유도 경화 — 적용, 물리적 공정, 경화 유형 및 방법

이 기사에서는 상변태 가능성, 즉 펄라이트를 오스테나이트로 변태시키는 금속의 열처리 유형 중 하나인 유도 경화에 중점을 둘 것입니다. 유도 경화로 인해 강철 부품은 이러한 처리의 결과로 강철의 품질이 크게 향상되기 때문에 더 높은 기계적 특성을 얻습니다.

따라서 표면 경화를 목적으로 금속 열처리를 위해 유도 가열... 이 기술을 사용하면 경화 층의 다양한 깊이를 선택할 수 있으며 공정이 쉽게 자동화되므로 이 방법을 사용합니다. 진보적이라고 여겨진다. 모양이 다른 부품을 응고하는 것이 가능합니다.

표면 유도 경화는 표면 및 벌크 표면의 두 가지 유형입니다.

표면 가열을 통한 표면 경화로 인해 공작물이 경화된 층의 깊이까지 경화 온도로 가열되는 반면 코어는 손상되지 않습니다. 가열 시간은 1.5~20초, 가열 속도는 초당 30~300°C입니다.

표면의 체적 경화는 마텐자이트 구조를 가진 층보다 더 큰 층을 가열하는 것을 특징으로 하며, 이는 심층 가열입니다. 강철은 강철의 경화에 의해 결정되는 가열된 층의 두께보다 작은 깊이까지 어닐링됩니다.

응고 온도까지 가열된 마르텐사이트 조직보다 깊은 깊은 영역에서는 응고된 소르비톨 또는 트로스타이트 구조의 응고 영역이 형성됩니다. 경화 시간은 20-100초로 증가하고 가열 속도는 표면 경화에 비해 초당 2-10 °C로 감소합니다.

헤비 듀티 액슬, 기어, 크로스 등은 체적 표면 경화 처리를 받습니다. 유도 가열과 다른 가열 방법의 주요 차이점은 공작물의 부피에 직접 열을 방출한다는 것입니다.

기본적으로 프로세스는 다음과 같습니다. 경화된 부분은 교류로 구동되는 인덕터에 배치됩니다. 가변 자기장 EMF를 유발한다 공작물의 표면층에서 와전류가 발생하여 공작물을 가열합니다. 교류 자기장의 영향을 받는 이러한 영역은 고온으로 가열됩니다.

가열 속도가 빠르고 국부 가열 옵션이 있습니다. 전류 밀도는 표면 효과로 인해 공작물 표면에서 더 높기 때문에 필요한 깊이까지만 가열이 가능합니다. 코어가 약간 가열됩니다.공작물의 맴돌이 전류에 의해 전달되는 동력의 87%는 침투 깊이에 있습니다.

금속의 온도에 따라 전류 침투 깊이가 다르기 때문에 프로세스는 여러 단계로 진행됩니다. 우선, 차가운 금속의 표면층이 빠르게 가열된 다음 층이 더 깊게 가열되고 첫 번째 층이 더 이상 가열되지 않고 세 번째 층이 가열됩니다.

각 층을 가열하는 과정에서 각 층의 자기적 특성 손실에 따라 각 층의 가열 속도가 감소한다. 즉, 층간 금속의 자기 특성 변화로 인해 열이 확산됩니다. 이것은 전류에 의한 활성 가열이며 문자 그대로 몇 초 동안 지속됩니다.

유도가열은 공작물 단면의 온도분포에 따라 열전도에 의한 가열과 다르며, 가열층에서는 중앙부보다 온도가 현저히 높고, 자기 특성은 외부 활성 전류가 이미 금속을 과열할 때까지 손실되지 않습니다. 전류의 주파수와 가열 시간을 변경하여 공작물을 필요한 깊이까지 가열합니다.

인덕터의 설계는 일반적으로 부품의 응고 품질을 결정합니다. 인덕터는 냉각을 위해 물이 통과하는 구리 튜브로 만들어집니다. 밀리미터 단위로 측정된 특정 거리는 인덕터와 부품 사이에 유지되며 모든 면에서 동일합니다.

담금질은 부품의 모양과 크기, 담금질 요구 사항에 따라 다양한 방법으로 수행됩니다. 작은 부품은 먼저 가열된 다음 냉각됩니다.샤워 냉각에서 물과 같은 냉각 매체는 인덕터의 구멍을 통해 공급됩니다. 부품이 길면 담금질 중에 인덕터가 따라 이동하고 이동 후 샤워 구멍을 통해 물이 공급됩니다. 연속 순차 경화 방식입니다.

연속 순차 경화에서 인덕터는 초당 3~30mm의 속도로 움직이고 부품의 일부가 연속적으로 자기장 속으로 떨어집니다. 결과적으로 부품은 섹션별로 연속적으로 가열 및 냉각됩니다. 이러한 방식으로 필요한 경우 공작물의 개별 부품(예: 크랭크축 저널 또는 대형 기어 휠의 톱니)도 경화될 수 있습니다. 자동화 도구를 사용하면 부품을 고르게 정렬하고 인덕터를 고정밀하게 이동할 수 있습니다.

강철 브랜드와 전처리 방법에 따라 경화 후 특성이 다릅니다. 유도 가열, 냉각 및 낮은 템퍼링 모드도 결과에 영향을 미칩니다.

기존의 경화와 달리 유도 경화는 강철을 1-2 HRC 더 단단하고 강하게 만들고 인성을 낮추고 내구성 한계를 높입니다. 이는 오스테나이트 입자의 연삭 때문입니다.

가열 속도가 높으면 펄라이트-오스테나이트 변태 중심이 증가합니다. 초기 오스테나이트 결정립은 작고, 높은 가열 속도와 노출 부족으로 성장이 일어나지 않습니다.

마르텐사이트 결정이 더 작습니다. 오스테나이트 결정립은 12-15 포인트입니다. 오스테나이트 결정립 성장 경향이 거의 없는 강을 사용하면 미세한 결정립이 얻어집니다.더 나은 품질의 결과로 초기 구조가 약간 흩어져 있는 부품을 얻을 수 있습니다.

잔류 응력 분포의 결과로 내구성 한계가 증가합니다. 잔류 압축 응력은 경화된 층에 존재하는 반면 인장 응력은 경화된 층 외부에 존재합니다. 피로 파괴는 인장 응력과 관련이 있습니다. 압축 응력은 부품이 작동하는 동안 외부 힘의 작용으로 파괴적인 인장력을 약화시킵니다. 이것이 유도 경화의 결과로 내구성 한계가 증가하는 이유입니다.

유도 경화에서 결정적인 중요성은 가열 속도, 냉각 속도, 저온에서의 경화 모드입니다.