Procés de superfície d’enduriment per inducció

Aplicacions del procés de superfície d’enduriment per inducció

Què és l’enduriment per inducció?

Indució d'enduriment és una forma de tractament tèrmic en què una part metàl·lica amb un contingut suficient de carboni s’escalfa al camp d’inducció i es refreda ràpidament. Això augmenta tant la duresa com la fragilitat de la peça. La calefacció per inducció us permet tenir una calefacció localitzada a una temperatura predeterminada i permet controlar amb precisió el procés d’enduriment. Així, es garanteix la repetibilitat del procés. Normalment, l’enduriment per inducció s’aplica a les peces metàl·liques que necessiten una gran resistència al desgast de la superfície, mantenint al mateix temps les seves propietats mecàniques. Després d’aconseguir el procés d’enduriment per inducció, la peça metàl·lica s’ha d’apagar amb aigua, oli o aire per obtenir propietats específiques de la capa superficial.

procés superficial d’enduriment per inducció

Indució d'enduriment és un mètode d’enduriment ràpid i selectiu de la superfície d’una peça metàl·lica. Una bobina de coure que porta un nivell significatiu de corrent altern es col·loca a prop (sense tocar) de la peça. La calor es genera a la superfície i prop de la superfície per corrents de Foucault i pèrdues d’histèresi. El refredament, generalment a base d’aigua amb addició com un polímer, es dirigeix ​​cap a la peça o queda submergit. Això transforma l'estructura en martensita, que és molt més dura que l'estructura anterior.

Un tipus modern i popular d’equips d’enduriment per inducció s’anomena escàner. La peça es manté entre centres, es gira i es fa passar per una bobina progressiva que proporciona calor i calma. L'apagat es dirigeix ​​per sota de la bobina, de manera que qualsevol àrea determinada de la peça es refreda ràpidament immediatament després de l'escalfament. El nivell de potència, el temps de permanència, la velocitat d’escaneig (alimentació) i altres variables de procés són controlats amb precisió per un ordinador.

Procés d’enduriment de caixes que s’utilitza per augmentar la resistència al desgast, la duresa superficial i la vida a la fatiga mitjançant la creació d’una capa superficial endurida mantenint una microestructura del nucli no afectada.

Indució d'enduriment s’utilitza per augmentar les propietats mecàniques dels components ferrosos en una àrea específica. Les aplicacions típiques són el tren motriu, la suspensió, els components del motor i els estampats. L'enduriment per inducció és excel·lent en la reparació de reclamacions de garantia / falles de camp. Els avantatges principals són la millora de la resistència, la fatiga i la resistència al desgast en una zona localitzada sense haver de redissenyar el component.

Processos i indústries que es poden beneficiar de l’enduriment per inducció:

  • Tractament tèrmic

  • Enduriment de la cadena

  • Enduriment de tubs i canonades

  • Construcció naval

  • aeroespacial

  • ferrocarril

  • Automotor

  • Energies renovables

Avantatges de l’enduriment per inducció:

Afavorit per a components que estan sotmesos a càrregues pesades. La inducció proporciona una duresa superficial elevada amb un estoig profund capaç de manejar càrregues extremadament elevades. La resistència a la fatiga s’incrementa mitjançant el desenvolupament d’un nucli tou envoltat per una capa exterior extremadament resistent. Aquestes propietats són desitjables per a les parts que experimenten càrregues torsionals i les superfícies que experimenten forces d’impacte. El processament d’inducció es realitza d’una part a la vegada permetent un moviment dimensional molt previsible d’una peça a l’altra.

  • Control precís de la temperatura i la profunditat d’enduriment

  • Calefacció controlada i localitzada

  • Fàcilment integrat a les línies de producció

  • Procés ràpid i repetible

  • Cada peça es pot endurir mitjançant paràmetres optimitzats precisos

  • Procés energèticament eficient

Components d'acer i d'acer inoxidable que es poden endurir amb inducció:

Fixacions, brides, engranatges, coixinets, tubs, rodes interiors i exteriors, cigonyals, arbres de lleves, jous, eixos de transmissió, eixos de sortida, eixos, barres de torsió, anells de gir, filferro, vàlvules, trepants de roca, etc.

Augment de la resistència al desgast

Hi ha una correlació directa entre la duresa i la resistència al desgast. La resistència al desgast d’una peça augmenta significativament amb l’enduriment per inducció, suposant que l’estat inicial del material fos recuit o tractat en un estat més suau.

Augment de la resistència i la fatiga a causa de l'estrès de compressió residual i de nucli tou a la superfície

L'esforç de compressió (generalment considerat com un atribut positiu) és el resultat de que l'estructura endurida a prop de la superfície ocupa una mica més de volum que l'estructura del nucli i anterior.

Les parts es poden temperar després Endurecimiento de la inducción per ajustar el nivell de duresa, segons es desitgi

Com passa amb qualsevol procés que produeix una estructura martensítica, el tremp reduirà la duresa i disminuirà la fragilitat.

Funda profunda amb nucli resistent

La profunditat típica del cas és de 030 "- 120", que és més profunda de mitjana que els processos com la carburació, la carbonitruració i diverses formes de nitruració realitzades a temperatures subcrítiques. Per a determinats projectes, com ara eixos, o peces que encara són útils fins i tot després que s'hagi desgastat molt de material, la profunditat de la caixa pot arribar fins a ½ polzada o més.

Procés d'enduriment selectiu sense emmascarament

Les zones amb post-soldadura o post-mecanitzat es mantenen suaus; molt pocs altres processos de tractament tèrmic són capaços d'aconseguir-ho.

Distorsió relativament mínima

Exemple: un eix de 1 "Ø x 40" de llarg, que té dos pernils espaiats de manera uniforme, cadascun de 2 "de llargada que requereix suport d'una càrrega i resistència al desgast. L’enduriment per inducció es realitza només en aquestes superfícies, amb una longitud total de 4 ”. Amb un mètode convencional (o si la inducció endurís tota la longitud per a aquesta qüestió), hi hauria significativament més deformació.

Permet l’ús d’acers de baix cost com el 1045

L’acer més popular que s’utilitza per a les peces que s’endureixen per inducció és el 1045. Es pot mecanitzar fàcilment, de baix cost i, a causa d’un contingut de carboni del 0.45% nominal, pot endurir-se per inducció a 58 HRC +. També presenta un risc relativament baix d’esquerdes durant el tractament. Altres materials populars per a aquest procés són 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 i diversos ferros.

Limitacions de l’enduriment per inducció

Requereix una bobina d’inducció i eines relacionades amb la geometria de la peça

Atès que la distància d'acoblament de la peça a la bobina és fonamental per a l'eficiència de la calefacció, cal seleccionar acuradament la mida i el contorn de la bobina. Tot i que la majoria de tractadors tenen un arsenal de bobines bàsiques per escalfar formes rodones com eixos, passadors, corrons, etc., alguns projectes poden requerir una bobina personalitzada, que a vegades costa milers de dòlars. En projectes de volum mitjà o alt, l’avantatge d’un cost reduït del tractament per peça pot compensar fàcilment el cost de la bobina. En altres casos, els avantatges tècnics del procés poden superar els problemes de costos. En cas contrari, per a projectes de baix volum, el cost de la bobina i de l’eina sol fer que el procés no sigui pràctic si s’ha de construir una nova bobina. La peça també s'ha de recolzar d'alguna manera durant el tractament. Córrer entre centres és un mètode popular per a les peces de tipus eix, però en molts altres casos s’han d’utilitzar eines personalitzades.

Major probabilitat d’esquerdes en comparació amb la majoria de processos de tractament tèrmic

Això es deu al ràpid escalfament i apagat, també a la tendència a crear punts calents a les vores / vores com ara: claus, ranures, forats creuats, fils.

Distorsió amb enduriment per inducció

Els nivells de distorsió solen ser superiors als processos com la nitruració de ions o gasos, a causa de la ràpida calor / atenuació i la transformació martensítica resultant. Dit això, l’enduriment per inducció pot produir menys distorsió que el tractament tèrmic convencional, sobretot quan només s’aplica a una àrea seleccionada.

Limitacions de materials amb enduriment per inducció

Ja que el procés d’enduriment d’inducció normalment no implica difusió de carboni o altres elements, el material ha de contenir prou carboni juntament amb altres elements per proporcionar una resistència que suporti la transformació martensítica fins al nivell de duresa desitjat. Normalment, això significa que el carboni està en el rang del 0.40% +, produint una duresa de 56 a 65 HRC. Es poden utilitzar materials amb menys carboni com el 8620 amb una reducció resultant de la duresa assolible (40-45 HRC en aquest cas). Normalment no s’utilitzen acers com 1008, 1010, 12L14, 1117 a causa del limitat augment de duresa que es pot aconseguir.

Detalls del procés de superfície d’enduriment per inducció

Indució d'enduriment és un procés utilitzat per a l’enduriment superficial de l’acer i altres components d’aliatge. Les parts a tractar tèrmicament es col·loquen dins d’una bobina de coure i després s’escalfen per sobre de la seva temperatura de transformació aplicant un corrent altern a la bobina. El corrent altern de la bobina indueix un camp magnètic altern dins de la peça que fa que la superfície exterior de la peça s’escalfi a una temperatura superior al rang de transformació.

Els components s’escalfen per mitjà d’un camp magnètic altern a una temperatura dins o per sobre del rang de transformació seguit d’apagat immediat. És un procés electromagnètic que utilitza una bobina d’inductor de coure, que s’alimenta d’un corrent a una freqüència i un nivell de potència específics.