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2000年以来の誘導加熱

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マルテンサイト系ステンレス鋼ワークピースの内孔の高周波誘導表面焼入れを実現する方法は?

高周波焼入れ加熱にはXNUMXつの方法があります。XNUMXつ目は同時加熱と焼入れです。つまり、焼入れが必要なワークピースの表面が同時に加熱され、その後急激に冷却されます。 XNUMX つ目は連続焼入れです。つまり、ワークピースを上から下に移動させながら、ワークピースの表面の小さな部分を誘導加熱することにより、表面が連続的に加熱および冷却されます。

多品種少量部品の生産では、異なる材料は異なる焼入れ媒体を使用する必要がある場合があるため、同時加熱の焼入れ方法が主に採用されます。 焼入れ表面積が大きい部品が、設備の電力やその他の要因によって制限される場合は、焼入れのために連続加熱が考慮されます。

導入する次の: マルテンサイト ステンレス鋼ワーク穴高周波表面焼入れ

(1) 処理の難しさ

マルテンサイト系ステンレス鋼ワークピースの内孔の高周波表面焼入れは、同時加熱の方法を採用しています。処理の難しさは、ステンレス鋼材料と内孔表面の焼入れにあります。

高周波誘導加熱の過程で、温度が材料の減磁点(鉄鋼の減磁点の温度は一般的に700〜800℃です)を超えると、材料の電磁誘導能力が低下し、加熱速度が数倍低下します。それ以上の加熱を困難にします。 ステンレス鋼の熱処理温度は高く、1000℃を超えており、材料の焼入れ温度まで加熱することはより困難です。 一方、熱処理温度が高く、材料の融点に近いため、磁点損失以上の加熱速度は低下しますが、それでも従来の熱処理よりも加熱速度が速く、制御しないと、表面が過熱して部品が溶ける危険性があります。

環状効果は、誘導加熱の XNUMX つの主要な効果の XNUMX つであり、穴内加熱が困難な理由でもあります。 ワークが誘導コイルによって加熱されると、誘導コイルを流れる電流は誘導コイルの内面に集中します。 ワークピースの外面を加熱する場合、誘導コイルの内面は、ワークピースの加熱を助長するワークピースの外面に対して相対的である必要がありますが、ワークピースの内側の穴の表面を加熱する場合は、方向は正反対であり、インダクタの電気効率を大幅に低下させ、ワークピースの加熱を助長しません。 また、内穴高周波焼入れを行う場合、加熱面がワークの内側にあるため、オペレーターが外側から直接観察することは容易ではなく、操作の難易度がある程度高くなります。

一部の製品の球面軸受には sf28mm の球面焼入れが必要で、材料はマルテンサイト ステンレス鋼 20Cr13 で、焼入れ硬度は 35 ~ 45HRC が必要です。これにより、必然的にセンサーとワークピースの加熱面との間のギャップが増加し、電気効率がさらに低下します。 ワークの加熱に対する環状効果の悪影響を克服するために、インダクタに磁気伝導性を設定して磁場の分布を変更し、電気の流れの方向を加熱するワークの表面分布に近づけます。暖房効果を高めるためです。 ただし、ワークの内穴が小さいため、センサーとワークの隙間距離とセンサー自体のサイズが取り除かれます。 センサーの内径が13mm以下のため、磁気伝導体を搭載することはできません。 ワークピースの高周波焼入れは、プロセスパラメータを最適化し、加熱プロセスを改善して設備能力を最大化することによってのみ行うことができます。

(2) 焼入れ工程スキーム

クエンチ プロセス スキームには、加熱時間、クエンチ温度、およびクエンチ媒体が含まれます。

高周波焼入れは瞬間加熱で、数秒で焼入れ温度に達すると思っている方も多いと思います。 この理解は一般的な状況を反映していますが、包括的ではありません。 場合によっては、加熱速度が遅くなり、一部の特殊なケースでは、電圧出力を下げるなどして部品の加熱速度を遅くすることで、特殊なワークピースのニーズや特殊な技術的要件を満たすことができます。 ワークピースの場合、多くの不利な要因が存在するため、急速加熱は現実的ではありません。視覚的な温度変化の必要性を考慮し、過熱または表面溶融現象を防止して、焼入れ品質を確保するために、より遅い加熱に基づいている必要があります。レート。 加熱速度が遅すぎると、表面焼入れの利点が失われ、熱伝導により硬化層が大きくなりすぎます。 実際には、ワークピースの加熱時間を 2.5 ~ 3 分以内に制御する方が適切であることが示されています。

ワークピースの焼入れ温度は、鋼の種類、元の構造、および相変化ゾーンでの加熱速度に応じて決定する必要があります。 鋼の種類と元の構造の特定の条件下では、焼入れ温度は主に加熱速度によって決まります。 加熱速度が速いほど、高い焼入れ温度が必要になります。 高周波焼入れの加熱速度は従来の熱処理よりもはるかに速いため、高周波焼入れ温度は一般的に従来の熱処理よりも高くなります。 さまざまな理由により、球面軸受を加熱することには多くの困難があり、焼入れ温度は高すぎてはなりません。 急冷温度が高いほど達成が難しくなり、これも遅い加熱速度を選択する理由のXNUMXつです。 遅い加熱速度が選択されていますが、それでも速い加熱です。 遅い加熱速度を考慮すると、オーステナイト化時間は速い加熱時間よりも長くなります。 多くの要因を総合的に分析した結果、焼入れ温度は従来の熱処理と同等か、それよりもわずかに高くする必要があります。

マルテンサイト系ステンレス鋼は焼入れ性に優れ、ワークサイズはそれほど大きくなく、空冷で完全に焼入れできます。 球面軸受の有効厚さは10mm未満で、表面は焼き入れされています。 理論的には、空冷焼入れを選択する必要があります。 同時に、ワークの焼入れ効果を確保し、硬度要件を満たすために、低い焼入れ温度を選択するという特別な状況を考慮すると、空冷焼入れには必然的に特定の不確実な要因があるため、冷却速度が速い冷却媒体を使用して、冷却温度が低いという欠点を補います。 油の冷却速度は明らかに空冷よりも優れており、あらゆる種類の焼入れ媒体の中でやや遅いです。 ワークが焼入れ温度に加熱された直後にオイルを浸漬することにより、焼入れ効果が得られます。 冷却速度が遅いため、亀裂やその他の欠陥がなく、技術的要件を安定して効果的に満たすことができます。

(3) 実際の効果

上記のスキームに従って球面軸受を焼入れした後、球面硬度は45HRCを超えています。 480°Cで焼戻しした後、硬度はまだ40HRCを超えており、各ワークピースとワークピースのさまざまな部分の硬度分布は均一で安定しており、ワークピースが焼入れ要件を完全に満たしていることを示しています。 ワークの焼入れに成功したことで、加熱しにくいステンレス鋼ワークや内穴の表面焼入れの参考になります。

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