Akselien induktiokarkaisu: 1045 ja 4140 pintakarkaisu

Miten se toimii

Korkeataajuusvaihtovirtaa kantava induktorikela ympäröi akselin. Virta indusointi pyörrevirtoja teräspintaan, kuumentaen ohuen kuoren muutumislämpötilan yläpuolelle sekunneissa; välitön vesi- tai polymeerisuihkusammutus muuntaa tämän kuoren kovaksi martensiitiksi. Akselin massa ei koskaan kuumene, joten se säilyttää alkuperäiset — usein esikarkaistut ja päästetyt — ominaisuutensa.

Taajuus asettaa kuoren syvyyden

Indusointu virta keskittyy pinnan lähelle, ja lämmitetty syvyys laskee taajuuden noustessa. Tämä on prosessin keskeinen suunnittelusuhde:

• Matalat taajuudet (muutama kHz, kesketaajuuskoneet): syvät kuoret, karkeasti 2–6 mm luokka, suurille akseleille ja raskaille laakeripinnoille.
• Korkeat taajuudet (satoja kHz): matalat kuoret, millimetrin murto-osista noin 1.5 mm, pienille osille ja hienoille ominaisuuksille.

Käytännössä kuoren syvyys spesifioidaan kovuusrajaan (kuten hiiletyksessä, usein 550 HV) ja kone, taajuus ja kuumennusaika valitaan osumaan siihen siirtymävyöhykkeellä, joka ei puhkaise pehmeää, karkaisematonta pintaa missään kohtaa kuviota.

Teräkset

Keskihiiliset teräkset spesifioidaan, koska sammutettu kovuus tulee hiilestä:

• 1045 / C45 — taloudellinen standardi; pinnan kovuus tyypillisesti viidenkymmenen HRC puolivälissä, ydin jätettynä valssatuksi tai normalisoiduksi.
• 4140 / 42CrMo4 — käytetään esikarkaistuna ja päästettynä, kun ytimen täytyy kantaa todellisia kuormia; induktiokuori lisää kulumisen ja väsymisen kestoa vahvan alustan päälle, ja sen seospitoisuus laajentaa prosessi-ikkunaa.

Hiili alle noin 0.35% antaa pettymyksellisen pinnan kovuuden; paljon yli 0.6% nostaa sammutushalkeiluriskiä.

Kuviot ja pehmeät vyöhykkeet

Skannaava induktori karhentaa kaistan kulkiessaan akselia pitkin, jättäen päätevyöhykkeen sinne, missä skannaus alkaa ja pysähtyy, ja monimutkaisten akseleiden karkaistut kaistat erotetaan pehmeillä vyöhykkeillä — olakkeilla, helpotuksilla ja vierekkäisten piirteiden välillä — koska kela ei voi kuumentaa terävää sisäkulmaa tasaisesti ja päällekkäiset skannaukset päästäisivät aiemman kaistan uudelleen. Hyvä suunnittelu käsittelee näitä faktoina, ei vikoina:

• Pidä tiiviste- ja laakerikosketuspinnat karkaistun kuvion sisällä, kaukana päätteistä.
• Laita pehmeät vyöhykkeet sinne, missä taivutusjännitys ja kuluminen ovat matalia.
• Varo halkeilulle herkkiä piirteitä — kiilaurat, ristireiät ja terävät pyöristykset lämmitetyssä vyöhykkeessä tarvitsevat viisteitä ja prosessikokeita.

Miksi valita se

Hiiletykseen verrattuna induktiokarkaisu on nopea, paikallinen, helposti automatisoitava linjaan ja sovelletaan useimman työstön jälkeen. Se vaihtaa hiiletyksen syvän, asteittain porrastetun kuoren nopeuteen ja valikoivuuteen — akseleilla tämä on yleensä oikea vaihto.

Karkaistu kuori kantaa myös puristavaa jäännösjännitystä, koska laajentunut martensiittikerros on muuttumattoman ytimen rajoittama. Tämä puristus on suuri osa siitä, miksi induktiokarkaistut laakeripinnat ja pyöristykset osoittavat selvästi parempaa taivutus- ja vääntöväsymisikää kuin läpikarkaistut tai käsittelemättömät vastineet — edellyttäen, että karkaistu kuvio todella kattaa jännityskeskittymän, mikä on suunnittelupäätös, ei prosessivahinko.