تصلب الحث - التطبيق والعملية الفيزيائية وأنواع وطرق التصلب

ستركز هذه المقالة على التصلب التعريفي - أحد أنواع المعالجة الحرارية للمعادن التي توفر إمكانية تحولات الطور ، أي تحويل البرليت إلى الأوستينيت. تكتسب الأجزاء الفولاذية ، بسبب تصلب الحث ، خواص ميكانيكية أعلى ، حيث تزداد جودة الفولاذ بشكل كبير نتيجة لمثل هذه المعالجة.

لذلك ، بالنسبة للمعالجة الحرارية للمعادن ، بغرض تصلب أسطحها ، يستخدمون التسخين التعريفي ... تتيح لك التقنية اختيار أعماق مختلفة للطبقة المتصلبة ، بالإضافة إلى أن العملية تتم آليًا بسهولة ، ولهذا السبب هذه الطريقة تعتبر تقدمية. من الممكن ترسيخ الأجزاء بأشكال مختلفة.

تصلب الحث السطحي من نوعين: السطح والجزء الأكبر.

تصلب السطح عن طريق تسخين السطح ، ينتج عن ذلك تسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة تصلب إلى عمق الطبقة المتصلبة ، بينما يظل اللب سليمًا. وقت التسخين من 1.5 إلى 20 ثانية ، وسرعة التسخين من 30 إلى 300 درجة مئوية في الثانية.

يتميز التصلب الحجمي للسطح بتسخين طبقة أكبر من طبقة ذات هيكل مارتينسيتي ، وهذا هو تسخين عميق. يتم تلدين الفولاذ إلى عمق أقل من سماكة الطبقة الساخنة ، والتي يتم تحديدها من خلال تصلب الفولاذ.

في المناطق العميقة الأعمق من بنية المارتينسيت ، والتي يتم تسخينها إلى درجة حرارة التصلب ، يتم تشكيل مناطق صلبة مع هيكل السوربيتول أو التروستيت المتصلب. يزداد وقت المعالجة إلى 20-100 ثانية ، وينخفض ​​معدل التسخين إلى 2-10 درجة مئوية في الثانية مقارنة بمعالجة السطح.

تخضع المحاور والتروس والصلبان للخدمة الشاقة وما إلى ذلك لتصلب السطح الحجمي. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين التسخين التعريفي وطرق التسخين الأخرى في إطلاق الحرارة مباشرة في حجم قطعة العمل.

في الأساس العملية على النحو التالي. يتم وضع الجزء المتصلب في المحرِّض ، والذي يتم تشغيله بواسطة التيار المتردد. مجال مغناطيسي متغير يستحث EMF تحدث تيارات إيدي في الطبقة السطحية لقطعة العمل ، مما يؤدي إلى تسخين قطعة العمل. يتم تسخين هذه المناطق ، التي تتأثر بمجال مغناطيسي متناوب ، إلى درجات حرارة عالية.

سرعة التدفئة عالية وهناك خيار للتدفئة المحلية. تكون الكثافة الحالية أعلى على سطح قطعة العمل بسبب تأثير السطح ، وهذا هو السبب في أن التسخين ممكن فقط للعمق المطلوب. يسخن اللب قليلاً.87٪ من الطاقة التي تنقلها التيارات الدوامة لقطع الشغل هي في عمق الاختراق.

نظرًا لاختلاف عمق الاختراق الحالي باختلاف درجات حرارة المعدن ، تتم العملية على عدة مراحل. بادئ ذي بدء ، يتم تسخين الطبقة السطحية للمعدن البارد بسرعة ، ثم يتم تسخين الطبقة بشكل أعمق ولا يتم تسخين الطبقة الأولى بسرعة أكبر ، ثم يتم تسخين الطبقة الثالثة.

في عملية تسخين كل طبقة ، ينخفض ​​معدل تسخين كل طبقة مع فقدان الطبقة المقابلة للخصائص المغناطيسية. وهذا يعني أن الحرارة تنتشر بسبب التغيرات في الخصائص المغناطيسية للمعدن من طبقة إلى أخرى. هذا هو تسخين نشط بالتيار ، يدوم حرفيًا ثوانٍ.

يختلف التسخين التعريفي ، اعتمادًا على توزيع درجة الحرارة في قسم قطعة العمل ، عن التسخين بالتوصيل الحراري.في الطبقة المسخنة ، تكون درجة الحرارة أعلى بكثير مما هي عليه في الوسط ، وهناك انخفاض حاد ، لأنه في الجزء المركزي من الجزء ، لا تزال الخصائص المغناطيسية غير مفقودة حتى يسخن التيار النشط الخارجي بالفعل المعدن. عن طريق تغيير تردد التيار ومدة التسخين ، يتم تسخين قطعة العمل إلى العمق المطلوب.

عادة ما يحدد تصميم الحث جودة تصلب الجزء. الحث مصنوع من أنابيب نحاسية يتم من خلالها تمرير الماء لتبريده. يتم الحفاظ على مسافة معينة ، مقاسة بوحدات المليمترات ، بين المحث والجزء ، ونفس الشيء من جميع الجوانب.

تتم عملية التبريد بعدة طرق ، اعتمادًا على شكل وحجم الجزء ، بالإضافة إلى متطلبات التبريد. يتم تسخين الأجزاء الصغيرة أولاً ثم تبريدها.في تبريد الدش ، يتم تغذية وسيط تبريد مثل الماء من خلال ثقوب في المحث. إذا كان الجزء طويلًا ، يتحرك المحث على طوله أثناء التبريد ويتم تغذية الماء من خلال فتحات الدش بعد حركته. إنها طريقة علاج متسلسلة مستمرة.

في المعالجة المتسلسلة المستمرة ، يتحرك المحث بسرعة من 3 إلى 30 مم في الثانية وتسقط أجزاء من الجزء على التوالي في مجاله المغناطيسي. نتيجة لذلك ، يتم تسخين الجزء وتبريده على التوالي ، قسمًا بعد آخر. بهذه الطريقة ، يمكن أيضًا تقوية الأجزاء الفردية من قطعة العمل إذا لزم الأمر ، على سبيل المثال دواليب العمود المرفقي أو أسنان عجلة تروس كبيرة. تتيح لك أدوات الأتمتة محاذاة الجزء بالتساوي وتحريك المحث بدقة عالية.

اعتمادًا على العلامة التجارية للفولاذ وطريقة معالجته ، تختلف الخصائص بعد التصلب. تؤثر أيضًا أوضاع التسخين التعريفي والتبريد والتلطيف المنخفض على النتائج.

على عكس التصلب التقليدي ، يجعل التصلب بالحث الصلب 1-2 HRC أكثر صلابة وأقوى ويقلل من المتانة ويزيد من حد التحمل. هذا بسبب طحن حبوب الأوستينيت.

يؤدي معدل التسخين المرتفع إلى زيادة مراكز تحويل البرليت والأوستينيت. تبين أن حبة الأوستينيت الأولية صغيرة ، ولا يحدث النمو بسبب ارتفاع معدل التسخين وقلة التعرض.

بلورات مارتينسيت أصغر. حبة الأوستينيت 12-15 نقطة. عند استخدام الفولاذ مع ميل ضئيل إلى زراعة الحبوب الأوستنية ، يتم الحصول على حبة ناعمة.يتم الحصول على الأجزاء ذات الهيكل الأولي المبعثر قليلاً كنتيجة لجودة أفضل.

نتيجة لتوزيع الضغوط المتبقية ، يزداد حد التحمل. توجد ضغوط الانضغاط المتبقية في الطبقة المتصلبة ، بينما توجد ضغوط الشد خارجها. ترتبط حالات فشل التعب بضغوط الشد. ستضعف الضغوط الضاغطة قوى الشد المدمرة تحت تأثير القوى الخارجية أثناء تشغيل الجزء. هذا هو السبب في زيادة حد التحمل نتيجة تصلب الحث.

الأهمية الحاسمة في التصلب التعريفي هي: معدل التسخين ، معدل التبريد ، طريقة التصلب في درجات الحرارة المنخفضة.