Enduriment per inducció: aplicació, procés físic, tipus i mètodes d'enduriment

Aquest article es centrarà en l'enduriment per inducció, un dels tipus de tractament tèrmic dels metalls que ofereix la possibilitat de transformacions de fase, és a dir, la transformació de la perlita en austenita. Les peces d'acer, a causa de l'enduriment per inducció, adquireixen propietats mecàniques més elevades, ja que la qualitat de l'acer augmenta significativament com a conseqüència d'aquest tractament.

Així, per al tractament tèrmic dels metalls, amb la finalitat del seu enduriment superficial, utilitzen calefacció per inducció... La tecnologia permet escollir diferents profunditats de la capa endurida, a més, el procés s'automatitza fàcilment, per això aquest mètode es considera progressista. És possible solidificar peces amb diferents formes.

L'enduriment per inducció superficial és de dos tipus: superficial i a granel.

Enduriment superficial amb escalfament superficial, això fa que la peça s'escalfi a la temperatura d'enduriment fins a la profunditat de la capa endurida, mentre que el nucli es manté intacte. El temps d'escalfament és d'1,5 a 20 segons, la velocitat de calefacció és de 30 a 300 ° C per segon.

L'enduriment del volum de la superfície es caracteritza per l'escalfament d'una capa més gran que una capa amb una estructura martensítica, això és un escalfament profund. L'acer es recuita a una profunditat inferior al gruix de la capa escalfada, que es determina per l'enduriment de l'acer.

En zones profundes més profundes que l'estructura martensítica, que s'escalfen a la temperatura de solidificació, es formen zones solidificades amb l'estructura de sorbitol o troostita solidificat. El temps de curat augmenta a 20-100 segons, la velocitat d'escalfament disminueix a 2-10 ° C per segon en comparació amb el curat superficial.

Els eixos, engranatges, creus, etc. de gran resistència estan sotmesos a un enduriment superficial volumètric. La principal diferència entre la calefacció per inducció i altres mètodes de calefacció és l'alliberament de calor directament al volum de la peça.

Bàsicament el procés és el següent. La part endurida es col·loca a l'inductor, que s'alimenta amb corrent altern. Un camp magnètic variable indueix un EMF Els corrents de Foucault es produeixen a la capa superficial de la peça de treball, escalfant la peça. Aquestes zones, que es veuen afectades per un camp magnètic altern, s'escalfen a altes temperatures.

La velocitat de calefacció és alta i hi ha una opció per a la calefacció local. La densitat de corrent és més alta a la superfície de la peça a causa de l'efecte de la superfície, per la qual cosa l'escalfament només és possible a la profunditat requerida. El nucli s'escalfa lleugerament.El 87% de la potència transmesa pels corrents de Foucault de la peça es troba a la profunditat de penetració.

Com que la profunditat de penetració del corrent és diferent a diferents temperatures del metall, el procés té lloc en diverses etapes. En primer lloc, la capa superficial del metall fred s'escalfa ràpidament, després la capa s'escalfa més profundament i la primera capa no s'escalfa tan ràpidament, i després la tercera capa s'escalfa.

En el procés d'escalfament de cadascuna de les capes, la velocitat d'escalfament de cada capa disminueix amb la pèrdua de propietats magnètiques de la capa corresponent. És a dir, la calor es propaga a causa dels canvis en les propietats magnètiques del metall de capa en capa. Es tracta d'un escalfament actiu per corrent, que dura literalment segons.

L'escalfament per inducció, depenent de la distribució de la temperatura a la secció de la peça, difereix de l'escalfament per conducció tèrmica.A la capa escalfada, la temperatura és significativament més alta que al centre, hi ha una forta caiguda, ja que a la part central de la part, les propietats magnètiques encara no es perden fins que el corrent actiu exterior ja ha sobreescalfat el metall. En canviar la freqüència del corrent i la durada de l'escalfament, la peça s'escalfa a la profunditat requerida.

El disseny de l'inductor sol determinar la qualitat de solidificació de la peça. L'inductor està fet de tubs de coure per on es fa passar aigua per refredar-lo. Es manté una certa distància, mesurada en mil·límetres, entre l'inductor i la peça, i la mateixa per tots els costats.

L'extinció es fa de diverses maneres, depenent de la forma i la mida de la peça, així com dels requisits d'extinció. Primer s'escalfen les peces petites i després es refreden.En la refrigeració de la dutxa, un medi de refrigeració com l'aigua s'alimenta a través dels forats de l'inductor. Si la peça és llarga, l'inductor es mou al llarg d'ella durant l'extinció i l'aigua s'alimenta pels forats de la dutxa després del seu moviment. És un mètode de curat seqüencial continu.

En el curat seqüencial continu, l'inductor es mou a una velocitat de 3 a 30 mm per segon i parts de la peça cauen successivament al seu camp magnètic. Com a resultat, la peça s'escalfa i es refreda successivament, secció per secció. D'aquesta manera, les parts individuals de la peça de treball també es poden endurir si és necessari, per exemple, els cargols del cigonyal o les dents d'una roda dentada gran. Les eines d'automatització us permeten alinear la peça de manera uniforme i moure l'inductor amb alta precisió.

Depenent de la marca d'acer i del mètode del seu pretractament, les propietats després de l'enduriment són diferents. Els modes de calefacció per inducció, refrigeració i temperat baix també afecten els resultats.

A diferència de l'enduriment convencional, l'enduriment per inducció fa que l'acer 1-2 HRC sigui més dur, més fort, redueix menys duresa i augmenta el límit de resistència. Això es deu a la mòlta dels grans d'austenita.

Una alta velocitat d'escalfament condueix a un augment dels centres de transformació de perlita-austenita. El gra d'austenita inicial resulta ser petit, el creixement no es produeix a causa de l'alta velocitat d'escalfament i la manca d'exposició.

Els cristalls de martensita són més petits. El gra d'austenita és de 12-15 punts. Quan s'utilitzen acers amb poca tendència a créixer grans austenítics, s'obté un gra fi.Com a resultat d'una millor qualitat s'obtenen peces amb una estructura inicial lleugerament dispersa.

Com a conseqüència de la distribució de les tensions residuals, el límit de resistència augmenta. Els esforços de compressió residuals estan presents a la capa endurida, mentre que els esforços de tracció estan presents fora d'ella. Les fallades per fatiga estan relacionades amb les tensions de tracció. Les tensions de compressió debilitaran les forces de tracció destructives sota l'acció de forces externes durant el funcionament de la peça. És per això que el límit de resistència augmenta com a resultat de l'enduriment per inducció.

La importància decisiva en l'enduriment per inducció són: velocitat d'escalfament, velocitat de refredament, mode d'enduriment a baixes temperatures.