การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ — การใช้งาน กระบวนการทางกายภาพ ประเภท และวิธีการชุบแข็ง

บทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ ซึ่งเป็นหนึ่งในประเภทของการอบชุบด้วยความร้อนของโลหะที่ให้ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนเฟส นั่นคือ การเปลี่ยนรูปของเพิร์ลไลต์เป็นออสเทนไนต์ ชิ้นส่วนเหล็ก เนื่องจากการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำทำให้ได้รับคุณสมบัติเชิงกลที่สูงขึ้น เนื่องจากคุณภาพของเหล็กเพิ่มขึ้นอย่างมากอันเป็นผลมาจากการบำบัดดังกล่าว

ดังนั้นสำหรับการรักษาความร้อนของโลหะโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้พื้นผิวแข็งพวกเขาจึงใช้ ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ... เทคโนโลยีนี้ช่วยให้คุณเลือกความลึกต่างๆ ของชั้นชุบแข็ง นอกจากนี้ กระบวนการยังเป็นไปโดยอัตโนมัติอย่างง่ายดายซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมวิธีนี้ ถือว่ามีความก้าวหน้า เป็นไปได้ที่จะทำให้ชิ้นส่วนที่มีรูปร่างแตกต่างกันแข็งตัว

การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำพื้นผิวมีสองประเภท: พื้นผิวและพื้นผิวจำนวนมาก

การชุบแข็งพื้นผิวด้วยการให้ความร้อนที่พื้นผิว ส่งผลให้ชิ้นงานได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิการชุบแข็งจนถึงระดับความลึกของชั้นชุบแข็ง ในขณะที่แกนยังคงสภาพเดิม เวลาในการทำความร้อนอยู่ที่ 1.5 ถึง 20 วินาที ความเร็วในการทำความร้อนอยู่ที่ 30 ถึง 300 ° C ต่อวินาที

การชุบแข็งปริมาตรของพื้นผิวนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยการให้ความร้อนของชั้นที่ใหญ่กว่าชั้นที่มีโครงสร้างแบบมาร์เทนซิติก ซึ่งเป็นการให้ความร้อนแบบลึก เหล็กถูกหลอมให้ลึกน้อยกว่าความหนาของชั้นความร้อนซึ่งกำหนดโดยการชุบแข็งของเหล็ก

ในโซนลึกที่ลึกกว่าโครงสร้างมาร์เทนซิติก ซึ่งได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิการแข็งตัว โซนที่แข็งตัวด้วยโครงสร้างของซอร์บิทอลที่แข็งตัวหรือโทรสไทต์จะก่อตัวขึ้น เวลาในการบ่มเพิ่มขึ้นเป็น 20-100 วินาที อัตราการให้ความร้อนลดลงเป็น 2-10 °C ต่อวินาที เมื่อเทียบกับการบ่มพื้นผิว

เพลา เกียร์ กากบาท ฯลฯ ที่ใช้งานหนักต้องผ่านการชุบผิวแข็งตามปริมาตร ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำกับวิธีการให้ความร้อนแบบอื่นๆ คือการปล่อยความร้อนโดยตรงไปยังปริมาตรของชิ้นงาน

โดยพื้นฐานแล้วกระบวนการมีดังนี้ ส่วนที่ชุบแข็งจะอยู่ในตัวเหนี่ยวนำซึ่งขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ สนามแม่เหล็กที่แปรผัน ทำให้เกิด EMF กระแสน้ำวนเกิดขึ้นในชั้นผิวของชิ้นงาน ทำให้ชิ้นงานร้อนขึ้น พื้นที่เหล่านี้ซึ่งได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กสลับ จะถูกทำให้ร้อนจนมีอุณหภูมิสูง

ความเร็วในการทำความร้อนสูงและมีตัวเลือกสำหรับการทำความร้อนในพื้นที่ ความหนาแน่นกระแสจะสูงขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานเนื่องจากผลกระทบจากพื้นผิว ซึ่งเป็นสาเหตุที่การให้ความร้อนทำได้จนถึงความลึกที่ต้องการเท่านั้น แกนร้อนขึ้นเล็กน้อย87% ของกำลังที่ส่งโดยกระแสไหลวนของชิ้นงานอยู่ที่ความลึกของการเจาะ

เนื่องจากความลึกของการเจาะกระแสไฟฟ้าจะแตกต่างกันตามอุณหภูมิต่างๆ ของโลหะ กระบวนการนี้จึงเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ประการแรก ชั้นผิวของโลหะเย็นจะถูกให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว จากนั้นชั้นจะถูกให้ความร้อนลึกลงไป และชั้นแรกจะไม่ถูกทำให้ร้อนอย่างรวดเร็วต่อไป จากนั้นชั้นที่สามจะถูกทำให้ร้อน

ในกระบวนการให้ความร้อนแก่แต่ละชั้น อัตราการให้ความร้อนของแต่ละชั้นจะลดลงพร้อมกับการสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กของชั้นที่สอดคล้องกัน นั่นคือการแพร่กระจายความร้อนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของโลหะจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง นี่คือความร้อนที่ใช้งานอยู่โดยปัจจุบันซึ่งกินเวลาไม่กี่วินาที

การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับการกระจายอุณหภูมิในส่วนของชิ้นงานซึ่งแตกต่างจากการให้ความร้อนโดยการนำความร้อน ในชั้นอุ่น อุณหภูมิจะสูงกว่าตรงกลางอย่างมีนัยสำคัญมีการลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากในส่วนกลางของ ส่วนคุณสมบัติทางแม่เหล็กจะไม่สูญหายไปจนกว่ากระแสที่ใช้งานอยู่ภายนอกจะทำให้โลหะร้อนเกินไป โดยการเปลี่ยนความถี่ของกระแสไฟฟ้าและระยะเวลาการให้ความร้อน ชิ้นงานจะถูกให้ความร้อนจนถึงระดับความลึกที่ต้องการ

การออกแบบตัวเหนี่ยวนำมักจะกำหนดคุณภาพการแข็งตัวของชิ้นส่วน ตัวเหนี่ยวนำทำจากท่อทองแดงซึ่งน้ำไหลผ่านเพื่อทำให้เย็นลง ระยะทางที่กำหนดซึ่งวัดเป็นหน่วยมิลลิเมตรจะคงไว้ระหว่างตัวเหนี่ยวนำและชิ้นส่วน และเท่ากันทุกด้าน

การชุบแข็งทำได้หลายวิธี ขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของชิ้นส่วน รวมถึงข้อกำหนดในการชุบแข็ง ชิ้นส่วนขนาดเล็กจะได้รับความร้อนก่อนแล้วจึงระบายความร้อนในการระบายความร้อนด้วยฝักบัว สารทำความเย็น เช่น น้ำ จะถูกป้อนผ่านรูในตัวเหนี่ยวนำ หากชิ้นส่วนมีความยาว ตัวเหนี่ยวนำจะเคลื่อนที่ไปตามชิ้นส่วนในระหว่างการดับ และน้ำจะถูกป้อนผ่านรูฝักบัวหลังจากการเคลื่อนไหว เป็นวิธีการบ่มอย่างต่อเนื่อง

ในการบ่มต่อเนื่องแบบต่อเนื่อง ตัวเหนี่ยวนำจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 3 ถึง 30 มม. ต่อวินาที และบางส่วนของชิ้นส่วนจะตกลงไปในสนามแม่เหล็กอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้ชิ้นส่วนต่อเนื่อง ทีละส่วน อุ่นและเย็น ด้วยวิธีนี้ ชิ้นงานแต่ละชิ้นสามารถชุบแข็งได้หากจำเป็น เช่น แกนเพลาข้อเหวี่ยงหรือฟันเฟืองขนาดใหญ่ เครื่องมืออัตโนมัติช่วยให้คุณจัดตำแหน่งชิ้นส่วนให้เท่ากันและย้ายตัวเหนี่ยวนำด้วยความแม่นยำสูง

คุณสมบัติหลังจากการชุบแข็งจะแตกต่างกันไปตามยี่ห้อของเหล็กและวิธีการปรับสภาพ การเหนี่ยวนำความร้อน การทำความเย็น และโหมดการแบ่งเบาบรรเทาต่ำยังส่งผลต่อผลลัพธ์อีกด้วย

การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำทำให้เหล็กแข็งขึ้น 1-2 HRC แข็งขึ้น แข็งแรงขึ้น ลดความเหนียวน้อยลง และเพิ่มขีดจำกัดความทนทาน ซึ่งแตกต่างจากการชุบแข็งทั่วไป นี่เป็นเพราะการบดของเมล็ดออสเทนไนท์

อัตราการให้ความร้อนสูงทำให้ศูนย์กลางการเปลี่ยนแปลงของเพิร์ลไลต์-ออสเทนไนต์เพิ่มขึ้น เม็ดออสเทนไนท์เริ่มต้นมีขนาดเล็กการเจริญเติบโตไม่เกิดขึ้นเนื่องจากอัตราการให้ความร้อนสูงและการขาดแสง

ผลึกมาร์เทนไซต์มีขนาดเล็กกว่า เม็ดออสเทนไนท์อยู่ที่ 12-15 คะแนน เมื่อใช้เหล็กกล้าที่มีแนวโน้มน้อยในการเกิดเกรนออสเทนนิติก จะได้เกรนละเอียดชิ้นส่วนที่มีโครงสร้างเริ่มต้นกระจัดกระจายเล็กน้อยเป็นผลมาจากคุณภาพที่ดีขึ้น

อันเป็นผลมาจากการกระจายความเค้นตกค้าง ขีดจำกัดความอดทนจะเพิ่มขึ้น ความเค้นอัดตกค้างอยู่ในชั้นที่ชุบแข็ง ในขณะที่ความเค้นดึงมีอยู่ภายนอก ความล้มเหลวของความล้าเกี่ยวข้องกับความเค้นดึง แรงอัดจะทำให้แรงดึงทำลายลดลงภายใต้การกระทำของแรงภายนอกระหว่างการทำงานของชิ้นส่วน นี่คือสาเหตุที่ขีดจำกัดความทนทานเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ

ความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำคือ: อัตราการให้ความร้อน อัตราการเย็นตัว โหมดการชุบแข็งที่อุณหภูมิต่ำ