Il existe deux manières de chauffer par induction à haute fréquence: la première est le chauffage et la trempe simultanés, c'est-à-dire que la surface de la pièce à tremper est chauffée en même temps, suivie d'un refroidissement brusque; La seconde est la trempe séquentielle, c'est-à-dire par chauffage par induction d'une petite partie de la surface de la pièce, tandis que la pièce est déplacée de haut en bas pour que la surface chauffe et refroidisse successivement.
Dans la production de pièces multi-variétés et en petits lots, différents matériaux peuvent nécessiter l'utilisation d'un milieu de trempe différent, de sorte que la méthode de trempe du chauffage simultané est principalement adoptée. Si les pièces avec de grandes surfaces de trempe sont limitées par la puissance de l'équipement et d'autres facteurs, un chauffage continu est envisagé pour la trempe.
1. Trempe de surface à haute fréquence du trou intérieur de la pièce en acier inoxydable martensitique
(1) Difficultés de traitement
La trempe de surface à haute fréquence du trou intérieur de la pièce en acier inoxydable martensitique adopte le mode de chauffage simultané, la difficulté de traitement réside dans la trempe du matériau en acier inoxydable et de la surface intérieure du trou.
Dans le processus de chauffage par induction à haute fréquence, lorsque la température dépasse le point de démagnétisation du matériau (la température du point de démagnétisation du fer et de l'acier est généralement de 700 ~ 800 ℃), la capacité d'induction électromagnétique du matériau diminue et la vitesse de chauffage chute plusieurs fois, rendant la poursuite du chauffage difficile. Et la température de traitement thermique de l'acier inoxydable est élevée, supérieure à 1000 ℃, le chauffage à la température de trempe du matériau est plus difficile. D'autre part, en raison de sa température de traitement thermique élevée, proche du point de fusion du matériau, bien que la vitesse de chauffage au-dessus de la perte de point magnétique soit réduite, la vitesse de chauffage est toujours plus rapide que le traitement thermique conventionnel, et difficile à contrôle, il existe un risque de surchauffe de la surface et de fonte des pièces.
L'effet annulaire est l'un des trois principaux effets du chauffage par induction et est également la raison de la difficulté du chauffage du trou interne. Lorsque la pièce est chauffée par la bobine d'induction, le courant traversant la bobine d'induction est concentré sur la surface intérieure de la bobine d'induction. Lors du chauffage de la surface extérieure de la pièce, la surface intérieure de la bobine d'induction doit être relative à la surface extérieure de la pièce, ce qui est propice au chauffage de la pièce, tandis que lors du chauffage de la surface du trou intérieur de la pièce, la direction est juste opposée, ce qui réduira considérablement le rendement électrique de l'inducteur et n'est pas propice à l'échauffement de la pièce. De plus, lorsque la trempe par induction du trou intérieur est effectuée, la surface chauffante se trouve à l'intérieur de la pièce, il n'est donc pas facile pour l'opérateur d'observer directement de l'extérieur, ce qui augmente dans une certaine mesure la difficulté de fonctionnement.
Le roulement sphérique de certains produits nécessite une trempe sphérique de sf28mm, le matériau est de l'acier inoxydable martensite 20Cr13, la dureté de trempe nécessite 35 ~ 45HRC. En plus des difficultés de chauffage ci-dessus, la surface chauffante de la pièce est sphérique au lieu d'être droite à travers le trou intérieur, ce qui entraînera inévitablement l'augmentation de l'écart entre le capteur et la surface chauffante de la pièce, réduisant encore l'efficacité électrique. Afin de surmonter l'effet néfaste de l'effet annulaire sur le chauffage de la pièce, la conductivité magnétique est réglée sur l'inducteur pour modifier la distribution du champ magnétique et forcer la direction du flux électrique à être proche de la distribution de surface de la pièce à chauffer , de manière à améliorer l'effet de chauffage. Cependant, le trou intérieur de la pièce est petit, de sorte que la distance entre le capteur et la pièce et la taille du capteur lui-même sont supprimées. Le diamètre intérieur du capteur est inférieur à 13 mm, il ne peut donc pas être équipé d'un corps conducteur magnétique. La trempe par induction de la pièce ne peut se faire qu'en optimisant les paramètres du processus et en améliorant le processus de cicatrisation pour maximiser la capacité de l'équipement.
(2) Schéma de processus de trempe
Le schéma du processus de trempe comprend le temps de chauffage, la température de trempe et le milieu de trempe.
Beaucoup de gens pensent que la trempe par induction à haute fréquence appartient au chauffage instantané, qui peut atteindre la température de trempe en quelques secondes seulement. Cette compréhension reflète la situation générale, mais elle n'est pas exhaustive. Dans certains cas, la vitesse de chauffage sera plus lente et, dans certains cas particuliers, la réduction de la tension de sortie et d'autres moyens de ralentir la vitesse de chauffage des pièces peuvent répondre aux besoins de certaines pièces spéciales ou à des exigences techniques particulières. Pour la pièce, en raison de l'existence de nombreux facteurs défavorables, un chauffage rapide n'est pas réaliste, compte tenu de la nécessité d'un changement de température visuel et d'éviter une surchauffe ou même un phénomène de fusion de surface, afin d'assurer la qualité de la trempe, doit être basé sur un chauffage plus lent évaluer. Si la vitesse de chauffage est trop lente, les avantages de la trempe de surface seront perdus et la couche de durcissement sera trop grande en raison de la conduction thermique. La pratique montre qu'il est plus approprié de contrôler le temps de chauffage de la pièce dans les 2.5 à 3 minutes.
La température de trempe de la pièce doit être déterminée en fonction du type d'acier, de la structure d'origine et de la vitesse de chauffage dans la zone de changement de phase. Dans certaines conditions du type d'acier et de la structure d'origine, la température de trempe est principalement déterminée par la vitesse de chauffage. Plus la vitesse de chauffage est rapide, plus la température de trempe est élevée. La vitesse de chauffage de trempe à haute fréquence est beaucoup plus élevée que le traitement thermique conventionnel, de sorte que la température de trempe à haute fréquence est généralement supérieure à celle du traitement thermique conventionnel. Il existe de nombreuses difficultés pour chauffer les roulements sphériques pour diverses raisons, et la température de trempe ne doit pas être trop élevée. Plus la température de trempe est élevée, plus elle sera difficile à réaliser, ce qui est aussi une des raisons du choix d'une vitesse de chauffe plus lente. Bien que le taux de chauffage le plus lent soit choisi, il s'agit toujours d'un chauffage rapide. Compte tenu de la vitesse de chauffage plus lente, le temps d'austénitisation est plus long que le temps de chauffage rapide. Après l'analyse complète de nombreux facteurs, la température de trempe doit être égale ou légèrement supérieure au traitement thermique conventionnel.
Acier inoxydable martensitique bonne trempabilité, la taille de la pièce n'est pas très grande, le refroidissement par air peut être complètement trempé. L'épaisseur effective du roulement sphérique est inférieure à 10 mm et la surface est trempée. En théorie, la trempe par refroidissement à l'air doit être choisie. Dans le même temps, compte tenu de la situation particulière du choix d'une basse température de trempe, afin d'assurer l'effet de trempe de la pièce et de répondre aux exigences de dureté, la trempe de refroidissement à l'air a inévitablement certains facteurs incertains, il devient donc un choix inévitable de choisir le milieu de trempe avec une vitesse de refroidissement plus rapide pour compenser les éventuels défauts de basse température de trempe. La vitesse de refroidissement de l'huile est évidemment meilleure que celle du refroidissement par air, et c'est une sorte de plus lente parmi toutes sortes de milieux de trempe. L'effet de trempe peut être obtenu en trempant l'huile immédiatement après que la pièce a été chauffée à la température de trempe. La vitesse de refroidissement plus lente peut répondre aux exigences techniques de manière stable et efficace sans fissures ni autres défauts.
(3) Effet réel
Après trempe du roulement sphérique conformément au schéma ci-dessus, la dureté sphérique est supérieure à 45HRC. Après revenu à 480 ° C, la dureté est toujours supérieure à 40HRC et la répartition de la dureté de chaque pièce et des différentes parties de la pièce est uniforme et stable, ce qui indique que la pièce répond pleinement aux exigences de trempe. La trempe réussie de la pièce fournit une référence utile pour la trempe de surface de la pièce en acier inoxydable et du trou intérieur qui est difficile à chauffer.
2. Trempe de surface à haute fréquence d'une couche trempée profonde de pièces de grande taille
(1) Difficultés de traitement
La trempe à haute fréquence de cette pièce adopte également la méthode de chauffage simultané. La difficulté de l'usinage réside dans la limitation de la puissance des équipements et de la fréquence du courant.
La trempe à haute fréquence est un chauffage rapide de courte durée, qui doit être chauffé à une température très élevée en très peu de temps et nécessite une puissance de chauffage suffisante comme base. Plus la surface sur laquelle la pièce doit être chauffée est grande, plus la puissance requise est importante. Lorsque la surface chauffée atteint un certain degré, il sera difficile de réaliser un chauffage simultané en raison de la limitation de la puissance de l'équipement.
Lorsque la pièce est chauffée par induction, la profondeur de pénétration du courant est déterminée par la fréquence du courant. Ce principe fait de la fréquence du courant le facteur principal pour déterminer la profondeur de la couche de durcissement. La fréquence actuelle de l'équipement de trempe à haute fréquence est généralement fixe, telle que la fréquence actuelle de l'équipement à haute fréquence est de 200 ~ 300 kHz, la profondeur de pénétration thermique correspondante est de 0.9 ~ 1.1 mm, ce qui limite l'approfondissement supplémentaire de la profondeur de la couche de durcissement.
La goupille de traction d'un produit est un élément clé du produit et le matériau est un acier de construction en alliage 40Cr. La surface circulaire extérieure de F 89 mm doit être trempée à haute fréquence, la dureté de trempe doit être de 50 ~ 60HRC et la profondeur de la couche de durcissement est de 2.5 ~ 4.5 mm. La pièce a une surface de trempe de grande taille, ce qui nécessite une grande puissance de chauffage. En outre, le problème ayant une plus grande influence sur le chauffage est que la partie de trempe est la partie rainurée de la pièce, et la production de l'inducteur est également une grande difficulté. Comme la production de capteurs par une méthode conventionnelle, à savoir le diamètre intérieur du capteur légèrement supérieur au diamètre de la surface de trempe, les capteurs doivent être une production sur site, très difficile, et la trempe de la pièce doit endommager le capteur à chaque surface de la pièce de la l'extinction à haute fréquence doit faire correspondre un capteur, il y a aussi la production de chaque erreur de capteur ; Si le diamètre intérieur de l'inducteur est supérieur au diamètre de la section adjacente, c'est-à-dire supérieur à 111 mm, la distance entre l'inducteur et la partie de trempe augmente de 11 mm et l'efficacité du chauffage par induction sera considérablement réduite. En ce qui concerne la couche de durcissement, la plage de profondeur de 2.5 à 4.5 mm correspond à 2.5 à 4.5 fois la profondeur normale de pénétration de la chaleur. Afin d'améliorer la profondeur de la couche de durcissement, le principe de conduction thermique peut être utilisé de manière appropriée, c'est-à-dire que la caractéristique de conduction thermique de la surface au centre peut être utilisée pour augmenter l'épaisseur de la couche chauffante. Cependant, la méthode reposant uniquement sur la conduction thermique nécessite une grande différence de température de la surface vers l'intérieur. Lorsque la profondeur requise de la couche de durcissement atteint la température de trempe, la température de surface est déjà trop élevée, ce qui entraîne une surchauffe des tissus de surface, une surchauffe et d'autres défauts.
(2) Schéma de processus de trempe
Afin de terminer la trempe de la pièce, un inducteur spécial est fabriqué, le contrôle du processus est renforcé et la méthode de chauffage intermittent est adoptée.
De nombreuses caractéristiques, combinées au mode de production de la goupille de traction, modifient les capteurs traditionnels, créeront un demi-cercle pour les capteurs et surmonteront le capteur traditionnel pour l'extinction à haute fréquence des difficultés ci-dessus, la pièce peut être aussi petite que la distance possible entre les capteurs et la surface chauffante , et peut facilement faire tremper la pièce avec des capteurs de. Dans l'opération spécifique, la pièce est en rotation concentrique par rapport à l'inducteur pour obtenir l'effet spécial de chauffer le demi-cercle en un instant et de chauffer toutes les surfaces durcies dans leur ensemble (voir la figure 3).
Le précédent a été décrit, le matériau en acier dans le chauffage à une certaine température perdra magnétiquement, la vitesse de chauffage chutera plusieurs fois. Dans le processus de chauffage réel, lorsqu'il y a une couche mince sur la surface qui dépasse le point de perte magnétique, l'intensité du courant de Foucault à la jonction interne adjacente à la couche mince augmentera soudainement et deviendra la partie avec la vitesse de chauffage la plus rapide, ce qui entraînera le phénomène selon lequel la vitesse de chauffage de la surface à haute température diminue et la température à la jonction est accélérée, puis se déplace vers l'intérieur. Ce phénomène est bénéfique pour augmenter la profondeur de la couche de durcissement, mais la vitesse de chauffage de surface dans la zone à haute température est beaucoup plus rapide que les pièces à l'intérieur de la limite, la surchauffe de surface, la tendance à la surchauffe est toujours très grave. À ce stade, la nécessité de connaître la tension, la vitesse de chauffage et d'autres paramètres de la configuration optimale, un contrôle strict du processus de chauffage, sous la prémisse d'assurer la qualité autant que possible pour augmenter la profondeur de la couche de durcissement.
La goupille de traction nécessite que la profondeur de la couche de durcissement soit grande, et le simple contrôle des paramètres fait toujours défaut pour répondre complètement aux exigences techniques, de sorte que d'autres techniques doivent être adoptées. Chauffage intermittent, c'est-à-dire lorsque la température de trempe n'est pas atteinte, l'arrêt temporaire du chauffage, de sorte que la conduction thermique de la surface de la pièce plus vers l'intérieur, puis recommence à chauffer. Cela équivaut à augmenter le temps de conduction thermique, en réduisant la surface au gradient de température interne, répété plusieurs fois, la température de surface ne sera pas trop élevée et provoquera une surchauffe, une surchauffe. Pour obtenir une température de trempe plus uniforme à moins de 2.5 ~ 4.5 mm de la surface vers l'intérieur.
(3) Effet réel
Après avoir pris des mesures telles que l'amélioration de la conception du capteur, l'optimisation des paramètres de processus, le chauffage intermittent, etc., la dureté de la surface de la broche de traction après la trempe à haute fréquence peut être stable à environ 55HRC, la profondeur de la couche de durcissement est supérieure à 3 mm, le utilisation de la trempe à haute fréquence pour répondre aux exigences de la profondeur de la couche de durcissement adaptée à la trempe à fréquence intermédiaire. En raison de l'amélioration de l'inducteur, la pièce peut être trempée en continu une par une, ce qui améliore efficacement l'efficacité du travail.
3. Questions nécessitant une attention particulière
Afin d'assurer la qualité du traitement, les points suivants doivent être notés :
(1) L'entretien de l'équipement est extrêmement important. La distance entre l'inducteur haute fréquence et la pièce doit être aussi petite que possible afin de réduire sa perte de puissance et d'assurer au maximum la demande de puissance pour le chauffage simultané.
(2) La forme la plus courante de l'inducteur consiste à former une spirale avec un coude de tuyau en cuivre rouge. Lors de la conception et de la fabrication d'un tel inducteur, le tube de cuivre rouge de plus grand diamètre doit être utilisé dans la mesure du possible et le nombre de tours doit être réduit pour réduire la réactance inductive et assurer l'efficacité du chauffage.
4. Conclusion
La trempe par chauffage par induction à haute fréquence est un processus compliqué, qui appartient à la catégorie spéciale de traitement thermique dans le traitement thermique, mais il est plus difficile de réaliser un chauffage simultané. Dans des opérations spécifiques, doit tenir compte de la puissance de l'équipement, de la fréquence de travail, des capteurs et des paramètres de traitement thermique, de la transformation de l'organisation, du milieu de trempe et des facteurs matériels tels que le mode de refroidissement, pour obtenir le meilleur ajustement de ces facteurs, maximiser le potentiel de l'équipement, autant que possible pour satisfaire de nombreuses variétés, besoins de trempe de pièces en petits lots en même temps.
