Co to jest nagrzewanie indukcyjne?

Leading Manufacturers of Melting, Thermal Processing & Production Systems for the Metals & Materials Industry Worldwide

Co to jest nagrzewanie indukcyjne?

Czysta i szybka metoda doprowadzania ciepła do podgrzewanego przedmiotu wychodzi również naprzeciw zaostrzonym wymaganiom w zakresie ochrony środowiska. Otoczenie nie jest narażone na zanieczyszczenia termiczne i atmosferyczne. Szczególna zaleta tej metody polega na możliwości wytwarzania ciepła w samym przedmiocie, bez konieczności korzystania z zewnętrznego źródła ciepła. Zgodnie z prawem fizyki o indukcji elektromagnetycznej, wokół każdego przewodnika, przez który przepływa prąd zmiennym tworzy się zmienne pole magnetyczne. Przez duże wzmocnienie tych pól magnetycznych rozgrzewają się umieszczone w pobliżu metale, gdyż są w nich wytwarzane prądy wirowe. Przy nagrzewaniu indukcyjnym wykorzystywana jest właściwość pola magnetycznego, polegająca na przekazywaniu energii bez bezpośredniego kontaktu. Oznacza to, że nagrzewanie nie odbywa się drogą kontaktową, jak w znanym sposobie ogrzewania na skutek oporu w żarówkach, płytach grzewczych lub kuchenkach elektrycznych, gdzie bezpośredni przepływ prądu powoduje żarzenie się drutu oporowego.

Nagrzewanie indukcyjne jest działem ogrzewania elektrycznego, stosowanym dzisiaj w różnorodnej formie w przemyśle i gospodarstwach domowych. Jego zasadniczy zakres zastosowania obejmuje przemysł stalowy i obróbki metali.

2

www.inductoheat.eu

W nagrzewaniu indukcyjnym istotnym problemem jest wytworzenie dostatecznie silnego pola magnetycznego i umieszczenie nagrzewanego przedmiotu w centrum tego pola w taki sposób, aby doszło do optymalnego przenoszenia linii pola od przewodnika do ogrzewanego przedmiotu. Zazwyczaj odbywa się to w ten sposób, że przewodnik elektryczny jest wykonany w postaci pętli, induktora zwanego też cewką, posiadającą jeden lub kilka zwojów. Przedmiot jest umieszczany w środku tego induktora i wszystkie linie pola skupiają się na przedmiocie. Te linie pola indukują w ogrzewanym przedmiocie również przepływ prądu, którego natężenie, zgodnie z prawem transformacji, jest równe prądowi w induktorze. Aby jednak wytworzyć dostatecznie mocne pole, prąd w induktorze musi być bardzo silny (1 000 – 10 000 A), co zazwyczaj spowodowałoby stopienie się induktora; dla porównania, w oporowym piecu grzewczym o mocy 2000 W płynie prąd 10 A. Aby temu zapobiec, induktory wykonuje się z rurek miedzianych chłodzonych wodą. Innym sposobem na wytworzenie silnego zmiennego pola magnetycznego jest zwiększenie częstotliwości. W naszej sieci energetycznej w

gospodarstwie domowym i przemyśle panuje częstotliwość 50 Hz, co oznacza, że prąd zmienia kierunek 50 x na sekundę. Przy nagrzewaniu indukcyjnym, w zależności od przypadku zastosowania, pracuje się z częstotliwościami od 50 do 1 000 000 Hz. Wytworzenie tych wyższych częstotliwości, których nie można pobrać z sieci zasilającej, odbywa się za pomocą generatorów, które w zakresie do 10 000 Hz są określane jako generatory średniej częstotliwości, a powyżej tej wartości – jako generatory wysokiej częstotliwości. Tutaj nasuwa się pytanie, dlaczego potrzebny jest tak duży zakres częstotliwości i dlaczego nie wszystkie zadania nagrzewania dadzą się rozwiązać za pomocą jednej, określonej częstotliwości. Także tutaj odpowiedzią jest prawo fizyki, a mianowicie tak zwane zjawisko naskórkowości (skin-effekt). Prąd elektryczny przepływa tylko w warstwie powierzchniowej przedmiotu, co oznacza, że środek przedmiotu pozostaje teoretycznie zimny. Z kolei, grubość warstwy, przez którą płynie prąd, zależy od częstotliwości. Przy niższych częstotliwościach warstwa jest gruba, co oznacza, że prąd płynie przez przedmiot prawie do jego środka, w konsekwencji nagrzewa go na wskroś. Przy bardzo wysokich częstotliwościach prąd płynie tylko na powierzchni i głębokość nagrzewania leży w zakresie od 0 do 1 mm. To zjawisko jest wykorzystywane przy doborze odpowiedniej częstotliwości, zależnie od konkretnego zastosowania.

Podczas gdy przy topieniu, podgrzewaniu przed kuciem i wyżarzaniu jako źródło energii wykorzystuje się najczęściej średnią częstotliwość, to w procesach hartowania i lutowania można, czy też trzeba zastosować częstotliwość wysoką albo średnią, co zależy od konkretnych wymagań. Podsumowanie:

Nagrzewanie indukcyjne oferuje źródło ciepła, które można bardzo dobrze regulować, ograniczać do częściowych stref nagrzewania i które zawsze daje powtarzalne procesy nagrzewania. Stwarza to możliwość budowania urządzeń do nagrzewania o wysokim stopniu automatyzacji i nadających się do zintegrowania w linii produkcyjnej podobnie, jak obrabiarki.

Głównymi dziedzinami zastosowania nagrzewania indukcyjnego są: • Topienie stali i metali kolorowych w temperaturach do 1500°C. • Podgrzewanie przed kuciem do temperatury 1250°C. • Wyżarzanie zmiękczające i normalizujące po kształtowaniu na zimno w temperaturach od 750 do 950°C. • Hartowanie powierzchniowe przedmiotów ze stali i żeliwa w temperaturach od 850 do 930°C (odpuszczanie w temperaturze 200 – 300 °C) i lutowanie miękkie i twarde w temperaturach do 1100 °C, a także dziedziny specjalne, takie jak np. podgrzewanie przed klejeniem, spiekanie.

3

Indukowane prądy wirowe

Moce przenoszone przy różnych procesach nagrzewania

Metoda ogrzewania Konwekcja (pobieranie ciepła, przez ruch cząsteczek)

4

www.inductoheat.eu

Przenoszenie mocy (W/cm²) 5 x 10 - 1

Promieniowanie (piec elektryczny, piec muflowy)

8

Przewodzenie ciepła, dotykowe (płyta grzewcza, kąpiel solna)

20

Promiennik punktowy na podczerwień

2 x 10 2

Płomień (palnika)

10 3

Nagrzewanie indukcyjne

10 4

Laser (CO2)

10 8

Wiązka elektronów

10 10

Głębokości wnikania (mm) dla różnych materiałów w zależności od częstotliwości i temperatury (δ)

Temp.

Miedź 20° C

Miedź 1100° C

Stal 20° C

Stal 600° C

Stal 800° C

Stal 1500° C

Ni-Cr

Grafit

Aluminium

μ

–

–

60 – 80

40

1

1

–

–

–

50 Hz

10

32

500 Hz

2,97

600 Hz

2,91

9,4

3,78

7,75

22,50

26

20,6

65

1000 Hz

2,2

7

2,9

5,8

17,5

20

16

50

1800 Hz

1,68

5,44

2,18

4,31

13

15

11,87

37,6

–

2000 Hz

1,59

5,14

2,06

4,12

12,3

14,4

11,25

35,6

–

3600 Hz

1,19

3,86

1,55

3,1

9,22

10,65

8,4

26,7

–

4000 Hz

1,13

3,65

1,46

2,93

8,73

10

8,0

25,3

1,38

10 kHz

0,7

2,22

0,82

1,83

5,53

6,32

5,05

15,8

0,87

12 kHz

0,65

2,1

0,84

1,68

5,03

5,88

4,6

14,5

–

500 kHz

0,1

0,32

0,13

0,26

0,78

0,9

0,7

2,25

–

700 kHz

0,08

0,037

0,600

0,104

2500 kHz

0,043

0,020

0,320

0,055

1,38

22,50

20° C

3,89

5

Teoretyczne zapotrzebowanie na energię różnych materiałów ( i = w kWh/kg + kcal/kg) 0,42 0,4 0,38 0,36 0,34 0,32 0,3 0,28

kWh / kg

0,26 0,24 0,22 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

Temperatur in w °C °C Temperatura



6

www.inductoheat.eu

kWh/kg stal kWh/kg aluminium kWh/kg miedź kWh/kg mosiądz

Głębokość wnikania prądów różnych częstotliwości dla stali

10 9,5 9 8,5 8 7,5

Głębokość wnikania w mm Eindringtiefe in mm

7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

Temperatura °C Temperatur inw°C



Częstotliwość: 4 kHz Częstotliwość: 10 kHz Częstotliwość: 30 kHz Częstotliwość: 100 kHz Częstotliwość: 200 kHz

7

Źródła energii dla nagrzewania indukcyjnego W zależności od wymaganej głębokości wnikania prądu ustalana jest częstotliwość robocza układu indukcyjnego. Zakres stosowanych częstotliwości sięga od wartości częstotliwości sieciowej (50 Hz) aż po zakres fal krótkich (3 MHz) i jest podzielony na trzy podzakresy: • niska częstotliwość: 50 Hz – 500 Hz • średnia częstotliwość: 500 Hz – 50 kHz • wysoka częstotliwość: 50 kHz – 3 MHz Urządzenia indukcyjne z wyższymi częstotliwościami muszą wytwarzać je z częstotliwości sieciowej za pomocą przemiennika częstotliwości. Dostępne są tutaj następujące metody:

Metody

Częstotliwość w kHz

Stopień sprawności w % (pełne obciążenie)

Moc w kW

Mnożnik częstotliwości (statyczny przemiennik częstotliwości)

0,15 0,25 0,45

88 – 93

do 3 000

Przemiennik tyrystorowy i przemiennik tranzystorowy

0,5 – 25

90 – 95

do 15 000

Przemiennik tranzystorowy wysokiej częstotliwości

50 – 1 200

88 – 92

do 5 000

Wysoka częstotliwość (generator rurowy)

1 000 – 3 000

60 – 70

do 250

8

www.inductoheat.eu

Proces hartowania w materiale

Proces zachodzący w materiale podczas hartowania indukcyjnego jest znanym dla stopów żelaza z węglem procesem przemiany lub hartowania z oziębianiem. Stal jest najpierw podgrzewana do temperatur powyżej linii GOS (rys. po prawej). Wtedy z istniejącej pierwotnie mieszaniny kryształów cementytu-ferrytu tworzy się jednolity roztwór stały, austenit. Węgiel, który był związany w cementycie (Fe3C) zostaje rozpuszczony atomowo w austenicie. Następujące potem oziębienie musi odbyć się tak szybko, aby węgiel także po przemianie krystalicznej pozostał rozpuszczony, a przemiana austenitu w perlit i ferryt została udaremniona. W ten sposób powstaje martenzyt, struktura po hartowaniu. Martenzyt jest nośnikiem podwyższonej twardości. Istotne zwiększenie twardości wskutek powstania martenzytu jest wyraźne i użyteczne w praktyce dopiero wtedy, gdy zawartość C w stali przekracza 0,35 %. Wzrost twardości rośnie nadal aż do zawartości C równej 0,7 %. Zawartość C powyżej 0,7 % nie powoduje już istotnego zwiększenia twardości. Natomiast większe zawartości C, zwłaszcza w połączeniu z dodatkami stopowymi powodują, że przemiana austenitu w martenzyt jest przesunięta w kierunku niższych temperatur i to w taki sposób, że w temperaturze pokojowej nie jest całkowicie zakończona. Wskutek tego w strukturze pozostaje mniejsza lub większa ilość austenitu (austenit szczątkowy), który wskutek swojej niskiej twardości zmniejsza twardość całkowitą.

Fragment wykresu żelazo-węgiel Temperatura (°C) 1000

Temperatury hartowania dla nagrzewania indukcyjnego

800

600 Temperatura nagrzewania pieca 400

200

0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Zawartość C (%)

9

Powstały w wyniku hartowania z oziębieniem martenzyt jest twardy, ale też bardzo kruchy. Jego objętość właściwa jest większa niż struktury wyjściowej. Powoduje to nieuniknione zmiany wymiarów w hartowanym przedmiocie i naprężenia wewnętrzne, jeśli przedmiot wskutek hartowania powierzchniowego ma strukturę martenzytyczną tylko lokalnie. Naprężenia te nakładają się na naprężenia powstałe wskutek znacznych różnic temperatur w przedmiocie podczas nagrzewania i oziębiania. Wszystkie naprężenia powodują opóźnienia hartowania i w pewnych okolicznościach pęknięcia hartownicze.

zawartość C (perlit ≈ 0,9 %, a ferryt < 0,01 %), w powstałym austenicie ta różnica udziału węgla jest wyrównywana przez dyfuzję. Ten proces wyrównywania zależy od czasu i temperatury. W temperaturach tuż powyżej temperatury przemiany przebiega on powoli, a w wyższych temperaturach szybciej. Jeśli w stali oprócz węglika żelaza (cementytu) występują też węgliki dodatków stopowych (np. chromu), to proces austenityzacji przedłuża się wskutek rozpoczętego później lub przebiegającego wolniej rozpuszczania się węglików.

Odpuszczanie w temperaturze 150–200°C prowadzi do zmiany struktury martenzytu. Martenzyt ulega znacznej relaksacji, bez wystąpienia znaczącego obniżenia twardości. Ma to bardzo korzystny wpływ na właściwości mechaniczne (sprężystość i wytrzymałość. Przedmiot jest mniej wrażliwy na uderzenia i pęknięcia prawie nie występują.

Stal posiada optymalne właściwości do hartowania, jeśli wskutek procesu austenityzacji

Jeśli nawet przy hartowaniu indukcyjnym zachodzi w materiale ten sam proces, jak w innych, zwykłych procesach hartowani a, to jednak konieczny na początku proces austenityzacji jest silnie ograniczony w czasie wskutek szybkiego nagrzewania. Gdy przedmiot jest nagrzewany w piecu do temperatury hartowania, to zazwyczaj czas potrzebny na nagrzanie całego przedmiotu wystarcza także na pełną austenityzację struktury. Wychodząc z normalnej struktury ferrytyczno-perlitycznej stali, oznacza to, że ze wzrostem temperatury i czasu wytrzymywania w temperaturze powyżej temperatury przemiany najpierw perlit przemienia się w austenit, a potem w coraz większym stopniu ferryt. Ponieważ oba składniki struktury wykazują bardzo różną

10

www.inductoheat.eu

1. perlit i ferryt ulegają rozpuszczeniu i przemianie, 2. węgliki dodatków stopowych w znacznym stopniu są rozpuszczone 3. a wszystkie różnice w koncentracji (węgla i dodatków stopowych) są wyrównane. Wygrzewanie trwające powyżej niezbędnego czasu (przetrzymanie) powoduje w takim samym stopniu powstanie gruboziarnistego austenitu, jak za wysoka temperatura austenityzacji, jeśli jednocześnie nie zostaje skrócony czas wygrzewania (przegrzanie). Niebezpieczeństwo rozrostu ziarna wskutek podwyższonych temperatur hartowania, stosowanych w celu szybszej austenityzacji przy hartowaniu indukcyjnym, nie występuje jednak dopóki zawarte są jeszcze nierozpuszczone resztki węglików.

Inductively hardable steels

DIN-term

material-

HRc-

number

values

analysis C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Ni

V

C

%

≤%

≤%

≤%

≤%

%

%

%

%

%

0,045

0,15

0,05

heat-treatable steels C 35

1.0501

51 – 57

0,35

0,35

0,80

0,045

1.0726

50 – 55

0,35

0,40

0,90

0,060

0,250

Ck 35

1.1181

51 – 57

0,35

0,35

0,80

0,035

0,035

Cf 35

1.1183

51 – 57

0,35

0,35

0,80

0,025

0,035

C 45

1.0503

56 – 61

0,45

0,35

0,80

0,045

0,045

1.0727

55 – 60

0,45

0,40

0,90

0,060

0,250

Ck 45

1.1191

56 – 61

0,45

0,35

0,80

0,035

0,035

Cf 45

1.1193

56 – 61

0,45

0,35

0,80

0,025

0,035

Cf 53

1.1213

58 – 63

0,53

0,35

0,70

0,025

0,035

1.0728

58 – 62

0,60

0,40

0,90

0,060

0,250

Ck 60

1.1221

59 – 64

0,60

0,35

0,90

0,035

0,035

Cf 70

1.1249

60 – 64

0,70

0,35

0,35

0,025

0,035

79 Ni 1

1.6971

60 – 64

0,79

0,30

0,55

0,025

0,025

36 Mn 5

1.5067

52 – 56

0,36

0,35

1,50

0,035

0,035

35 S 20

45 S 20

60 S 20

1)

1)

1)

40 Mn 4

0,15

1.5038

53 – 58

0,40

0,50

1,10

0,035

0,035

37 MnSi 5

2)

1.5122

55 – 58

0,37

1,40

1,40

0,035

0,035

38 MnSi 4

2)

1.5120

54 – 58

0,38

0,90

1,20

0,035

0,035

46 MnSi 4

2)

1.5121

57 – 60

0,46

0,90

1,20

0,035

0,035

53 MnSi 4

2)

1.5141

58 – 62

0,53

1,00

1,20

0,035

0,035

45 Cr 2

1.7005

56 – 60

0,45

0,40

0,80

0,025

0,035

0,50

34 Cr 4

1.7033

51 – 55

0,34

0,40

0,90

0,035

0,035

1,05

37 Cr 4

1.7034

53 – 58

0,37

0,40

0,90

0,035

0,035

1,05

38 Cr 4

1.7043

53 – 58

0,38

0,40

0,90

0,025

0,035

1,05

41 Cr 4

1.7035

54 – 58

0,41

0,40

0,80

0,035

0,035

1,05

42 Cr 4

1.7045

54 – 58

0,42

0,40

0,80

0,025

0,035

1,05

34 CrMo 4

1.7220

52 – 56

0,34

0,40

0,80

0,035

0,035

1,05

0,25

41 CrMo 4

1.7223

54 – 58

0,41

0,40

0,80

0,025

0,035

1,05

0,25

42 CrMo 4

1.7225

54 – 58

0,42

0,40

0,80

0,035

0,035

1,05

0,25

49 CrMo 4

1.7238

57 – 62

0,49

0,40

0,80

0,025

0,035

1,05

0,25

50 CrMo 4

1.7228

57 – 62

0,50

0,40

0,80

0,035

0,035

1,05

0,25

50 Cr V 4

1.8159

57 – 62

0,50

0,40

1,10

0,035

0,035

1,05

58 Cr V 4

1.8161

58 – 63

0,58

0,35

1,10

0,035

0,035

1,05

30 CrNiMo 8

1.6580

50 – 54

0,30

0,40

0,60

0,035

0,035

2,00

0,35

2,00

34 CrNiMo 6

1.6582

53 – 56

0,34

0,40

0,70

0,035

0,035

1,55

0,25

1,55

36 CrNiMo 4

1.6511

54 – 57

0,36

0,40

0,80

0,035

0,035

1,05

0,25

1,05

X 41 CrMo V 5,1

1.2344

55 – 59

0,41

1,00

0,40

0,015

0,010

5,00

1,30

86 CrMo V 7

1.2327

60 – 64

0,86

0,35

0,45

0,030

0,030

1,75

0,30

X 20 Cr 13

1.2082

48 – 53

0,20

0,50

0,40

0,035

0,035

13,00

X 40 Cr 13

1.2083

55 – 58

0,40

0,50

0,40

0,030

0,030

13,00

0,15 0,09

tool steels 0,50 0,10

stainless steels X 90 CrMo V 18

1.4112

55 – 58

0,90

1,00

1,00

0,045

0,030

18,00

1,15

X 90 CrCoMo V 17

1.4535

55 – 58

0,90

1,00

1,00

0,045

0,030

16,50

0,50

X 105 CrMo 17

1.4125

56 – 60

1,05

1,00

1,00

0,045

0,030

17,00

0,60

1.3505

62 – 65

1,00

0,35

0,40

0,030

0,025

1,55

X 45 CrSi 9-3

1.4718

56 – 60

0,45

3,50

0,50

0,030

0,025

9,50

X 80 CrNiSi 20

1.4747

52 –55

0,80

2,75

1,00

0,030

0,030

20,00

0.6025

48 – 52

0,25

0,25

ca. 1,5

0,10

rolling bearing steels 100 Cr 6 valve steel

casting material GG-25 GTS-45

51 – 57

GTS-65

56 – 59

GGG-60

0.7060

53 – 59

GGG-70

0.7070

56 – 62

1)

higher hardening variations are possible

2)

}

1,50

Please ask for an additional instruction sheet

good transmutations, but danger of cracks for strong shaped pieces

Carburized steels suitable for partial hardening, e.g. Ck 15, 16 MnCr 5, 20 MnCr 5, 15 CrNi 6, 20 MoCr 4 etc. Dry powdered metals iron-carbon basis hardening is possible Key for hardening depths:

max. 2 mm max. 4 mm max. 6 mm über 6 mm

Przedruk tej tabeli lub powielanie w inny sposób dozwolone tylko za pisemną zgodą firmy INDUCTOHEAT Europe GmbH. www.inductoheat.eu

Reprints or reproductions of any kind only with the written permission of INDUCTOHEAT Europe GmbH. www.inductoheat.eu

11

Porównanie hartowania indukcyjnego, płomieniowego, kąpielowego, powierzchniowego i azotowego Hartowanie indukcyjne nie powinno i nie może zastąpić powszechnie stosowanych procesów hartowania powierzchniowego. Jest to dodatkowa metoda hartowania, stosowana wszędzie tam, gdzie przynosi korzyści techniczne i ekonomiczne. Korzyści są tutaj tym wyraźniejsze, im mniejsza jest powierzchnia do hartowania w stosunku do całkowitej powierzchni przedmiotu. Poniżej zostaną przedstawione zalety i wady poszczególnych procesów hartowania powierzchniowego. Decyzja, która metoda hartowania korzystna jest dla konkretnego przedmiotu, może zostać podjęta tylko przez firmę wykonującą obróbkę cieplną, a w razie wątpliwości przy udziale ekspertów w tej dziedzinie.

Hartowanie indukcyjne Zalety Równomierne nagrzewanie hartowanych miejsc. Krótkie czasy nagrzewania i tym samym nieznaczne tworzenie się zgorzeliny. W wielu przypadkach nie jest konieczna dodatkowa obróbka. Dzięki krótkotrwałemu nagrzaniu unika się tworzenia struktur gruboziarnistych na skutek przetrzymania lub przegrzania. Dokładna kontrola doprowadzanego ciepła. Wymagane temperatury są utrzymywane. Odkształcenie jest na ogół nieznaczne. W porównaniu do hartowania powierzchniowego stale stopowe do nawęglania mogą zostać zastąpione tanimi stalami do ulepszania cieplnego. Hartowanie fragmentów przedmiotu jest zazwyczaj możliwe nawet przy najbardziej skomplikowanych kształtach. Maszyny do hartowania i generatory mogą być ustawione bezpośrednio w liniach produkcyjnych. Nie zajmują dużo miejsca, są łatwe w obsłudze oraz pracują w sposób czysty i nie stwarzający zagrożeń dla zdrowia. Urządzenie do hartowania jest zawsze gotowe do pracy i niezawodne (pod warunkiem starannej konserwacji). Maszyny do hartowania mogą być wykonane tak, że pracują w pełni automatycznie. Wady Koszty nabycia urządzenia do hartowania są wysokie i amortyzują się tylko przy wysokim stopniu wykorzystania lub dużej ilości obrabianych przedmiotów. Przy hartowaniu stali do ulepszania cieplnego czasami pojawia się między rdzeniem i zahartowaną warstwą powierzchniową strefa o niższej wytrzymałości (strefa miękka). Dla poszczególnych procesów trzeba stosować różne induktory. Hartowanie przejść między przekrojami jest niekiedy trudne.

12

www.inductoheat.eu

Hartowanie płomieniowe

Hartowanie powierzchniowe

Zalety Niskie koszty inwestycji. Czasy nagrzewania są stosunkowo krótkie. Odkształcenie jest nieznaczne. Osiągalne, minimalne głębokości zahartowania są bardziej ograniczone w dół niż w przypadku hartowania indukcyjnego. Hartowanie fragmentów przedmiotu jest możliwe z niewielkimi ograniczeniami. Maszyny i stanowiska do hartowania mogą być ustawione bezpośrednio w liniach produkcyjnych. Nie zajmują dużo miejsca i są łatwe w obsłudze. Urządzenie jest zawsze gotowe do pracy. Maszyny do hartowania mogą pracować częściowo automatycznie.

Zalety Warstwa zahartowana jest równomierna, ale stosunkowo cienka. Hartowanie fragmentów przedmiotu jest częściowo możliwe, w zależności od kształtu przedmiotu. Twardość rdzenia zwiększa się jednocześnie z hartowaniem powierzchni. Wyższa opłacalność na ogół w przypadku części, w których hartowana jest cała powierzchnia.

Wady Ponieważ ciśnienie i skład gazu dostarczanego przez gazownie miejskie ulegają wahaniom, temperatura płomienia nie zawsze jest równomierna; dlatego głębokość hartowania jest różna. Hartowanie otworów jest trudne, bądź możliwe tylko przy większych rozmiarach. Do hartowania różnych przedmiotów trzeba stosować różne palniki. Podczas hartowania stali do ulepszania cieplnego między rdzeniem i warstwą zahartowaną powstaje strefa odpuszczania (strefa miękka).

Hartowanie kąpielowe Zalety Niskie koszty obróbki cieplnej. Krótkie czasy obróbki. Odkształcenie jest nieznaczne. Wady Hartowanie fragmentów przedmiotu jest możliwe tylko w ograniczonym stopniu. Cały przedmiot jest hartowany powierzchniowo, ponieważ zakrycie miejsc nie przeznaczonych do hartowania nie jest możliwe. Na przejściach między przekrojami i na karbach nie można uzyskać prawidłowej warstwy zahartowanej. Procesy hartowania mogą być prowadzone tylko w centralnej hartowni; pociąga to za sobą dodatkowe koszty transportu. Opary z kąpieli hartowniczej są szkodliwe dla zdrowia. Zahartowane przedmioty muszą być poddane dodatkowej obróbce.

Wady Wysokie koszty eksploatacji, długie czasy wyżarzania. Może wystąpić silne odkształcenie, ponieważ cały przedmiot jest nagrzewany. Miejsca nie przeznaczone do hartowania muszą być zakryte lub warstwa nawęglana usunięta przed hartowaniem. Konieczna jest centralna hartownia; pociąga to za sobą zwiększone koszty transportu. Zahartowane przedmioty muszą być poddane dodatkowej obróbce, w celu uzyskania czystej powierzchni.

Azotowanie (azotowanie gazowe) Zalety Równomierna warstwa zahartowana, niezależna od kształtu przedmiotów. Ponieważ temperatura obróbki jest niska (ok. 500°C), odkształcenie przedmiotów wyżarzanych bez naprężeń jest nieznaczne. Przedmiot nie musi być oziębiony. Osiągalna twardość jest bardzo wysoka i pozostaje przy temperaturach do ponad 500°C prawie niezmienna. Odporność na zużycie jest odpowiednio do wysokiej twardości bardzo wysoka. Dodatkowa obróbka azotowanych przedmiotów nie jest konieczna. Wady Wysokie koszty eksploatacji. W rachubę wchodzą tylko stale specjalne. Czasy wyżarzania są bardzo długie, w zależności od głębokości zahartowania od 1 do 4 dni. Nagrzewany jest cały przedmiot. Warstwy zahartowane są cienkie. Twardość zmniejsza się mocno w warstwach poniżej 0,2 mm. Powierzchnie nie wytrzymują silnego nacisku powierzchniowego i pękają. Miejsca nie przeznaczone do hartowania muszą być chronione przez cynowanie lub niklowanie. Powierzchnia przedmiotów musi być przed azotowaniem absolutnie czysta. Centralna hartownia, wysokie koszty transportu.

13

Krzywe chłodzenia wody, oleju mineralnego i roztworów wodnych 900 800

Temperatur in °


700 600 500 400 300 200 100 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Czas w sekundach

Zeit in Sek.

Woda SERVISCOL 78 10% roztwór syntetycznego płynu hartowniczego DURIXOL 4 wysokowydajny środek hartowniczy o intensywnym działaniu DURIXOL W 25 wysokowydajny środek hartowniczy odporny na parowanie DURIXOL A 650 gorący olej hartowniczy do kąpieli o temperaturze do 250°C DURIXOL H 222 olej hartowniczy do hartowania próżniowego

14

www.inductoheat.eu

Tabela porównawcza wartości twardości w skali Rockwella, Vickersa, Brinella, wytrzymałość na rozciąganie Rockwell

Vickers

Brinell

HRC

HV

HB

20

240

21

Wytrzymałość na rozciąganie

Wytrzymałość na rozciąganie

Rockwell

Vickers

Brinell

Rm N/mm²

HRC

HV

HB

Rm N/mm²

228

770

44

430

409

1385

245

233

785

45

445

423

1450

22

250

238

800

46

460

437

1485

23

255

242

820

47

470

447

1520

24

260

247

835

48

480

456

1555

25

265

252

850

49

500

475

1630

26

270

257

865

50

510

485

1665

27

280

266

900

51

520

495

1700

28

285

271

915

52

545

515

1780

29

295

280

950

53

560

532

1845

30

300

285

965

54

580

551

1920

31

310

295

995

55

600

570

1995

32

320

304

1030

56

610

580

2030

33

330

314

1060

57

630

599

2105

34

340

323

1095

58

650

620

2180

35

345

330

1115

59

670

–

–

36

355

335

1140

60

700

–

–

37

365

340

1150

61

720

–

–

38

370

352

1190

62

740

–

–

39

380

361

1220

63

770

–

–

40

390

371

1255

64

800

–

–

41

400

380

1290

65

830

–

–

42

410

390

1320

66

860

–

–

43

420

399

1350

15

Induktory i wyposażenie hartownicze o jakości wyposażenia oryginalnego équipement Ekspresowy serwis induktorów

Usługi serwisowe

• Induktory z funkcją natryskiwacza • Naprawa i konserwacja induktorów • Ekspresowy serwis z odbieraniem i dostawą części • Zapasowe induktory wszystkich producentów • Powłoki induktorowe • Induktory wymurowane lub zalewane

• Wykonywanie sprawdzianów do induktorów (przeciwsprawdziany, sprawdziany nastawcze, sprawdziany do lutowania) • Umowy ramowe i serwisowe • Szkolenia • Badanie metalograficzne

Zakres naszych usług

Opracowywanie/ optymalizacja procesów • Doradztwo i optymalizacja procesów • Serwis na miejscu • Opracowywanie induktorów i nowe koncepcje • Dokumentacja konstrukcyjna induktorów (2- i 3-wymiarowa) • Budowa prototypów induktorów • Optymalizacja/doskonalenie stopnia sprawności induktorów • Optymalizacja/wydłużanie trwałości induktorów

Urządzenia indukcyjne Hartownie usługowe Wyposażenie hartownicze Ekspresowy serwis induktorów Przemienniki wysokiej/średniej częstotliwości • Przemiennik IFP • Opracowywanie procesów • Pełne spektrum usług w zakresie nagrzewania indukcyjnego • • • • •

INDUCTOHEAT Europe GmbH Ostweg 5 73262 Reichenbach/Fils GERMANY

16

www.inductoheat.eu

Telefon +49 (0)7153 504-235 Telefax +49 (0)7153 504-333 [email protected] www.inductoheat.eu

Leading Manufacturers of Melting, Thermal Processing & Production Systems for the Metals & Materials Industry Worldwide