapisan permukaan logam dingin dipanaskan dengan cepat, kemudian lapisan dipanaskan lebih dalam dan lapisan pertama tidak dipanaskan lebih cepat, kemudian lapisan ketiga dipanaskan.

Dalam proses pemanasan setiap lapisan, laju pemanasan setiap lapisan berkurang dengan hilangnya sifat magnetik lapisan yang sesuai. Artinya, panas menyebar karena perubahan sifat magnetik logam dari lapisan ke lapisan. Ini adalah pemanasan aktif dengan arus, ini berlangsung dalam hitungan detik.

Pemanasan induksi, tergantung pada distribusi suhu di bagian benda kerja, berbeda dengan pemanasan konduksi termal... Di lapisan yang dipanaskan, suhunya jauh lebih tinggi daripada di tengah, terjadi penurunan tajam, karena di bagian tengah sebagian, sifat magnetiknya masih belum hilang sampai arus aktif luar telah memanaskan logam secara berlebihan. Dengan mengubah frekuensi arus dan durasi pemanasan, benda kerja dipanaskan hingga kedalaman yang dibutuhkan.

Desain induktor biasanya menentukan kualitas pemadatan bagian tersebut. Induktor terbuat dari tabung tembaga tempat air dilewatkan untuk mendinginkannya. Jarak tertentu, diukur dalam satuan milimeter, dipertahankan antara induktor dan bagian, dan sama di semua sisi.

Quenching dilakukan dengan berbagai cara, tergantung pada bentuk dan ukuran part, serta kebutuhan quenching. Bagian-bagian kecil dipanaskan terlebih dahulu dan kemudian didinginkan.Dalam shower cooling, media pendingin seperti air dialirkan melalui lubang di induktor. Jika bagiannya panjang, induktor bergerak sepanjang itu selama pendinginan dan air dialirkan melalui lubang pancuran setelah gerakannya. Ini adalah metode penyembuhan berurutan yang berkelanjutan.

Dalam curing berurutan terus menerus, induktor bergerak dengan kecepatan 3 hingga 30 mm per detik dan sebagian bagian jatuh berturut-turut ke dalam medan magnetnya. Hasilnya, bagian tersebut secara berturut-turut, bagian demi bagian, dipanaskan dan didinginkan. Dengan cara ini, bagian individu benda kerja juga dapat dikeraskan jika perlu, misalnya jurnal poros engkol atau gigi roda gigi besar. Alat otomatisasi memungkinkan Anda menyelaraskan bagian secara merata dan memindahkan induktor dengan presisi tinggi.

Tergantung pada merek baja dan metode pretreatmentnya, sifat setelah pengerasan berbeda. Mode pemanasan induksi, pendinginan, dan temper rendah juga memengaruhi hasil.

Tidak seperti pengerasan konvensional, pengerasan induksi membuat baja 1-2 HRC lebih keras, lebih kuat, mengurangi ketangguhan dan meningkatkan batas daya tahan. Hal ini disebabkan penggilingan butir austenit.

Tingkat pemanasan yang tinggi menyebabkan peningkatan pusat transformasi perlit-austenit. Butir austenit awal ternyata kecil, pertumbuhan tidak terjadi karena laju pemanasan yang tinggi dan kurangnya pemaparan.

Kristal martensit lebih kecil. Butir austenit adalah 12-15 poin. Saat menggunakan baja dengan sedikit kecenderungan untuk menumbuhkan butiran austenitik, diperoleh butiran halus.Bagian dengan struktur awal yang sedikit tersebar diperoleh sebagai hasil dari kualitas yang lebih baik.

Sebagai hasil dari distribusi tegangan sisa, batas daya tahan meningkat. Tegangan tekan sisa ada di lapisan yang mengeras, sedangkan tegangan tarik ada di luarnya. Kegagalan kelelahan terkait dengan tegangan tarik. Tegangan tekan akan melemahkan gaya tarik destruktif di bawah aksi gaya eksternal selama pengoperasian bagian tersebut. Inilah sebabnya mengapa batas daya tahan meningkat akibat pengerasan induksi.

Kepentingan yang menentukan dalam pengerasan induksi adalah: laju pemanasan, laju pendinginan, mode pengerasan pada suhu rendah.