forhøre

Højfrekvent induktionsslukning bruges til at realisere samtidig overfladeopvarmning

  Der er to måder til højfrekvent quenching-opvarmning: den første er samtidig opvarmning og quenching, det vil sige, at overfladen af ​​emnet, der skal bratkøles, opvarmes på samme tid, efterfulgt af skarp afkøling; Den anden er sekventiel bratkøling, det vil sige ved induktionsopvarmning af en lille del af overfladen af ​​emnet, mens emnet flyttes fra top til bund, så overfladen successiv opvarmning og afkøling.

  Ved produktion af multi-variety og small-batch dele kan forskellige materialer være nødt til at bruge forskellige quenching medier, så quenching metoden med samtidig opvarmning er for det meste vedtaget. Hvis delene med store bratkølingsoverflader er begrænset af udstyrseffekt og andre faktorer, overvejes kontinuerlig opvarmning til bratkøling.

1. Højfrekvent overfladeslukning af det indre hul i det martensitiske rustfrit stål-emne

(1) Behandlingsproblemer

Den højfrekvente overfladeslukning af det indre hul i det martensitiske arbejdsemne af rustfrit stål vedtager måden for samtidig opvarmning, bearbejdningsvanskeligheden ligger i slukning af rustfrit stålmateriale og den indre huloverflade.

I processen med højfrekvent induktionsopvarmning, når temperaturen overstiger materialets demagnetiseringspunkt (temperaturen på jern og ståls demagnetiseringspunkt er generelt 700 ~ 800 ℃), falder materialets elektromagnetiske induktionsevne, og opvarmningshastigheden falder flere gange, gør yderligere opvarmning vanskelig. Og varmebehandlingstemperaturen i rustfrit stål er høj, er over 1000 ℃, opvarmning til materialets slukningstemperatur er vanskeligere. På den anden side, på grund af dens høje varmebehandlingstemperatur, tæt på materialets smeltepunkt, selvom opvarmningshastigheden over tabet af magnetisk punkt reduceres, er opvarmningshastigheden stadig hurtigere end den konventionelle varmebehandling og vanskelig at kontrol, er der risiko for overfladeoverophedning og smeltende dele.

Den ringformede effekt er en af ​​de tre hovedeffekter af induktionsopvarmning og er også årsagen til vanskeligheden ved opvarmning af det indre hul. Når emnet opvarmes af induktionsspolen, er strømmen, der passerer gennem induktionsspolen, koncentreret på induktionsspolens indre overflade. Ved opvarmning af den ydre overflade af emnet, skal den indre overflade af induktionsspolen være i forhold til den ydre overflade af emnet, hvilket er befordrende for opvarmningen af ​​emnet, mens ved opvarmning af overfladen af ​​det indre hul i emnet, retningen er lige modsat, hvilket vil reducere induktorens elektriske effektivitet betydeligt og er ikke befordrende for opvarmningen af ​​emnet. Desuden, når induktionsslukningen af ​​det indre hul udføres, er varmeoverfladen inde i arbejdsemnet, så det er ikke let for operatøren at observere direkte udefra, hvilket øger driftsvanskeligheden til en vis grad.

Et produkts sfæriske leje (se figur 1) kræver sf28mm sfærisk bratkøling, materialet er martensit rustfrit stål 20Cr13, bratkølingshårdhed kræver 35 ~ 45HRC. Ud over de ovennævnte opvarmningsvanskeligheder er opvarmningsoverfladen på emnet kugleformet i stedet for lige gennem det indvendige hul, hvilket uundgåeligt vil få afstanden mellem sensoren og emnets varmeflade til at øges, hvilket yderligere reducerer den elektriske effektivitet. For at overvinde den negative virkning af den ringformede effekt på opvarmningen af ​​emnet, indstilles magnetisk ledningsevne på induktoren for at ændre fordelingen af ​​magnetfelt og tvinge den elektriske strømningsretning til at være tæt på overfladefordelingen af ​​emnet, der skal opvarmes, for at forbedre varmeeffekten. Det indre hul i emnet er dog lille, så afstanden mellem føleren og emnet og størrelsen på selve føleren fjernes. Sensorens indvendige diameter er under 13 mm, så den kan ikke udstyres med et magnetisk ledende legeme. Induktionshærdning af emnet kan kun udføres ved at optimere procesparametrene og forbedre opvarmningsprocessen for at maksimere udstyrets kapacitet.

Kugleformet leje

Kugleformet leje

(2) Slukkeprocesskema

Bratkølingsprocesskemaet inkluderer opvarmningstid, bratkølingstemperatur og bratkølingsmedium.

Mange mennesker tror, ​​at højfrekvent induktionshærdning hører til øjeblikkelig opvarmning, som kan nå slukningstemperaturen på få sekunder. Denne forståelse afspejler den generelle situation, men den er ikke udtømmende. I nogle tilfælde vil opvarmningshastigheden være langsommere, og i nogle specielle tilfælde kan reduktion af spændingsudgangen og andre midler til at bremse opvarmningshastigheden af ​​delene opfylde behovene for nogle specielle emner eller specielle tekniske krav. For emnet, på grund af eksistensen af ​​mange ugunstige faktorer, er hurtig opvarmning ikke realistisk, i betragtning af behovet for visuel temperaturændring og forhindre overophedning eller endda overfladesmeltningsfænomen, for at sikre bratkølingskvaliteten, skal være baseret på en langsommere opvarmning sats. Hvis opvarmningshastigheden er for langsom, vil fordelene ved overfladehærdning gå tabt, og hærdningslaget bliver for stort på grund af varmeledning. Praksis viser, at det er mere egnet at kontrollere opvarmningstiden for emnet inden for 2.5 ~ 3 min.

Emnets bratkølingstemperatur skal bestemmes i henhold til ståltypen, den oprindelige struktur og opvarmningshastigheden i faseændringszonen. Under visse forhold af ståltypen og den oprindelige struktur bestemmes slukningstemperaturen hovedsageligt af opvarmningshastigheden. Jo hurtigere opvarmningshastigheden er, desto højere kræves bratkølingstemperaturen. Den højfrekvente slukningsvarmehastighed er meget højere end den konventionelle varmebehandling, så den højfrekvente slukningstemperatur er generelt højere end den konventionelle varmebehandling. Der er mange vanskeligheder ved opvarmning af sfæriske lejer på grund af forskellige årsager, og bratkølingstemperaturen bør ikke være for høj. Jo højere bratkølingstemperaturen er, jo sværere vil den være at opnå, hvilket også er en af ​​grundene til at vælge en langsommere opvarmningshastighed. Selvom den langsommere opvarmningshastighed er valgt, er det stadig hurtig opvarmning. I betragtning af den langsommere opvarmningshastighed betyder det, at austenitiseringstiden er længere end den hurtige opvarmningstid. Efter den omfattende analyse af mange faktorer bør bratkølingstemperaturen være lig med eller lidt højere end den konventionelle varmebehandling.

Martensitisk rustfrit stål god hærdeevne, emnestørrelsen er ikke særlig stor, luftkøling kan slukkes fuldstændigt. Den effektive tykkelse af det sfæriske leje er mindre end 10 mm, og overfladen er slukket. I teorien bør luftkøling quenching vælges. På samme tid, i betragtning af den særlige situation med at vælge lav bratkølingstemperatur, for at sikre bratkølingseffekten af ​​arbejdsemnet og opfylde hårdhedskravene, har luftkølingskølningen uundgåeligt visse usikre faktorer, så det bliver et uundgåeligt valg at vælge bratkølingsmedium med hurtigere afkølingshastighed for at kompensere for de mulige fejl ved lav bratkølingstemperatur. Oliens afkølingshastighed er naturligvis bedre end luftkøling, og den er en slags langsommere blandt alle slags bratkølingsmedier. Den bratkølende effekt kan opnås ved at iblødsætte olie umiddelbart efter, at emnet er opvarmet til bratkølingstemperaturen. Den langsommere afkølingshastighed kan opfylde de tekniske krav stabilt og effektivt uden revner og andre defekter.

(3) Faktisk virkning

Efter bratkøling af det sfæriske leje i overensstemmelse med ovenstående skema er den sfæriske hårdhed over 45HRC. Efter anløbning ved 480 ° C er hårdheden stadig over 40HRC, og hårdhedsfordelingen af ​​hvert emne og forskellige dele af emnet er ensartet og stabil, hvilket indikerer, at emnet fuldt ud opfylder bratkølingskravene. Den vellykkede bratkøling af emnet giver en nyttig reference til overfladehærdning af emnet af rustfrit stål og det indre hul, som er vanskeligt at opvarme.

2. Højfrekvent overfladehærdning af dybt kølet lag af store dele

(1) Behandlingsproblemer

Den højfrekvente bratkøling af dette emne anvender også metoden til samtidig opvarmning. Vanskeligheden ved bearbejdning ligger i begrænsningen af ​​udstyrseffekt og strømfrekvens.

Højfrekvent bratkøling er en kortvarig hurtig opvarmning, som skal opvarmes til en meget høj temperatur på meget kort tid og har brug for tilstrækkelig varmekraft som basis. Jo større overflade, som emnet skal opvarmes, jo større kræves effekt. Når den opvarmede overflade når en vis grad, vil det være vanskeligt at realisere samtidig opvarmning på grund af begrænsningen af ​​udstyrets effekt.

Når emnet opvarmes ved induktion, bestemmes den aktuelle indtrængningsdybde af strømfrekvensen. Dette princip gør, at strømfrekvensen bliver den vigtigste faktor til at bestemme dybden af ​​hærdningslaget. Den aktuelle frekvens af højfrekvent slukningsudstyr er generelt fast, såsom den nuværende frekvens af højfrekvent udstyr er 200 ~ 300kHz, den tilsvarende termiske indtrængningsdybde er 0.9 ~ 1.1 mm, hvilket begrænser den yderligere uddybning af hærdningslagets dybde.

Trækstiften på et produkt (slukningsposition som vist i figur 2) er en vigtig del af produktet, og materialet er 40Cr legeret konstruktionsstål. Den ydre cirkulære overflade på F 89 mm skal være højfrekvent bratkølet, bratkølingshårdheden skal være 50 ~ 60HRC, og dybden af ​​hærdningslaget er 2.5 ~ 4.5 mm. Emnet har en stor størrelse af bratkølefladen, hvilket kræver en stor effekt til opvarmning. Desuden er problemet med større indflydelse på opvarmning, at bratkølingsdelen er rilledelen af ​​emnet, og fremstillingen af ​​induktoren er også et stort problem. Såsom produktion af sensorer ved en konventionel metode, nemlig sensorens indre diameter lidt større end bratkølingsoverfladediameteren, skal sensorerne være produceret på stedet, meget besvær, og bratkøling af emnet skal beskadige sensoren på hver arbejdsemneoverflade af den høje frekvens quenching skal gøre tilsvarende en sensor, der er også produktion af hver sensor fejl; Hvis induktorens indvendige diameter er større end den tilstødende sektionsdiameter, det vil sige større end 111 mm, øges afstanden mellem induktoren og bratkølingsdelen med 11 mm, og induktionsopvarmningseffektiviteten vil blive betydeligt reduceret. Med hensyn til hærdningslaget er dybdeområdet på 2.5 ~ 4.5 mm 2.5 ~ 4.5 gange den normale varmegennemtrængningsdybde. For at forbedre dybden af ​​hærdningslaget kan princippet om varmeledning anvendes passende, det vil sige, at varmeledningskarakteristikken fra overfladen til midten kan bruges til at øge tykkelsen af ​​varmelaget. Metoden, der udelukkende bygger på varmeledning, kræver dog en stor temperaturforskel fra overfladen til indersiden. Når den nødvendige dybde af hærdningslaget når bratkølingstemperaturen, er overfladetemperaturen allerede for høj, hvilket resulterer i overophedning af overfladevæv, overbrænding og andre defekter.

Slukningsposition for trækstift

(2) Slukkeprocesskema

For at afslutte bratkølingen af ​​emnet fremstilles en speciel induktor, og proceskontrollen styrkes, og den intermitterende opvarmningsmetode anvendes.

Mange egenskaber, kombineret med trækstift produktion måde, ændre de traditionelle sensorer vil gøre halvcirkel til sensorer og overvinde den traditionelle sensor til højfrekvent quenching af ovennævnte vanskeligheder, emnet kan være så lille som muligt afstand mellem sensorer og varmeoverflade, og kan nemt gøre emnet bratkøling med sensorer fra. I den specifikke operation er emnet koncentrisk rotation i forhold til induktoren for at opnå den specielle effekt at opvarme halvcirklen på et øjeblik og opvarme alle de hærdede overflader som helhed (se figur 3).

Den særlige effekt ved opvarmning af alle hærdede overflader

Det foregående er blevet beskrevet, stålmateriale i opvarmningen til en vis temperatur vil tabe magnetisk, opvarmningshastigheden vil falde flere gange. I selve opvarmningsprocessen, når der er et tyndt lag på overfladen, der overstiger det magnetiske tabspunkt, vil hvirvelstrømsintensiteten ved det indre kryds, der støder op til det tynde lag, pludselig stige og blive den del med den hurtigste opvarmningshastighed, hvilket resulterer i fænomenet, at opvarmningshastigheden af ​​højtemperaturoverfladen falder, og temperaturen i krydset accelereres og derefter bevæger sig indad. Dette fænomen er gavnligt for at øge dybden af ​​hærdningslaget, men overfladeopvarmningshastigheden i højtemperaturområdet er meget hurtigere end delene inden for grænsen, overfladen overophedning, overbrændingstendensen er stadig meget alvorlig. På dette tidspunkt er behovet for at finde ud af spændingen, opvarmningshastigheden og andre parametre for den optimale konfiguration, streng kontrol af opvarmningsprocessen, under forudsætning af at sikre kvalitet så vidt muligt for at øge dybden af ​​hærdningslaget.

Trækstiften kræver, at dybden af ​​hærdningslaget er stor, og den simple parameterstyring mangler stadig til at opfylde de tekniske krav fuldstændigt, så nogle andre teknikker bør tages i brug. Intermitterende opvarmning, det vil sige, når bratkølingstemperaturen ikke nås, det midlertidige stop af opvarmning, så emnets overflade varmeledning mere indad, og derefter starte opvarmningen igen. Dette svarer til at øge varmeledningstiden, reducere overfladen til den indre temperaturgradient, gentaget flere gange, overfladetemperaturen vil ikke være for høj og forårsage overophedning, overbrænding. For at opnå en mere ensartet bratkølingstemperatur inden for 2.5 ~ 4.5 mm fra overfladen indad.

(3) Faktisk virkning

Efter at have taget foranstaltninger såsom forbedring af sensordesign, optimering af procesparametre, intermitterende opvarmning osv., kan hårdheden af ​​trækstiftens overflade efter højfrekvent bratkøling være stabil til omkring 55HRC, dybden af ​​hærdningslaget er mere end 3 mm, brugen af højfrekvent bratkøling for at opfylde kravene til dybden af ​​hærdningslaget, der er egnet til mellemfrekvent bratkøling. På grund af forbedringen af ​​induktoren kan arbejdsemnet køles kontinuerligt en efter en, hvilket effektivt forbedrer arbejdseffektiviteten.

3. Sager, der har brug for opmærksomhed

For at sikre behandlingskvaliteten skal følgende forhold bemærkes:

(1) Vedligeholdelse af udstyr er ekstremt vigtigt. Afstanden mellem højfrekvensspolen og emnet bør være så lille som muligt for at reducere dets effekttab og sikre effektbehovet til samtidig opvarmning i størst muligt omfang.

(2) Den mest almindelige form for induktoren er at lave en spiralform med en bøjning af rødt kobberrør. Ved design og fremstilling af en sådan induktor bør det røde kobberrør med en større diameter så vidt muligt anvendes, og antallet af omdrejninger bør reduceres for at reducere induktiv reaktans og sikre opvarmningseffektivitet.

4. konklusion

Højfrekvent induktionsslukning er en kompliceret proces, som hører til den særlige varmebehandlingskategori inden for varmebehandling, men det er sværere at realisere samtidig opvarmning. I specifikke operationer skal der tages hensyn til udstyrseffekt, arbejdsfrekvens, sensorer og varmebehandlingsparametre, organisationstransformation, bratkølingsmedium og materialefaktorer såsom kølemetoden, for at opnå den bedste tilpasning af disse faktorer, maksimere udstyrspotentialet, så vidt muligt for at tilfredsstille mange varianter, små batch arbejdsemne bratkøling behov på samme tid.

Del denne artikel til din platform:

fejl:

Få et citat