Ngrohje me shpejtësi të lartë me sistemin e ngrohjes me induksion

Një nga zhvillimet e fundit të jashtëzakonshme në fushën e trajtimit termik ka qenë aplikimi i ngrohje me induksion deri te forcimi i lokalizuar i sipërfaqes. Përparimet e bëra në varësi të aplikimit të rrymës me frekuencë të lartë nuk kanë qenë aspak fenomenale. Duke filluar një kohë relativisht të shkurtër më parë si një metodë e shumëkërkuar për forcimin e sipërfaqeve mbajtëse në bosht me gunga (disa milionë prej tyre janë në përdorim duke vendosur rekorde të shërbimit gjatë gjithë kohës), sot gjen këtë metodë shumë selektive të forcimit sipërfaqësor që prodhon zona të ngurtësuara në një shumëllojshmëri të pjesët. Megjithatë, pavarësisht nga gjerësia e aplikimit të sotëm, forcimi me induksion është ende në fazën e tij fillestare. Përdorimi i mundshëm i tij për trajtimin termik dhe ngurtësimin e metaleve, ngrohjen për falsifikim ose ngjitje, ose saldimin e metaleve të ngjashëm dhe të ndryshëm, është i paparashikueshëm.

Ngurtësim i induksionit rezulton në prodhimin e objekteve prej çeliku të ngurtësuar në nivel lokal me shkallën e dëshiruar të thellësisë dhe fortësisë, strukturë metalurgjike thelbësore të bërthamës, zonës së demarkacionit dhe kasës së ngurtësuar, me mungesë praktike shtrembërimi dhe pa formim shkallësh. Ai lejon projektimin e pajisjeve që garanton mekanizimin e të gjithë operacionit për të përmbushur kërkesat e linjës së prodhimit. Ciklet kohore prej vetëm disa sekondash mbahen nga rregullimi automatik i fuqisë dhe intervalet e ngrohjes dhe shuarjes së sekondës së ndarë, të domosdoshme për krijimin e rezultateve faksimile të fiksimeve speciale kërkuese. Pajisjet e forcimit me induksion i lejojnë përdoruesit të forcojë në sipërfaqe vetëm pjesën e nevojshme të shumicës së çdo objekti çeliku dhe kështu të ruajë duktilitetin dhe forcën origjinale; për të forcuar artikujt me dizajn të ndërlikuar të cilët nuk mund të trajtohen në mënyrë të mundshme në asnjë mënyrë tjetër; për të eliminuar paratrajtimet e zakonshme të shtrenjta, si p.sh. plasja dhe karburizimi me bakër, dhe operacionet e shtrenjta të mëvonshme të drejtimit dhe pastrimit; për të ulur koston e materialit duke pasur një përzgjedhje të gjerë të çeliqeve nga të cilat mund të zgjidhni; dhe për të ngurtësuar një artikull plotësisht të përpunuar pa nevojën e ndonjë operacioni përfundimi.

Për vëzhguesin e rastësishëm do të duket se forcimi me induksion është i mundur si rezultat i disa transformimeve të energjisë që ndodhin brenda një rajoni induktiv të bakrit. Bakri mbart një rrymë elektrike me frekuencë të lartë dhe, brenda një intervali prej disa sekondash, sipërfaqja e një copë çeliku të vendosur brenda këtij rajoni të energjizuar nxehet në intervalin e saj kritik dhe shuhet në fortësi optimale. Për prodhuesin e pajisjeve për këtë metodë ngurtësimi nënkupton aplikimin e dukurive të histerezës, rrymave vorbull dhe efektit të lëkurës për prodhimin efektiv të forcimit të lokalizuar të sipërfaqes.

Ngrohja realizohet me përdorimin e rrymave me frekuencë të lartë. Frekuencat e zgjedhura në mënyrë specifike nga 2,000 deri në 10,000 cikle dhe mbi 100 cikle janë duke u përdorur gjerësisht në kohën e tanishme. Rryma e kësaj natyre që rrjedh nëpër një induktor prodhon një fushë magnetike me frekuencë të lartë brenda rajonit të induktorit. Kur një material magnetik si çeliku vendoset brenda kësaj fushe, ka një shpërndarje të energjisë në çelik që prodhon nxehtësi. Molekulat brenda çelikut përpiqen të përafrohen me polaritetin e kësaj fushe dhe me këtë ndryshim mijëra herë në sekondë, zhvillohet një sasi e madhe e fërkimit të brendshëm molekular si rezultat i tendencës natyrore që çeliku t'i rezistojë ndryshimeve. Në këtë mënyrë, energjia elektrike shndërrohet, nëpërmjet mediumit të fërkimit, në nxehtësi.

Megjithatë, meqenëse një karakteristikë tjetër e natyrshme e rrymës me frekuencë të lartë është përqendrimi në sipërfaqen e përcjellësit të saj, vetëm shtresat sipërfaqësore nxehen. Kjo tendencë, e quajtur "efekti i lëkurës", është një funksion i frekuencës dhe, duke qenë të tjera të barabarta, frekuencat më të larta janë efektive në thellësi më të cekëta. Veprimi i fërkimit që prodhon nxehtësinë quhet histerezë dhe padyshim varet nga cilësitë magnetike të çelikut. Kështu, kur temperatura ka kaluar pikën kritike në të cilën çeliku bëhet jomagnetik, i gjithë ngrohja histeretike pushon.

Ekziston një burim shtesë nxehtësie për shkak të rrymave vorbull që rrjedhin në çelik si rezultat i ndryshimit të shpejtë të fluksit në fushë. Me rritjen e rezistencës së çelikut me temperaturën, intensiteti i këtij veprimi zvogëlohet ndërsa çeliku nxehet dhe është vetëm një pjesë e vlerës së tij origjinale "të ftohtë" kur arrihet temperatura e duhur e shuarjes.

Kur temperatura e një shufre çeliku të ngrohur në mënyrë induktive arrin në pikën kritike, ngrohja për shkak të rrymave vorbull vazhdon me një ritëm shumë të reduktuar. Meqenëse i gjithë veprimi vazhdon në shtresat sipërfaqësore, vetëm ajo pjesë ndikohet. Vetitë origjinale të bërthamës ruhen, ngurtësimi i sipërfaqes realizohet me shuarje kur në sipërfaqet e sipërfaqes është arritur zgjidhja e plotë e karabit. Zbatimi i vazhdueshëm i fuqisë shkakton një rritje në thellësinë e fortësisë, sepse ndërsa çdo shtresë çeliku sillet në temperaturë, dendësia e rrymës zhvendoset në shtresën poshtë e cila ofron një rezistencë më të ulët. Është e qartë se zgjedhja e frekuencës së duhur, dhe kontrolli i fuqisë dhe kohës së ngrohjes do të bëjë të mundur përmbushjen e çdo specifikimi të dëshiruar të forcimit të sipërfaqes.

Metalurgjia e Ngrohje Induksioni

Sjellja e pazakontë e çelikut kur nxehet në mënyrë induktive dhe rezultatet e marra meritojnë një diskutim të metalurgjisë së përfshirë. Shkalla e tretësirës së karbitit më pak se një sekondë, fortësia më e lartë se ajo e prodhuar nga trajtimi në furrë dhe një lloj nyjor martensit janë pika për t'u konsideruar
që e klasifikojnë metalurgjinë e ngurtësimit me induksion si "të ndryshme". Më tej, dekarburizimi i sipërfaqes dhe rritja e kokrrave nuk ndodhin për shkak të ciklit të shkurtër të ngrohjes.

Ngrohje induksioni prodhon një fortësi që ruhet në 80 për qind të thellësisë së saj, dhe prej andej e tutje, një ulje graduale përmes një zone kalimi në fortësinë origjinale të çelikut siç gjendet në bërthamën e cila nuk është prekur. Lidhja është kështu ideale, duke eliminuar çdo shans për t'u copëtuar ose kontrolluar.

Zgjidhja e plotë e karabit dhe homogjeniteti siç dëshmohet nga fortësia maksimale mund të arrihet me një kohë totale të ngrohjes prej 0.6 sekondash. Nga kjo kohë, vetëm 0.2 deri në 0.3 sekondë është në fakt mbi kritikën më të ulët. Është interesante të theksohet se pajisjet e forcimit me induksion funksionojnë çdo ditë mbi bazën e prodhimit me tretësirë ​​të plotë karabit, që rezulton nga një cikël ngrohjeje dhe shuarjeje, koha totale e të cilit është më pak se 0.2 sekonda.

Martenziti nodular i imët dhe më homogjen që rezulton nga ngurtësimi me induksion është më i dukshëm me çeliqet e karbonit sesa me çelikun e aliazhuar për shkak të pamjes nodulare të shumicës së martensitit të aliazhuar. Kjo strukturë e imët duhet të ketë për origjinën e saj një austenit, i cili është rezultat i një difuzioni më të plotë karbidi sesa përftohet me ngrohjen termike. Zhvillimi praktikisht i menjëhershëm i temperaturave kritike në të gjithë mikrostrukturën e hekurit alfa dhe karabit të hekurit është veçanërisht i favorshëm për zgjidhjen e shpejtë të karabit dhe një shpërndarje të përbërësve që ka si produkt të pashmangshëm një autentit tërësisht homogjen. Më tej, shndërrimi i kësaj strukture në martenzit do të prodhojë një martenzit i cili zotëron karakteristika të ngjashme dhe një rezistencë korresponduese ndaj konsumimit ose instrumenteve depërtuese.

ngrohje me shpejtësi të lartë me induksion