Indukcinis grūdinimas – taikymas, fizinis procesas, grūdinimo rūšys ir būdai

Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama indukciniam grūdinimui - vienam iš metalų terminio apdorojimo būdų, kuris suteikia galimybę fazėms transformuotis, tai yra, perlitą paversti austenitu. Plieninės dalys dėl indukcinio grūdinimo įgyja aukštesnes mechanines savybes, nes dėl tokio apdorojimo plieno kokybė žymiai pakyla.

Taigi metalų terminiam apdorojimui, turint tikslą jų paviršių grūdinti, jie naudoja indukcinį kaitinimą... Technologija leidžia pasirinkti skirtingus grūdinto sluoksnio gylius, be to, procesas yra lengvai automatizuojamas, todėl šis būdas laikomas progresyviu. Galima sutvirtinti įvairių formų dalis.

Paviršinis indukcinis grūdinimas yra dviejų tipų: paviršinis ir tūrinis.

Paviršiaus grūdinimas paviršiaus kaitinimu, todėl ruošinys įkaista iki kietėjimo temperatūros iki sukietėjusio sluoksnio gylio, o šerdis lieka nepažeista. Kaitinimo laikas yra nuo 1,5 iki 20 sekundžių, kaitinimo greitis yra nuo 30 iki 300 ° C per sekundę.

Paviršiaus tūriniam sukietėjimui būdingas didesnio nei martensitinės struktūros sluoksnio kaitinimas, tai gilus kaitinimas. Plienas atkaitinamas iki gylio, mažesnio už įkaitinto sluoksnio storį, kurį lemia plieno kietėjimas.

Giliose zonose, gilesnėse už martensitinę struktūrą, kurios įkaitinamos iki stingimo temperatūros, susidaro sukietėjusios zonos su sukietėjusio sorbitolio arba troostito struktūra. Kietėjimo laikas pailgėja iki 20-100 sekundžių, kaitinimo greitis sumažėja iki 2-10 °C per sekundę, lyginant su paviršiaus kietėjimu.

Didelės apkrovos ašys, krumpliaračiai, kryželiai ir kt. yra tūrinis paviršiaus grūdinimas. Pagrindinis skirtumas tarp indukcinio šildymo ir kitų šildymo būdų yra šilumos išleidimas tiesiai į ruošinio tūrį.

Iš esmės procesas yra toks. Grūdinta dalis dedama į induktorių, kuris maitinamas kintama srove. Kintamasis magnetinis laukas sukelia EML Ruošinio paviršiniame sluoksnyje atsiranda sūkurinės srovės, kurios šildo ruošinį. Šios sritys, kurias veikia kintamasis magnetinis laukas, įkaista iki aukštos temperatūros.

Šildymo greitis yra didelis ir yra vietinio šildymo galimybė. Srovės tankis yra didesnis ruošinio paviršiuje dėl paviršiaus efekto, todėl šildymas galimas tik iki reikiamo gylio. Šerdis šiek tiek įkaista.87% ruošinio sūkurinių srovių perduodamos galios yra įsiskverbimo gylyje.

Kadangi srovės įsiskverbimo gylis yra skirtingas esant skirtingoms metalo temperatūroms, procesas vyksta keliais etapais. Pirmiausia greitai pašildomas paviršinis šalto metalo sluoksnis, po to sluoksnis įkaitinamas giliau ir pirmas sluoksnis ne taip greitai šildomas toliau, po to kaitinamas trečias sluoksnis.

Kaitinant kiekvieną iš sluoksnių, kiekvieno sluoksnio šildymo greitis mažėja, kai atitinkamas sluoksnis praranda magnetines savybes. Tai yra, šiluma plinta dėl metalo magnetinių savybių pokyčių iš vieno sluoksnio į sluoksnį. Tai aktyvus šildymas srove, trunka tiesiogine prasme sekundes.

Indukcinis kaitinimas, priklausomai nuo temperatūros pasiskirstymo ruošinio pjūvyje, skiriasi nuo kaitinimo šilumos laidumu.Įkaitintame sluoksnyje temperatūra yra žymiai aukštesnė nei centre, staigus kritimas, nes centrinėje dalyje dalis, magnetinės savybės neprarandamos tol, kol išorinė aktyvioji srovė jau neperkaitino metalo. Keičiant srovės dažnį ir kaitinimo trukmę, ruošinys įkaista iki reikiamo gylio.

Induktoriaus konstrukcija dažniausiai lemia detalės kietėjimo kokybę. Induktorius pagamintas iš varinių vamzdžių, per kuriuos leidžiamas vanduo, kad jis atvėstų. Tarp induktoriaus ir detalės išlaikomas tam tikras atstumas, matuojamas milimetrais, ir vienodas iš visų pusių.

Gesinimas atliekamas įvairiais būdais, priklausomai nuo detalės formos ir dydžio, taip pat gesinimo reikalavimų. Mažos dalys pirmiausia kaitinamos, o po to atšaldomos.Vėsinant dušu, aušinimo terpė, tokia kaip vanduo, tiekiama per induktoriaus angas. Jei dalis ilga, gesinimo metu išilgai jos juda induktorius ir jai pajudėjus vanduo paduodamas per dušo angas. Tai nuolatinis nuoseklus kietėjimo būdas.

Nepertraukiamo nuoseklaus kietėjimo metu induktorius juda 3–30 mm per sekundę greičiu, o detalės dalys paeiliui patenka į jo magnetinį lauką. Dėl to dalis paeiliui kaitinama ir vėsinama. Tokiu būdu prireikus galima grūdinti ir atskiras ruošinio dalis, pavyzdžiui, alkūninio veleno kakliukus ar didelio krumpliaračio dantis. Automatikos įrankiai leidžia tolygiai išlyginti detalę ir labai tiksliai perkelti induktorių.

Priklausomai nuo plieno markės ir jo pirminio apdorojimo būdo, savybės po grūdinimo skiriasi. Indukcinio šildymo, vėsinimo ir žemo grūdinimo režimai taip pat turi įtakos rezultatams.

Skirtingai nuo įprasto grūdinimo, indukcinis grūdinimas daro 1-2 HRC plieną kietesnį, stipresnį, sumažina kietumą ir padidina patvarumo ribą. Taip yra dėl austenito grūdelių šlifavimo.

Dėl didelio šildymo greičio padidėja perlito-austenito transformacijos centrai. Pradinis austenito grūdelis pasirodo mažas, augimas nevyksta dėl didelio šildymo greičio ir ekspozicijos trūkumo.

Martensito kristalai yra mažesni. Austenito grūdeliai yra 12-15 balų. Naudojant plieną, turintį mažą tendenciją augti austenitiniams grūdams, gaunami smulkūs grūdeliai.Dėl geresnės kokybės gaunamos dalys su šiek tiek išsibarsčiusia pradine struktūra.

Dėl liekamųjų įtempių pasiskirstymo ištvermės riba didėja. Sukietėjusiame sluoksnyje yra liekamieji gniuždymo įtempiai, o už jo ribų – tempimo įtempiai. Nuovargio gedimai yra susiję su tempimo įtempiais. Gniuždymo įtempiai susilpnins destruktyviąsias tempimo jėgas, veikiančias išorinėms jėgoms detalės veikimo metu. Štai kodėl ištvermės riba didėja dėl indukcinio grūdinimo.

Lemiamą reikšmę indukciniam grūdinimui turi: kaitinimo greitis, aušinimo greitis, grūdinimo žemoje temperatūroje režimas.