Indukcijas rūdīšana — pielietojums, fiziskais process, rūdīšanas veidi un metodes

Šajā rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta indukcijas rūdīšanai - vienam no metālu termiskās apstrādes veidiem, kas nodrošina fāzu transformācijas iespēju, tas ir, perlīta pārvēršanu austenītā. Tērauda detaļas, pateicoties indukcijas rūdīšanai, iegūst augstākas mehāniskās īpašības, jo šādas apstrādes rezultātā ievērojami palielinās tērauda kvalitāte.

Tātad metālu termiskai apstrādei ar to virsmas rūdīšanas mērķi izmanto indukcijas karsēšanu... Tehnoloģija ļauj izvēlēties dažādus rūdītā slāņa dziļumus, turklāt process ir viegli automatizējams, tieši tāpēc šī metode tiek uzskatīts par progresīvu. Ir iespējams cietināt detaļas ar dažādām formām.

Virsmas indukcijas rūdīšana ir divu veidu: virsmas un beztaras virsmas.

Virsmas sacietēšana ar virsmas karsēšanu, kā rezultātā sagatave tiek uzkarsēta līdz sacietēšanas temperatūrai līdz sacietējušā slāņa dziļumam, bet serde paliek neskarta. Sildīšanas laiks ir no 1,5 līdz 20 sekundēm, sildīšanas ātrums ir no 30 līdz 300 ° C sekundē.

Virsmas tilpuma sacietēšanu raksturo slāņa sildīšana, kas ir lielāka par slāni ar martensīta struktūru, tā ir dziļa karsēšana. Tērauds tiek atkvēlināts līdz dziļumam, kas ir mazāks par apsildāmā slāņa biezumu, ko nosaka tērauda sacietēšana.

Dziļās zonās, kas ir dziļākas par martensīta struktūru, kuras tiek uzkarsētas līdz sacietēšanas temperatūrai, veidojas sacietējušās zonas ar sacietējuša sorbīta vai troostīta struktūru. Sacietēšanas laiks palielinās līdz 20-100 sekundēm, sildīšanas ātrums samazinās līdz 2-10 ° C sekundē, salīdzinot ar virsmas sacietēšanu.

Lieljaudas asis, zobrati, krusti u.c. tiek pakļauti tilpuma virsmas rūdīšanai. Galvenā atšķirība starp indukcijas sildīšanu un citām sildīšanas metodēm ir siltuma izdalīšana tieši sagataves tilpumā.

Būtībā process ir šāds. Rūdīto daļu ievieto induktorā, kas tiek darbināts ar maiņstrāvu. Mainīgs magnētiskais lauks izraisa EML sagataves virsmas slānī rodas virpuļstrāvas, kas sasilda sagatavi. Šīs zonas, kuras ietekmē mainīgs magnētiskais lauks, tiek uzkarsētas līdz augstām temperatūrām.

Apkures ātrums ir augsts un ir iespēja lokālai apkurei. Strāvas blīvums uz sagataves virsmas ir lielāks virsmas efekta dēļ, tāpēc karsēšana iespējama tikai līdz vajadzīgajam dziļumam. Kodols nedaudz uzsilst.87% no jaudas, ko pārraida sagataves virpuļstrāvas, atrodas iespiešanās dziļumā.

Tā kā strāvas iespiešanās dziļums dažādās metāla temperatūrās ir atšķirīgs, process notiek vairākos posmos. Pirmkārt, aukstā metāla virsmas slānis tiek ātri uzkarsēts, pēc tam slānis tiek uzkarsēts dziļāk un pirmais slānis netiek tik ātri uzkarsēts tālāk, pēc tam tiek uzkarsēts trešais slānis.

Katra slāņa sildīšanas procesā katra slāņa sildīšanas ātrums samazinās līdz ar attiecīgā slāņa magnētisko īpašību zudumu. Tas ir, siltums izplatās, mainoties metāla magnētiskajām īpašībām no slāņa uz slāni. Šī ir aktīva sildīšana ar strāvu, tā ilgst burtiski sekundes.

Indukcijas karsēšana, atkarībā no temperatūras sadalījuma sagataves griezumā, atšķiras no sildīšanas ar siltuma vadīšanu.Apsildāmajā slānī temperatūra ir ievērojami augstāka nekā centrā, ir straujš kritums, jo centrālajā daļā daļa, magnētiskās īpašības joprojām netiek zaudētas, kamēr ārējā aktīvā strāva jau nav pārkarsusi metālu. Mainot strāvas frekvenci un sildīšanas ilgumu, sagatave tiek uzkarsēta līdz vajadzīgajam dziļumam.

Induktora konstrukcija parasti nosaka detaļas sacietēšanas kvalitāti. Induktors ir izgatavots no vara caurulēm, caur kurām tiek izvadīts ūdens, lai to atdzesētu. Starp induktors un detaļu tiek saglabāts noteikts attālums, ko mēra milimetros, un vienāds no visām pusēm.

Rūdīšana tiek veikta dažādos veidos atkarībā no detaļas formas un izmēra, kā arī no rūdīšanas prasībām. Mazās detaļas vispirms silda un pēc tam atdzesē.Dušas dzesēšanā caur induktora caurumiem tiek padots dzesēšanas līdzeklis, piemēram, ūdens. Ja detaļa ir gara, rūdīšanas laikā pa to pārvietojas induktors un ūdens pēc tās kustības tiek padots caur dušas atverēm. Tā ir nepārtraukta secīga sacietēšanas metode.

Nepārtrauktā secīgā sacietēšanā induktors pārvietojas ar ātrumu no 3 līdz 30 mm sekundē, un daļas daļas secīgi iekrīt tā magnētiskajā laukā. Rezultātā daļa tiek secīgi, pa sekcijai, tiek apsildīta un atdzesēta. Tādā veidā vajadzības gadījumā var norūdīt arī atsevišķas sagataves daļas, piemēram, kloķvārpstas kakliņus vai liela zobrata zobus. Automatizācijas rīki ļauj vienmērīgi izlīdzināt daļu un pārvietot induktors ar augstu precizitāti.

Atkarībā no tērauda markas un tā pirmapstrādes metodes īpašības pēc sacietēšanas atšķiras. Rezultātus ietekmē arī indukcijas sildīšanas, dzesēšanas un zemas rūdīšanas režīmi.

Atšķirībā no parastās rūdīšanas, indukcijas rūdīšana padara tēraudu 1-2 HRC cietāku, stiprāku, samazina stingrību un palielina izturības robežu. Tas ir saistīts ar austenīta graudu slīpēšanu.

Augsts sildīšanas ātrums izraisa perlīta-austenīta transformācijas centru pieaugumu. Sākotnējie austenīta graudi izrādās mazi, augšana nenotiek augstā sildīšanas ātruma un iedarbības trūkuma dēļ.

Martensīta kristāli ir mazāki. Austenīta graudi ir 12-15 punkti. Lietojot tēraudus ar nelielu tendenci veidot austenīta graudus, tiek iegūti smalki graudi.Labākas kvalitātes rezultātā tiek iegūtas detaļas ar nedaudz izkliedētu sākotnējo struktūru.

Atlikušo spriegumu sadalījuma rezultātā palielinās izturības robeža. Rūdītajā slānī ir atlikušie spiedes spriegumi, bet ārpus tā stiepes spriegumi. Noguruma atteices ir saistītas ar stiepes spriegumiem. Spiedes spriegumi vājinās destruktīvos stiepes spēkus ārējo spēku iedarbībā detaļas darbības laikā. Tāpēc indukcijas rūdīšanas rezultātā palielinās izturības robeža.

Izšķirošā nozīme indukcijas rūdīšanā ir: sildīšanas ātrums, dzesēšanas ātrums, sacietēšanas režīms zemās temperatūrās.