Es gibt zwei Arten der Induktionserwärmung mit Hochfrequenzabschreckung: Die erste ist das gleichzeitige Erhitzen und Abschrecken, dh die Oberfläche des abzuschreckenden Werkstücks wird gleichzeitig erhitzt, gefolgt von einer scharfen Abkühlung; Das zweite ist sequentielles Abschrecken, dh durch Induktionserwärmung eines kleinen Teils der Oberfläche des Werkstücks, während das Werkstück von oben nach unten bewegt wird, so dass die Oberfläche nacheinander erwärmt und abgekühlt wird.
Bei der Herstellung von Teilen in mehreren Sorten und Kleinserien müssen verschiedene Materialien möglicherweise unterschiedliche Abschreckmedien verwenden, daher wird meistens die Abschreckmethode des gleichzeitigen Erhitzens angewendet. Wenn die Teile mit großen Abschreckoberflächen durch die Geräteleistung und andere Faktoren begrenzt sind, wird eine kontinuierliche Erwärmung zum Abschrecken in Betracht gezogen.
1. Hochfrequenz-Oberflächenabschrecken des Innenlochs des martensitischen Edelstahlwerkstücks
(1) Verarbeitungsschwierigkeiten
Das Hochfrequenz-Oberflächenabschrecken des Innenlochs des martensitischen Edelstahlwerkstücks nimmt den Weg der gleichzeitigen Erwärmung an, die Verarbeitungsschwierigkeit liegt im Abschrecken des Edelstahlmaterials und der Innenlochoberfläche.
Wenn beim Hochfrequenz-Induktionsheizen die Temperatur den Entmagnetisierungspunkt des Materials überschreitet (die Temperatur des Entmagnetisierungspunkts von Eisen und Stahl beträgt im Allgemeinen 700 ~ 800 ℃), nimmt die elektromagnetische Induktionsfähigkeit des Materials ab und die Erwärmungsgeschwindigkeit fällt mehrmals ab. weiteres Aufheizen erschwert. Und die Wärmebehandlungstemperatur von Edelstahl ist hoch, liegt über 1000 ℃, das Erhitzen auf die Abschrecktemperatur des Materials ist schwieriger. Andererseits ist die Erwärmungsgeschwindigkeit aufgrund ihrer hohen Wärmebehandlungstemperatur nahe dem Schmelzpunkt des Materials, obwohl die Erwärmungsgeschwindigkeit über dem Verlust des Magnetpunkts reduziert ist, immer noch schneller als bei der herkömmlichen Wärmebehandlung und schwierig zu erreichen Kontrolle besteht die Gefahr der Oberflächenüberhitzung und des Schmelzens von Teilen.
Der Ringeffekt ist einer der drei Haupteffekte der Induktionserwärmung und ist auch der Grund für die Schwierigkeit der Innenlocherwärmung. Wenn das Werkstück durch die Induktionsspule erhitzt wird, wird der durch die Induktionsspule fließende Strom auf der inneren Oberfläche der Induktionsspule konzentriert. Beim Erhitzen der Außenfläche des Werkstücks sollte die Innenfläche der Induktionsspule relativ zur Außenfläche des Werkstücks sein, was der Erwärmung des Werkstücks förderlich ist, während beim Erwärmen der Oberfläche des Innenlochs des Werkstücks, Die Richtung ist genau entgegengesetzt, was den elektrischen Wirkungsgrad des Induktors erheblich verringert und der Erwärmung des Werkstücks nicht förderlich ist. Darüber hinaus befindet sich, wenn das Innenloch-Induktionsabschrecken durchgeführt wird, die Heizfläche innerhalb des Werkstücks, so dass es für den Bediener nicht einfach ist, direkt von außen zu beobachten, was die Betriebsschwierigkeiten in gewissem Maße erhöht.
Das sphärische Lager einiger Produkte erfordert ein sphärisches Abschrecken von sf28 mm, das Material ist martensitischer Edelstahl 20Cr13, die Abschreckhärte erfordert 35 ~ 45 HRC. Zusätzlich zu den oben genannten Erwärmungsschwierigkeiten ist die Heizfläche des Werkstücks kugelförmig und nicht gerade durch das Innenloch. was zwangsläufig dazu führt, dass der Abstand zwischen dem Sensor und der Heizfläche des Werkstücks größer wird, was den elektrischen Wirkungsgrad weiter verringert. Um die nachteilige Wirkung des ringförmigen Effekts auf die Erwärmung des Werkstücks zu überwinden, wird eine magnetische Leitfähigkeit auf den Induktor eingestellt, um die Verteilung des Magnetfelds zu ändern und die Richtung des elektrischen Flusses zu zwingen, nahe an der Oberflächenverteilung des zu erwärmenden Werkstücks zu liegen , um die Heizwirkung zu verbessern. Das Innenloch des Werkstücks ist jedoch klein, sodass der Spaltabstand zwischen dem Sensor und dem Werkstück und die Größe des Sensors selbst entfernt werden. Der Innendurchmesser des Sensors liegt unter 13 mm, daher kann er nicht mit einem magnetischen Leitkörper ausgestattet werden. Das Induktionsabschrecken des Werkstücks kann nur durch Optimieren der Prozessparameter und Verbessern des Heilungsprozesses erfolgen, um die Anlagenkapazität zu maximieren.
(2) Schema des Abschreckverfahrens
Das Schema des Abschreckverfahrens umfasst die Erwärmungszeit, die Abschrecktemperatur und das Abschreckmedium.
Viele Menschen denken, dass das Hochfrequenz-Induktionshärten zur augenblicklichen Erwärmung gehört, die in wenigen Sekunden die Abschrecktemperatur erreichen kann. Dieses Verständnis spiegelt die allgemeine Situation wider, ist jedoch nicht umfassend. In einigen Fällen ist die Erwärmungsgeschwindigkeit langsamer, und in einigen Sonderfällen können die Reduzierung der Ausgangsspannung und andere Mittel zur Verlangsamung der Erwärmungsgeschwindigkeit der Teile die Anforderungen einiger spezieller Werkstücke oder spezieller technischer Anforderungen erfüllen. Für das Werkstück ist aufgrund des Vorhandenseins vieler nachteiliger Faktoren eine schnelle Erwärmung nicht realistisch, wenn man bedenkt, dass eine visuelle Temperaturänderung erforderlich ist und eine Überhitzung oder sogar ein Oberflächenschmelzphänomen verhindert wird, um die Abschreckqualität sicherzustellen, muss auf einer langsameren Erwärmung basieren Bewertung. Bei zu langsamer Aufheizgeschwindigkeit gehen die Vorteile der Oberflächenabschreckung verloren und die Härteschicht wird durch Wärmeleitung zu groß. Die Praxis zeigt, dass es besser geeignet ist, die Erwärmungszeit des Werkstücks innerhalb von 2.5 bis 3 Minuten zu steuern.
Die Abschrecktemperatur des Werkstücks sollte entsprechend der Stahlsorte, dem Ausgangsgefüge und der Aufheizgeschwindigkeit in der Phasenwechselzone bestimmt werden. Unter bestimmten Bedingungen der Stahlsorte und des ursprünglichen Gefüges wird die Abschrecktemperatur hauptsächlich durch die Aufheizgeschwindigkeit bestimmt. Je höher die Aufheizgeschwindigkeit ist, desto höher ist die erforderliche Abschrecktemperatur. Die Hochfrequenz-Abschreckheizgeschwindigkeit ist viel höher als bei der herkömmlichen Wärmebehandlung, daher ist die Hochfrequenz-Abschrecktemperatur im Allgemeinen höher als bei der herkömmlichen Wärmebehandlung. Aus verschiedenen Gründen gibt es viele Schwierigkeiten beim Erhitzen von Gelenklagern, und die Abschrecktemperatur sollte nicht zu hoch sein. Je höher die Abschrecktemperatur ist, desto schwieriger ist sie zu erreichen, was auch einer der Gründe für die Wahl einer langsameren Aufheizgeschwindigkeit ist. Obwohl die langsamere Aufheizrate gewählt wird, ist es immer noch ein schnelles Aufheizen. Die Berücksichtigung der langsameren Aufheizgeschwindigkeit bedeutet, dass die Austenitisierungszeit länger ist als die schnelle Aufheizzeit. Nach der umfassenden Analyse vieler Faktoren sollte die Abschrecktemperatur gleich oder etwas höher sein als bei der herkömmlichen Wärmebehandlung.
Martensitischer Edelstahl gute Härtbarkeit, Werkstückgröße ist nicht sehr groß, Luftkühlung kann vollständig abgeschreckt werden. Die effektive Dicke des Kugellagers beträgt weniger als 10 mm und die Oberfläche ist abgeschreckt. Theoretisch sollte die Abschreckung mit Luftkühlung gewählt werden. Gleichzeitig weist das Abschrecken mit Luftkühlung angesichts der besonderen Situation der Wahl einer niedrigen Abschrecktemperatur, um die Abschreckwirkung des Werkstücks sicherzustellen und die Härteanforderungen zu erfüllen, zwangsläufig bestimmte Unsicherheitsfaktoren auf, sodass die Wahl zur unvermeidlichen Wahl wird die Abschreckmedium mit schnellerer Abkühlgeschwindigkeit, um die möglichen Mängel einer niedrigen Abschrecktemperatur auszugleichen. Die Kühlgeschwindigkeit von Öl ist offensichtlich besser als die von Luftkühlung, und es ist unter allen Arten von Abschreckmedien etwas langsamer. Der Abschreckeffekt kann durch Tränken mit Öl unmittelbar nach dem Erhitzen des Werkstücks auf die Abschrecktemperatur erreicht werden. Die langsamere Abkühlrate kann die technischen Anforderungen stabil und effektiv ohne Risse und andere Defekte erfüllen.
(3) Tatsächlicher Effekt
Nach dem Abschrecken des sphärischen Lagers gemäß dem obigen Schema liegt die sphärische Härte über 45 HRC. Nach dem Anlassen bei 480 ° C liegt die Härte immer noch über 40 HRC, und die Härteverteilung jedes Werkstücks und verschiedener Teile des Werkstücks ist gleichmäßig und stabil, was darauf hinweist, dass das Werkstück die Abschreckanforderungen vollständig erfüllt. Das erfolgreiche Abschrecken des Werkstücks liefert eine nützliche Referenz für das Oberflächenabschrecken des Edelstahlwerkstücks und der schwer erwärmbaren Innenbohrung.
2. Hochfrequenz-Oberflächenabschreckung einer tief abgeschreckten Schicht von großen Teilen
(1) Verarbeitungsschwierigkeiten
Das Hochfrequenzabschrecken dieses Werkstücks verwendet auch das Verfahren des gleichzeitigen Erhitzens. Die Schwierigkeit der Bearbeitung liegt in der Begrenzung der Geräteleistung und der Stromfrequenz.
Hochfrequenzabschrecken ist eine kurzzeitige Schnellerhitzung, die in sehr kurzer Zeit auf eine sehr hohe Temperatur aufgeheizt werden muss und als Basis genügend Heizleistung benötigt. Je größer die zu erwärmende Oberfläche des Werkstücks ist, desto größer ist die erforderliche Leistung. Wenn die erhitzte Oberfläche einen bestimmten Grad erreicht, wird es aufgrund der Begrenzung der Geräteleistung schwierig, gleichzeitiges Erhitzen zu realisieren.
Bei der induktiven Erwärmung des Werkstücks wird die Stromeindringtiefe durch die Stromfrequenz bestimmt. Dieses Prinzip macht die Stromfrequenz zum Hauptfaktor für die Bestimmung der Härteschichttiefe. Die Stromfrequenz von Hochfrequenz-Abschreckgeräten ist im Allgemeinen festgelegt, z. B. beträgt die Stromfrequenz von Hochfrequenzgeräten 200 bis 300 kHz, die entsprechende thermische Eindringtiefe beträgt 0.9 bis 1.1 mm, was die weitere Vertiefung der Härtungsschicht begrenzt Tiefe.
Der Zugstift eines Produkts ist ein wichtiger Bestandteil des Produkts, und das Material ist 40Cr-legierter Baustahl. Die äußere kreisförmige Oberfläche von F 89 mm muss hochfrequenzabgeschreckt werden, die Abschreckhärte muss 50 bis 60 HRC betragen und die Tiefe der Härtungsschicht beträgt 2.5 bis 4.5 mm. Das Werkstück hat eine große Abschreckoberfläche, was eine große Heizleistung erfordert. Außerdem besteht das Problem mit größerem Einfluss auf die Erwärmung darin, dass der Abschreckteil der Nutteil des Werkstücks ist, und die Herstellung des Induktors ebenfalls eine große Schwierigkeit darstellt. B. die Herstellung von Sensoren durch ein herkömmliches Verfahren, nämlich der Sensorinnendurchmesser etwas größer als der Abschreckoberflächendurchmesser, müssen die Sensoren vor Ort hergestellt werden, sehr mühsam sein, und das Werkstück muss abgeschreckt werden, um den Sensor an jeder Werkstückoberfläche zu beschädigen Hochfrequenzlöschung muss einen Sensor entsprechend machen, es gibt auch die Produktion jedes Sensorfehlers; Wenn der Innendurchmesser des Induktors größer ist als der Durchmesser des angrenzenden Abschnitts, dh größer als 111 mm, vergrößert sich der Abstand zwischen dem Induktor und dem Abschreckteil um 11 mm, und die Induktionsheizeffizienz wird erheblich verringert. In Bezug auf die Härteschicht beträgt der Tiefenbereich von 2.5 bis 4.5 mm das 2.5 bis 4.5-fache der normalen Wärmeeindringtiefe. Um die Tiefe der Härtungsschicht zu verbessern, kann das Prinzip der Wärmeleitung entsprechend genutzt werden, dh die Wärmeleitungscharakteristik von der Oberfläche zur Mitte kann genutzt werden, um die Dicke der Heizschicht zu erhöhen. Das ausschließlich auf Wärmeleitung beruhende Verfahren erfordert jedoch eine große Temperaturdifferenz von der Oberfläche nach innen. Wenn die erforderliche Tiefe der Härtungsschicht die Abschrecktemperatur erreicht, ist die Oberflächentemperatur bereits zu hoch, was zu einer Überhitzung des Oberflächengewebes, Überbrennen und anderen Defekten führt.
(2) Schema des Abschreckverfahrens
Um das Abschrecken des Werkstücks abzuschließen, wird ein spezieller Induktor hergestellt, und die Prozesssteuerung wird verstärkt und das intermittierende Heizverfahren wird übernommen.
Viele Eigenschaften, kombiniert mit der Herstellungsweise des Zugstifts, ändern die traditionellen Sensoren, machen Halbkreis für Sensoren und überwinden die traditionellen Sensoren für die Hochfrequenzabschreckung der oben genannten Schwierigkeiten, das Werkstück kann so klein sein wie der mögliche Abstand zwischen Sensoren und Heizfläche , und kann das Werkstück einfach mit Sensoren aus abschrecken. Bei dem spezifischen Vorgang wird das Werkstück relativ zum Induktor konzentrisch gedreht, um den besonderen Effekt zu erzielen, den Halbkreis sofort zu erhitzen und alle gehärteten Oberflächen als Ganzes zu erhitzen (siehe Abbildung 3).
Das vorhergehende wurde beschrieben, Stahlmaterial beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur wird magnetisch verlieren, die Heizgeschwindigkeit wird mehrmals fallen. Wenn sich beim eigentlichen Erwärmungsprozess eine dünne Schicht auf der Oberfläche befindet, die den magnetischen Verlustpunkt überschreitet, steigt die Wirbelstromstärke am inneren Übergang neben der dünnen Schicht plötzlich an und wird zum Teil mit der schnellsten Erwärmungsgeschwindigkeit, was zur Folge hat das Phänomen, dass die Erwärmungsgeschwindigkeit der Hochtemperaturoberfläche abnimmt und die Temperatur an der Verbindungsstelle beschleunigt wird und sich dann nach innen bewegt. Dieses Phänomen ist vorteilhaft, um die Tiefe der Härtungsschicht zu erhöhen, aber die Oberflächenerwärmungsrate im Hochtemperaturbereich ist viel schneller als die Teile innerhalb der Grenze, die Oberflächenüberhitzung, die Überbrennungsneigung ist immer noch sehr ernst. An diesem Punkt müssen die Spannung, die Heizgeschwindigkeit und andere Parameter der optimalen Konfiguration, die strenge Kontrolle des Heizprozesses unter der Prämisse, die Qualität so weit wie möglich zu gewährleisten, ermittelt werden, um die Tiefe der Härtungsschicht zu erhöhen.
Der Zugstift erfordert eine große Tiefe der Härtungsschicht, und die einfache Parametersteuerung fehlt immer noch, um die technischen Anforderungen vollständig zu erfüllen, so dass einige andere Techniken übernommen werden sollten. Intermittierendes Erhitzen, dh wenn die Abschrecktemperatur nicht erreicht ist, vorübergehendes Stoppen des Erhitzens, damit die Wärmeleitung der Werkstückoberfläche mehr nach innen und dann erneutes Erhitzen beginnt. Dies entspricht einer Erhöhung der Wärmeleitungszeit, einer Verringerung der Oberfläche auf den internen Temperaturgradienten, die mehrmals wiederholt wird, die Oberflächentemperatur wird nicht zu hoch sein und zu Überhitzung und Überbrennen führen. Um eine gleichmäßigere Abschrecktemperatur innerhalb von 2.5 bis 4.5 mm von der Oberfläche nach innen zu erreichen.
(3) Tatsächlicher Effekt
Nach Maßnahmen wie der Verbesserung des Sensordesigns, der Optimierung von Prozessparametern, intermittierender Erwärmung usw. kann die Härte der Zugstiftoberfläche nach dem Hochfrequenzabschrecken auf etwa 55 HRC stabil sein, die Tiefe der Härtungsschicht beträgt mehr als 3 mm Verwendung von Hochfrequenzabschreckung, um die Anforderungen an die Tiefe der Härteschicht zu erfüllen, die für Zwischenfrequenzabschreckung geeignet ist. Aufgrund der Verbesserung des Induktors kann das Werkstück kontinuierlich einzeln abgeschreckt werden, was die Arbeitseffizienz effektiv verbessert.
3. Angelegenheiten, die Aufmerksamkeit erfordern
Um die Verarbeitungsqualität sicherzustellen, sind folgende Punkte zu beachten:
(1) Die Wartung der Ausrüstung ist äußerst wichtig. Der Abstand zwischen dem Hochfrequenzinduktor und dem Werkstück sollte so gering wie möglich sein, um seine Verlustleistung zu reduzieren und den Leistungsbedarf für die gleichzeitige Erwärmung maximal sicherzustellen.
(2) Die gebräuchlichste Form des Induktors ist die Herstellung einer Spiralform mit einem roten Kupferrohrbogen. Beim Entwerfen und Herstellen eines solchen Induktors sollte so weit wie möglich das rote Kupferrohr mit einem größeren Durchmesser verwendet werden, und die Anzahl der Windungen sollte reduziert werden, um die induktive Reaktanz zu verringern und die Heizeffizienz sicherzustellen.
4. Fazit
Das Abschrecken durch Hochfrequenz-Induktionserwärmung ist ein komplizierter Prozess, der zur Kategorie der speziellen Wärmebehandlung in der Wärmebehandlung gehört, aber es ist schwieriger, eine gleichzeitige Erwärmung zu realisieren. Bei bestimmten Vorgängen müssen Geräteleistung, Arbeitsfrequenz, Sensoren und Wärmebehandlungsparameter, Organisationsumwandlung, Abschreckmedium und Materialfaktoren wie der Kühlweg berücksichtigt werden, um die beste Anpassung dieser Faktoren zu erreichen und das Gerätepotenzial so weit wie möglich zu maximieren Erfüllen Sie viele Sorten und Werkstückabschreckanforderungen für kleine Chargen gleichzeitig.
