Şaftlarda İndüksiyonla Sertleştirme: 1045 ve 4140'ta Yüzey Sertleştirme

Nasıl çalışır

Yüksek frekanslı alternatif akım taşıyan bir indüktör bobini şaftı çevreler. Akım, çelik yüzeyde girdap akımları indükler, ince bir kabuğu saniyeler içinde dönüşüm sıcaklığının üzerine ısıtır; hemen ardından gelen su veya polimer sprey su verme o kabuğu sert martenzite dönüştürür. Şaftın kütlesi hiç ısınmaz, bu nedenle orijinal — genellikle ön sertleştirilmiş ve temperlenmiş — özelliklerini korur.

Frekans yüzey derinliğini belirler

İndüklenen akım yüzeye yakın yoğunlaşır ve ısıtılan derinlik frekans yükseldikçe düşer. Bu, işlemin merkezi tasarım ilişkisidir:

• Düşük frekanslar (birkaç kHz, orta frekanslı makineler): derin yüzeyler, kabaca 2–6 mm sınıfı, büyük şaftlar ve ağır muylular için.
• Yüksek frekanslar (yüzlerce kHz): sığ yüzeyler, bir milimetrenin kesirlerinden yaklaşık 1.5 mm'ye kadar, küçük parçalar ve ince özellikler için.

Pratikte yüzey derinliği bir sertlik limitine göre belirtilir (sementasyonda olduğu gibi, genellikle 550 HV) ve makine, frekans ve ısıtma süresi, geçiş bölgesi modelin hiçbir yerinde yumuşak, sertleşmemiş yüzeye geçmeyecek şekilde onu vuracak biçimde seçilir.

Çelikler

Orta karbonlu çelikler belirtilir çünkü su verilmiş sertlik karbondan gelir:

• 1045 / C45 — ekonomik standart; yüzey sertliği tipik olarak HRC olarak 50'lerin ortasında, çekirdek haddelenmiş veya normalize edilmiş halde bırakılır.
• 4140 / 42CrMo4 — çekirdeğin gerçek yükler taşıması gerektiğinde ön sertleştirilmiş ve temperlenmiş olarak kullanılır; indüksiyon yüzeyi güçlü bir alt tabaka üzerine aşınma ve yorgunluk direnci ekler ve alaşım içeriği proses penceresini genişletir.

Yaklaşık 0.35% altında karbon hayal kırıklığı yaratan yüzey sertliği verir; 0.6% çok üzerinde karbon su verme çatlağı riskini artırır.

Modeller ve yumuşak bölgeler

Taramalı bir indüktör, şaft boyunca ilerlerken bir bandı sertleştirir, taramanın başladığı ve durduğu yerde bir çıkış bölgesi bırakır ve karmaşık şaftlardaki sertleştirilmiş bantlar yumuşak bölgelerle ayrılır — omuzlarda, alt kesimlerde ve bitişik özellikler arasında — çünkü bobin keskin bir iç köşeyi düzgün şekilde ısıtamaz ve üst üste binen taramalar önceki bandı yeniden temperler. İyi tasarım bunları kusur değil gerçek olarak ele alır:

• Sızdırmazlık ve yatak temas yüzeylerini sertleştirilmiş model içinde, çıkışlardan uzakta tutun.
• Yumuşak bölgeleri eğilme gerilmesinin ve aşınmanın düşük olduğu yerlere koyun.
• Çatlağa duyarlı özelliklere dikkat edin — ısıtılan bölge içindeki kama yuvaları, çapraz delikler ve keskin radyuslar pahlara ve proses denemelerine ihtiyaç duyar.

Neden seçilir

Sementasyonla karşılaştırıldığında, indüksiyonla sertleştirme hızlıdır, yereldir, hat içinde kolayca otomatikleştirilir ve işlemenin çoğundan sonra uygulanır. Hız ve seçicilik için sementasyonun derin, kademeli derecelendirilmiş yüzeyinden ödün verir — şaftlarda bu genellikle doğru ödünleşimdir.

Sertleştirilmiş yüzey ayrıca basınç kalıntı gerilmesi taşır, çünkü genişlemiş martenzit tabakası değişmemiş çekirdek tarafından kısıtlanır. Bu basınç, indüksiyonla sertleştirilmiş muyluların ve radyusların, tam sertleştirilmiş veya işlenmemiş eşdeğerlerine göre belirgin şekilde daha iyi eğilme ve burulma yorgunluk ömrü göstermesinin büyük bir kısmıdır — sertleştirilmiş modelin gerçekten gerilme yoğunlaşmasını kapsaması şartıyla, bu bir tasarım kararıdır, bir proses kazası değildir.