शाफ़्टों का प्रेरण कठोरन: 1045 और 4140 का त्वचा कठोरन

यह कैसे काम करता है

उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा ले जाने वाली एक प्रेरक कुंडली शाफ़्ट को घेरती है। धारा इस्पात सतह में भँवर धाराएँ प्रेरित करती है, जिससे एक पतली त्वचा सेकंडों में रूपांतरण तापमान से ऊपर गर्म हो जाती है; तत्काल पानी या पॉलीमर स्प्रे शमन उस त्वचा को कठोर मार्टेंसाइट में बदल देता है। शाफ़्ट का बड़ा भाग कभी गर्म नहीं होता, इसलिए यह अपने मूल — अक्सर पूर्व-कठोर और टेम्पर्ड — गुण बनाए रखता है।

आवृत्ति केस गहराई निर्धारित करती है

प्रेरित धारा सतह के निकट केंद्रित होती है, और आवृत्ति बढ़ने के साथ गर्म गहराई घटती है। यह प्रक्रिया का केंद्रीय डिज़ाइन संबंध है:

• निम्न आवृत्तियाँ (कुछ kHz, मध्यम-आवृत्ति मशीनें): गहरे केस, लगभग 2–6 mm वर्ग, बड़े शाफ़्टों और भारी जर्नलों के लिए।
• उच्च आवृत्तियाँ (सैकड़ों kHz): उथले केस, मिलीमीटर के अंश से लगभग 1.5 mm तक, छोटे पुर्ज़ों और महीन विशेषताओं के लिए।

व्यवहार में केस गहराई कठोरता सीमा तक निर्दिष्ट की जाती है (कार्बराइज़िंग की तरह, अक्सर 550 HV) और मशीन, आवृत्ति और तापन समय को इसे एक संक्रमण क्षेत्र के साथ प्राप्त करने के लिए चुना जाता है जो पैटर्न में कहीं भी नरम, अकठोर सतह में न टूटे।

इस्पात

मध्यम-कार्बन इस्पात निर्दिष्ट किए जाते हैं क्योंकि शमन-पश्चात कठोरता कार्बन से आती है:

• 1045 / C45 — किफायती मानक; सतह कठोरता आमतौर पर HRC के मध्य-50 के दशक में, कोर बेलित-रूप या नॉर्मलाइज़्ड छोड़ा गया।
• 4140 / 42CrMo4 — पूर्व-कठोर और टेम्पर्ड उपयोग किया जाता है जब कोर को वास्तविक भार वहन करना हो; प्रेरण केस मज़बूत आधार के ऊपर घिसाव और थकान प्रतिरोध जोड़ता है, और इसकी मिश्रधातु सामग्री प्रक्रिया विंडो को चौड़ा करती है।

लगभग 0.35% से नीचे कार्बन निराशाजनक सतह कठोरता देता है; 0.6% से काफी ऊपर शमन-दरार जोखिम बढ़ाता है।

पैटर्न और नरम क्षेत्र

एक स्कैनिंग प्रेरक शाफ़्ट के साथ चलते हुए एक बैंड को कठोर करता है, एक रन-आउट क्षेत्र छोड़ता है जहाँ स्कैन शुरू और बंद होता है, और जटिल शाफ़्टों पर कठोर बैंड नरम क्षेत्रों द्वारा अलग होते हैं — कंधों, अंडरकटों और आसन्न विशेषताओं के बीच — क्योंकि कुंडली तीखे आंतरिक कोने को एकसमान रूप से गर्म नहीं कर सकती और अतिव्यापी स्कैन पिछले बैंड को पुनः टेम्पर कर देंगे। अच्छा डिज़ाइन इन्हें तथ्यों के रूप में मानता है, दोषों के रूप में नहीं:

• सील और बेयरिंग संपर्क सतहों को कठोर पैटर्न के अंदर रखें, रन-आउट से दूर।
• नरम क्षेत्र वहाँ रखें जहाँ बंकन प्रतिबल और घिसाव कम हो।
• दरार-संवेदनशील विशेषताओं पर ध्यान दें — गर्म क्षेत्र के अंदर की-वे, क्रॉस-छिद्र और तीखे फ़िलेट को चैम्फर और प्रक्रिया परीक्षण चाहिए।

इसे क्यों चुनें

कार्बराइज़िंग की तुलना में, प्रेरण कठोरन तेज़, स्थानीय, इन-लाइन आसानी से स्वचालित, और अधिकांश मशीनिंग के बाद लगाया जाता है। यह गति और चयनात्मकता के लिए कार्बराइज़िंग के गहरे, धीरे-धीरे श्रेणीबद्ध केस का सौदा करता है — शाफ़्टों पर, यह आमतौर पर सही सौदा होता है।

कठोर केस संपीडक अवशिष्ट प्रतिबल भी वहन करता है, क्योंकि विस्तारित मार्टेंसाइट परत अपरिवर्तित कोर द्वारा बाध्य होती है। वह संपीडन इस बात का बड़ा हिस्सा है कि प्रेरण-कठोर जर्नल और फ़िलेट पूर्ण-कठोर या अनुपचारित समकक्षों की तुलना में उल्लेखनीय रूप से बेहतर बंकन और मरोड़ थकान जीवन क्यों दिखाते हैं — बशर्ते कठोर पैटर्न वास्तव में प्रतिबल संकेंद्रण को कवर करता हो, जो एक डिज़ाइन निर्णय है, प्रक्रिया दुर्घटना नहीं।