Tempra ad induzione: applicazione, processo fisico, tipi e metodi di tempra

Questo articolo si concentrerà sull'indurimento a induzione, uno dei tipi di trattamento termico dei metalli che offre la possibilità di trasformazioni di fase, ovvero la trasformazione della perlite in austenite. Le parti in acciaio, grazie alla tempra ad induzione, acquisiscono proprietà meccaniche superiori, poiché la qualità dell'acciaio aumenta notevolmente a seguito di tale trattamento.

Quindi, per il trattamento termico dei metalli, con lo scopo del loro indurimento superficiale, usano riscaldamento a induzione... La tecnologia consente di scegliere diverse profondità dello strato indurito, inoltre il processo è facilmente automatizzabile, motivo per cui questo metodo è considerato progressivo. È possibile solidificare parti con forme diverse.

La tempra superficiale ad induzione è di due tipi: superficiale e superficiale.

Indurimento superficiale con riscaldamento superficiale, in questo modo il pezzo viene riscaldato alla temperatura di indurimento fino alla profondità dello strato indurito, mentre il nucleo rimane intatto. Il tempo di riscaldamento va da 1,5 a 20 secondi, la velocità di riscaldamento va da 30 a 300 ° C al secondo.

L'indurimento volumetrico della superficie è caratterizzato dal riscaldamento di uno strato più grande di uno strato con struttura martensitica, questo è un riscaldamento profondo. L'acciaio viene ricotto a una profondità inferiore allo spessore dello strato riscaldato, che è determinato dall'indurimento dell'acciaio.

Nelle zone profonde più profonde della struttura martensitica, che vengono riscaldate alla temperatura di solidificazione, si formano zone solidificate con la struttura del sorbitolo solidificato o della troostite. Il tempo di indurimento aumenta a 20-100 secondi, la velocità di riscaldamento diminuisce a 2-10 ° C al secondo rispetto all'indurimento superficiale.

Assali per carichi pesanti, ingranaggi, crociere, ecc. sono sottoposti a indurimento superficiale volumetrico. La principale differenza tra il riscaldamento a induzione e altri metodi di riscaldamento è il rilascio di calore direttamente nel volume del pezzo.

Fondamentalmente il processo è il seguente. La parte temprata è posta nell'induttore, che è alimentato da corrente alternata. Un campo magnetico variabile induce un campo elettromagnetico le correnti parassite si verificano nello strato superficiale del pezzo, riscaldando il pezzo. Queste zone, che sono interessate da un campo magnetico alternato, vengono riscaldate a temperature elevate.

La velocità di riscaldamento è elevata e c'è un'opzione per il riscaldamento locale. La densità di corrente è maggiore sulla superficie del pezzo a causa dell'effetto superficiale, motivo per cui il riscaldamento è possibile solo fino alla profondità richiesta. Il nucleo si riscalda leggermente.L'87% della potenza trasmessa dalle correnti parassite del pezzo si trova nella profondità di penetrazione.

Poiché la profondità della penetrazione della corrente è diversa a diverse temperature del metallo, il processo avviene in più fasi. Prima di tutto, lo strato superficiale del metallo freddo viene riscaldato rapidamente, quindi lo strato viene riscaldato più in profondità e il primo strato non viene riscaldato ulteriormente così rapidamente, quindi viene riscaldato il terzo strato.

Nel processo di riscaldamento di ciascuno degli strati, la velocità di riscaldamento di ciascuno strato diminuisce con la perdita di proprietà magnetiche dello strato corrispondente. Cioè, il calore si diffonde a causa dei cambiamenti nelle proprietà magnetiche del metallo da uno strato all'altro. Questo è il riscaldamento attivo per corrente, dura letteralmente secondi.

Il riscaldamento ad induzione, a seconda della distribuzione della temperatura nella sezione del pezzo, differisce dal riscaldamento per conduzione termica: nello strato riscaldato, la temperatura è significativamente più alta che al centro, c'è un forte calo, perché nella parte centrale del parte, le proprietà magnetiche non vengono ancora perse fino a quando la corrente attiva esterna non ha già surriscaldato il metallo. Modificando la frequenza della corrente e la durata del riscaldamento, il pezzo viene riscaldato alla profondità richiesta.

Il design dell'induttore di solito determina la qualità di solidificazione della parte. L'induttore è costituito da tubi di rame attraverso i quali viene fatta passare l'acqua per raffreddarlo. Tra l'induttore e il pezzo viene mantenuta una certa distanza, misurata in millimetri, uguale su tutti i lati.

La tempra viene eseguita in vari modi, a seconda della forma e delle dimensioni della parte, nonché dei requisiti di tempra. Le piccole parti vengono prima riscaldate e poi raffreddate.Nel raffreddamento della doccia, un mezzo di raffreddamento come l'acqua viene alimentato attraverso i fori nell'induttore. Se la parte è lunga, l'induttore si sposta lungo di essa durante la tempra e l'acqua viene alimentata attraverso i fori della doccia dopo il suo movimento. È un metodo di polimerizzazione sequenziale continuo.

Nell'indurimento sequenziale continuo, l'induttore si muove a una velocità da 3 a 30 mm al secondo e parti della parte cadono successivamente nel suo campo magnetico. Di conseguenza, la parte viene successivamente, sezione per sezione, riscaldata e raffreddata. In questo modo, se necessario, è possibile indurire anche singole parti del pezzo, ad esempio i perni dell'albero motore o i denti di una grande ruota dentata. Gli strumenti di automazione consentono di allineare la parte in modo uniforme e spostare l'induttore con elevata precisione.

A seconda della marca dell'acciaio e del metodo del suo pretrattamento, le proprietà dopo l'indurimento sono diverse. Anche le modalità di riscaldamento a induzione, raffreddamento e basso rinvenimento influiscono sui risultati.

A differenza della tempra convenzionale, la tempra a induzione rende l'acciaio 1-2 HRC più duro, più forte, riduce la tenacità e aumenta il limite di resistenza. Ciò è dovuto alla macinazione dei grani di austenite.

Un'elevata velocità di riscaldamento porta ad un aumento dei centri di trasformazione perlite-austenite. Il grano iniziale di austenite risulta essere piccolo, la crescita non si verifica a causa dell'elevata velocità di riscaldamento e della mancanza di esposizione.

I cristalli di martensite sono più piccoli. Il grano di austenite è di 12-15 punti. Quando si utilizzano acciai con scarsa tendenza alla formazione di grani austenitici, si ottiene un grano fine.Parti con una struttura iniziale leggermente dispersa sono ottenute come risultato di una migliore qualità.

Come risultato della distribuzione delle sollecitazioni residue, il limite di resistenza aumenta. Le tensioni residue di compressione sono presenti nello strato indurito, mentre le tensioni di trazione sono presenti all'esterno di esso. I cedimenti per fatica sono legati alle sollecitazioni di trazione. Le sollecitazioni di compressione indeboliranno le forze di trazione distruttive sotto l'azione di forze esterne durante il funzionamento della parte. Questo è il motivo per cui il limite di resistenza aumenta a causa della tempra ad induzione.

L'importanza decisiva nella tempra ad induzione sono: velocità di riscaldamento, velocità di raffreddamento, modalità di tempra a basse temperature.