התקשות אינדוקציה - יישום, תהליך פיזי, סוגי ושיטות התקשות

מאמר זה יתמקד בהתקשות אינדוקציה - אחד מסוגי הטיפול בחום של מתכות המספק את האפשרות של טרנספורמציות פאזה, כלומר, הפיכת פרלייט לאוסטניט. חלקי פלדה, עקב התקשות אינדוקציה, מקבלים תכונות מכניות גבוהות יותר, שכן איכות הפלדה עולה באופן משמעותי כתוצאה מטיפול כזה.

לכן, לטיפול בחום במתכות, במטרה להתקשות פני השטח שלהן, הם משתמשים בחימום אינדוקציה... הטכנולוגיה מאפשרת לבחור בעומקים שונים של השכבה המוקשה, בנוסף, התהליך מתבצע בקלות אוטומטית, ולכן שיטה זו נחשב פרוגרסיבי. אפשר לגבש חלקים בצורות שונות.

התקשות אינדוקציה משטח היא משני סוגים: משטח ומשטח בתפזורת.

התקשות פני השטח עם חימום פני השטח, זה מביא לכך שחומר העבודה מתחמם לטמפרטורת ההתקשות עד לעומק השכבה המוקשה, בעוד הליבה נשארת שלמה. זמן החימום הוא בין 1.5 ל-20 שניות, מהירות החימום היא בין 30 ל-300 מעלות צלזיוס לשנייה.

התקשות הנפח של המשטח מאופיינת בחימום של שכבה גדולה יותר משכבה בעלת מבנה מרטנסיטי, זהו חימום עמוק. הפלדה עוברת חישול לעומק פחות מעובי השכבה המחוממת, הנקבע על ידי התקשות הפלדה.

באזורים עמוקים עמוקים יותר מהמבנה המרטנסיטי, אשר מחוממים לטמפרטורת ההתמצקות, נוצרים אזורים מוצקים בעלי מבנה של סורביטול או טרוסטיט מוצק. זמן הריפוי גדל ל-20-100 שניות, קצב החימום יורד ל-2-10 מעלות צלזיוס לשנייה בהשוואה לאשפרת פני השטח.

סרנים כבדים, גלגלי שיניים, צלבים וכו' נתונים להתקשות משטח נפחי. ההבדל העיקרי בין חימום אינדוקציה לשיטות חימום אחרות הוא שחרור חום ישירות לנפח חומר העבודה.

בעיקרון התהליך הוא כדלקמן. החלק המוקשה ממוקם במשרן, המופעל באמצעות זרם חילופין. שדה מגנטי משתנה גורם ל-EMF זרמי מערבולת מתרחשים בשכבת פני השטח של חומר העבודה, מחממים את חומר העבודה. אזורים אלו, המושפעים משדה מגנטי מתחלף, מחוממים לטמפרטורות גבוהות.

מהירות החימום גבוהה ויש אפשרות לחימום מקומי. צפיפות הזרם גבוהה יותר על פני השטח של חומר העבודה בשל אפקט פני השטח, וזו הסיבה שחימום אפשרי רק לעומק הנדרש. הליבה מתחממת מעט.87% מההספק המועבר על ידי זרמי המערבולת של חומר העבודה נמצא בעומק החדירה.

מכיוון שעומק חדירת הזרם שונה בטמפרטורות שונות של המתכת, התהליך מתרחש במספר שלבים. קודם כל, שכבת פני השטח של המתכת הקרה מתחממת במהירות, ואז השכבה מחוממת עמוק יותר והשכבה הראשונה לא מחוממת כל כך מהר יותר, ואז השכבה השלישית מחוממת.

בתהליך החימום של כל אחת מהשכבות, קצב החימום של כל שכבה יורד עם אובדן התכונות המגנטיות של השכבה המתאימה. כלומר, חום מתפשט עקב שינויים בתכונות המגנטיות של המתכת משכבה לשכבה. זהו חימום פעיל על ידי זרם, זה נמשך ממש שניות.

חימום אינדוקציה, בהתאם לפיזור הטמפרטורה בקטע של חומר העבודה, שונה מחימום ע"י הולכה תרמית. בשכבה המחוממת הטמפרטורה גבוהה משמעותית מאשר במרכז, יש ירידה חדה, כי בחלק המרכזי של חלק, התכונות המגנטיות עדיין לא אובדות עד שהזרם הפעיל החיצוני כבר חימם יתר על המידה את המתכת. על ידי שינוי תדירות הזרם ומשך החימום, חומר העבודה מחומם לעומק הנדרש.

העיצוב של המשרן קובע בדרך כלל את איכות ההתמצקות של החלק. המשרן עשוי מצינורות נחושת שדרכם מועברים מים כדי לקרר אותו. מרחק מסוים, הנמדד ביחידות של מילימטרים, נשמר בין המשרן לחלק, וזהה מכל הצדדים.

ההמרה מתבצעת במגוון דרכים, בהתאם לצורה ולגודל של החלק, כמו גם לדרישות ההמרה. חלקים קטנים מחוממים תחילה ולאחר מכן מקוררים.בקירור מקלחת, תווך קירור כגון מים מוזרם דרך חורים במשרן. אם החלק ארוך, המשרן נע לאורכו במהלך ההמרה והמים מוזנים דרך חורי המקלחת לאחר תנועתו. זוהי שיטת ריפוי רציף רציפה.

בריפוי רציף רציף, המשרן נע במהירות של 3 עד 30 מ"מ לשנייה וחלקים מהחלק נופלים ברציפות לתוך השדה המגנטי שלו. כתוצאה מכך, החלק מחומם ומקורר ברצף, קטע אחר קטע. בדרך זו, ניתן גם להקשיח חלקים בודדים של חומר העבודה במידת הצורך, למשל רכזי גל ארכובה או שיניים של גלגל שיניים גדול. כלי אוטומציה מאפשרים לך ליישר את החלק באופן שווה ולהזיז את המשרן בדיוק גבוה.

בהתאם למותג הפלדה ולשיטת הטיפול המקדים שלה, המאפיינים לאחר ההתקשות שונים. גם מצבי חימום אינדוקציה, קירור וטמפרטורה נמוכה משפיעים על התוצאות.

שלא כמו התקשות קונבנציונלית, התקשות אינדוקציה הופכת את הפלדה 1-2 HRC לקשה יותר, חזקה יותר, מפחיתה פחות קשיחות ומגבירה את מגבלת הסיבולת. זה נובע משחיקה של גרגירי האוסטניט.

קצב חימום גבוה מוביל לעלייה במרכזי טרנספורמציה של פרלייט-אוסטניט. גרגר האוסטניט הראשוני מתברר כקטן, הצמיחה אינה מתרחשת עקב קצב החימום הגבוה והיעדר חשיפה.

גבישי מרטנזיט קטנים יותר. גרגר האוסטניט הוא 12-15 נקודות. כאשר משתמשים בפלדות בעלות נטייה מועטה לגידול גרגירים אוסטניטיים, מתקבל גרגר עדין.חלקים בעלי מבנה ראשוני מעט מפוזר מתקבלים כתוצאה מאיכות טובה יותר.

כתוצאה מהתפלגות המתחים השיוריים, גבול הסיבולת עולה. לשכבה המוקשה קיימים מתחי לחיצה שאריות, בעוד מתחי מתיחה קיימים מחוצה לה. כשלים בעייפות קשורים למתחי מתיחה. מתחי לחיצה יחלישו את כוחות המתיחה ההרסניים תחת פעולת כוחות חיצוניים במהלך פעולת החלק. זו הסיבה שגבלת הסיבולת עולה כתוצאה מהתקשות אינדוקציה.

החשיבות המכרעת בהתקשות אינדוקציה הן: קצב חימום, קצב קירור, אופן התקשות בטמפרטורות נמוכות.