Грејање велике брзине помоћу индукционог система грејања

Један од недавних изванредних достигнућа у области термичке обраде била је примена индукција грејање до локализованог површинског очвршћавања. Напредак који је условљен применом струје високе фреквенције није био ништа друго него феноменалан. Почевши пре релативно кратког времена као дуго тражена метода очвршћавања лежајних површина на радилицама (неколико милиона њих је у употреби и поставља све временске рекорде у раду), данас налазимо да је овај веома селективни метод очвршћавања површинским слојем који производи очвршћене површине на више делови. Ипак, упркос својој данашњој ширини примене, индукционо очвршћавање је још увек у почетној фази. Његова вероватна употреба за термичку обраду и каљење метала, загревање за ковање или лемљење, или лемљење сличних и различитих метала је непредвидива.

Индуцтион харденинг резултира производњом локално каљених челичних предмета са жељеним степеном дубине и тврдоће, суштинске металуршке структуре језгра, зоне разграничења и каљеног кућишта, са практичним недостатком изобличења и без стварања каменца. Омогућава пројектовање опреме која гарантује механизацију целе операције како би се испунили захтеви производне линије. Временски циклуси од само неколико секунди одржавају се аутоматском регулацијом снаге и интервалима загревања и гашења у делићу секунде који су неопходни за стварање факсимилних резултата захтевних специјалних фиксација. Опрема за индукционо каљење омогућава кориснику да површински очврсне само потребан део већине било ког челичног предмета и на тај начин задржи оригиналну дуктилност и чврстоћу; да очврсне предмете замршеног дизајна који се не могу третирати на било који други начин; да се елиминишу уобичајени скупи претходни третмани као што су бакарно превлачење и карбуризација, као и скупе накнадне операције исправљања и чишћења; да смањите трошкове материјала тако што ћете имати широк избор челика од којих можете изабрати; и да се очврсне потпуно обрађен предмет без потребе за завршном обрадом.

Повременом посматрачу се чини да је индукцијско очвршћавање могуће као резултат неке трансформације енергије која се дешава унутар индуктивног подручја бакра. Бакар носи електричну струју високе фреквенције и, у интервалу од неколико секунди, површина комада челика постављеног унутар овог подручја под напоном се загрева до свог критичног опсега и угаси до оптималне тврдоће. За произвођача опреме за овај начин каљења то значи примену феномена хистерезе, вртложних струја и скин ефекта на ефективну производњу локализованог површинског очвршћавања.

Грејање се остварује коришћењем струја високе фреквенције. Тренутно се увелико користе посебно одабране фреквенције од 2,000 до 10,000 циклуса и више од 100 циклуса. Струја ове природе која тече кроз индуктор производи високофреквентно магнетно поље унутар области индуктора. Када се магнетни материјал као што је челик стави у ово поље, долази до дисипације енергије у челику која производи топлоту. Молекули унутар челика покушавају да се поравнају са поларитетом овог поља, и са овом променом хиљадама пута у секунди, развија се огромна количина унутрашњег молекуларног трења као резултат природне тежње челика да се одупре променама. На овај начин се електрична енергија трансформише, кроз медијум трења, у топлоту.

Међутим, пошто је друга инхерентна карактеристика струје високе фреквенције да се концентрише на површину свог проводника, само површински слојеви се загревају. Ова тенденција, названа „ефекат коже“, је функција фреквенције и, под истим условима, више фреквенције су ефикасне на мањим дубинама. Дејство трења које производи топлоту назива се хистереза ​​и очигледно зависи од магнетних квалитета челика. Дакле, када температура пређе критичну тачку на којој челик постаје немагнетичан, сво хистерезно загревање престаје.

Постоји додатни извор топлоте због вртложних струја које теку у челику као резултат брзо променљивог флукса у пољу. Са повећањем отпорности челика са температуром, интензитет овог дејства се смањује како се челик загрева и представља само делић његове „хладне“ првобитне вредности када се постигне одговарајућа температура гашења.

Када температура индуктивно загрејане челичне шипке дође до критичне тачке, грејање услед вртложних струја наставља се знатно смањеном брзином. Пошто се целокупно деловање одвија у површинским слојевима, утиче само на тај део. Одржавају се оригинална својства језгра, а површинско очвршћавање се постиже гашењем када се постигне потпуни раствор карбида на површини. Континуирана примена снаге узрокује повећање дубине тврдоће, јер како се сваки слој челика доведе до температуре, густина струје се помера на слој испод који нуди мањи отпор. Очигледно је да ће избор одговарајуће фреквенције, као и контрола снаге и времена загревања омогућити испуњавање свих жељених спецификација површинског очвршћавања.

Металургија оф Индуцтион Хеатинг

Необично понашање челика при индуктивном загревању и добијени резултати заслужују дискусију о металургији која је укључена. Брзина раствора карбида мања од секунде, већа тврдоћа од оне произведене обрадом у пећи и нодуларни тип мартензита су тачке разматрања
који класификују металургију индукционог каљења као „другачију“. Даље, декарбонизација површине и раст зрна се не дешавају због кратког циклуса загревања.

Индукцијско гријање производи тврдоћу која се одржава до 80 процената његове дубине, а одатле па надаље, постепено смањење кроз прелазну зону до првобитне тврдоће челика која се налази у језгру на коју није утицало. Веза је стога идеална, елиминишући сваку шансу за ломљење или проверу.

Потпуни раствор карбида и хомогеност, о чему сведочи максимална тврдоћа, могу се постићи са укупним временом загревања од 0.6 секунди. Од овог времена, само 0.2 до 0.3 секунде је заправо изнад доњег критичног. Занимљиво је приметити да је опрема за индукционо каљење у свакодневном раду на производној бази са комплетним раствором карбида, који је резултат циклуса загревања и гашења, чије је укупно време мање од 0.2 секунде.

Фини нодуларни и хомогенији мартензит који настаје индукцијским каљењем је лакше видљив код угљеничних челика него код легираног челика због нодуларног изгледа већине легираних мартензита. Ова фина структура за своје порекло мора имати аустенит који је резултат темељитије дифузије карбида него што се добија термичким загревањем. Практично тренутни развој критичних температура у целој микроструктури алфа гвожђа и карбида гвожђа посебно погодује брзом раствору карбида и расподели састојака који као свој неизбежни производ има потпуно хомоген аустенит. Даље, конверзија ове структуре у мартензит ће произвести мартензит који поседује сличне карактеристике и одговарајућу отпорност на хабање или продирање инструмената.

велика брзина загревања индукцијом

 

=