Cảm ứng cứng ở vai, Phi lê và chuyển đổi đường kính

Tại sao hình học trục bước thay đổi kiểu gia nhiệt cục bộ và vỏ cứng

Làm cứng cảm ứng một trục bước đưa ra những thách thức ít rõ ràng hơn trên bề mặt hình trụ đồng nhất. Vai, sự chuyển đổi đường kính và phi lê làm thay đổi sự phân bố nhiệt và khớp nối điện từ cục bộ, có thể ảnh hưởng đến độ sâu và hình dạng của vỏ cứng.

Một khó khăn là đạt được độ cứng vừa đủ ở miếng phi lê mà không làm vai liền kề bị quá nóng.. Hiểu cách các vùng lân cận này phản ứng với quá trình gia nhiệt cảm ứng là điều cần thiết khi vỏ cứng được chỉ định phải tuân theo sự thay đổi về đường kính trục.

1. Tại sao vai trục và phi lê lại có nhiệt độ khác nhau

Trục hình trụ thẳng cung cấp hình dạng bề mặt tương đối ổn định cho cuộn dây cảm ứng được đặt đúng vị trí. Tại điểm chuyển tiếp đường kính, bề mặt thay đổi hướng, thay đổi đường dẫn dòng điện cảm ứng và mối quan hệ của chúng với cuộn cảm.

Sự khác biệt về nhiệt sinh ra không chỉ liên quan đến sự thay đổi khoảng cách từ cuộn dây đến bộ phận.

Phân bố dòng điện gần vai trục

Tại các điểm gián đoạn hình học, Hiệu ứng biên và kết thúc điện từ có thể làm thay đổi sự phân bố của dòng điện cảm ứng. Tùy thuộc vào hướng dòng điện và cấu hình cuộn cảm, một số vùng nhất định của vai chiếu có thể bị nóng tập trung.

Tần số, hình học vai và ảnh hưởng vị trí cuộn cảm nơi nồng độ này xảy ra. Sự dẫn nhiệt vào thép xung quanh cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ cục bộ, do đó vùng nhận được mật độ năng lượng điện từ lớn nhất không nhất thiết phải là vùng nóng nhất trong suốt chu kỳ gia nhiệt.

Điều này trở nên quan trọng khi vai trục nằm ngay cạnh miếng phi lê cũng phải được làm cứng..

Tại sao phi lê có thể nhận được ít nhiệt hơn

Phi lê tạo thành một đường cong chuyển tiếp giữa hai đường kính trục. Hình dạng lõm của nó có thể khiến nó khó tỏa nhiệt hơn so với bề mặt hình trụ lân cận hoặc vai nhô ra.

Trong một số cách sắp xếp làm cứng cảm ứng, sự phân bố dòng điện cảm ứng có lợi cho vai trong khi ít năng lượng đến được phần gốc phi lê hơn. Phi lê sau đó có thể phát triển một vùng austenit hóa nông hơn, mặc dù bề mặt trục liền kề đạt đến điều kiện gia nhiệt dự định.

Việc tăng sức mạnh tổng thể có thể làm cho sự mất cân bằng này trở nên tồi tệ hơn. Phi lê có thể nhận thêm nhiệt, nhưng vai có thể trở nên quá nóng trước khi đạt được độ sâu austenit hóa cần thiết ở miếng phi lê.

Thách thức là thay đổi sự phân bổ sưởi ấm cục bộ thay vì chỉ đơn giản là tăng tổng năng lượng cung cấp.

Tiến sĩ. Valery Rudnev thảo luận về những khó khăn liên quan đến hình học trong Lựa chọn thiết bị để làm cứng cảm ứng: Tôi cứng một lần bắn, Phần 1, bao gồm các phản ứng làm nóng khác nhau có thể xảy ra xung quanh vai, philê và undercut.

2. Sự chuyển đổi đường kính thay đổi mẫu vỏ cứng như thế nào

Mẫu vỏ cứng mô tả vị trí và hình dạng của vùng cứng. Trên một trục bước, vùng đó có thể cần phải mở rộng dọc theo bề mặt ổ đỡ hình trụ, qua một miếng phi lê và hướng tới vai.

Quá trình tạo ra vỏ có thể chấp nhận được trên đường kính trục chính vẫn có thể khiến phần chuyển tiếp không được làm cứng đầy đủ..

Thay đổi đường kính ảnh hưởng đến điều kiện sưởi ấm

Trong tôi cứng quét, một cuộn cảm di chuyển tương ứng với trục dọc theo đường truyền nhiệt cần thiết.

Nếu trục có đường kính khác nhau đáng kể, một cuộn cảm làm sạch phần lớn hơn có thể hoạt động với khe hở khớp nối lớn hơn xung quanh phần nhỏ hơn. Điều này làm thay đổi khớp nối điện từ cục bộ và có thể ảnh hưởng đến tốc độ gia nhiệt.

Gần một bờ vai, cuộn cảm có thể tương tác với cả bề mặt hình trụ và mặt hướng tâm của phần chuyển tiếp. Sự khác biệt về hình dạng mặt cắt và sự dẫn nhiệt tiếp tục ảnh hưởng đến sự phân bố nhiệt độ.

Do đó, công suất được lập trình và tốc độ quét giống nhau có thể không tạo ra cùng mức phơi nhiễm nhiệt ở mọi vị trí dọc theo trục bậc.

Độ sâu austenit hóa không giống với độ sâu trường hợp hiệu quả

Vùng dự định phải được austenit hóa đầy đủ trước khi quá trình làm nguội có thể tạo ra cấu trúc martensitic cần thiết.

Nếu miếng phi lê không được austenit hóa đầy đủ ở độ sâu quy định, trường hợp cứng cuối cùng sẽ bị giới hạn ở đó, bất kể bề mặt được làm nguội hiệu quả như thế nào.

Tuy nhiên, bản thân quá trình austenit hóa đầy đủ không thiết lập được đặc tính độ cứng cuối cùng. Thép của độ cứng và điều kiện làm mát cục bộ xác định vùng được làm nóng biến đổi như thế nào.

Hình dạng trục cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận chất làm nguội. Vai có thể chuyển hướng dòng phun hoặc tạo ra một vùng nơi va chạm trực tiếp khác với vùng trên bề mặt hình trụ lộ ra ngoài.

Những hiệu ứng này cần được phân biệt khi điều tra độ sâu trường hợp không đủ gần điểm chuyển tiếp. Vỏ nông có thể phản ánh hệ thống sưởi không đủ, không phù hợp phản ứng dập tắt hoặc kết hợp cả hai.

Trường hợp phải theo bản vẽ, không phải là một độ sâu thống nhất giả định

Trục bậc có thể có các yêu cầu về độ cứng khác nhau đối với thân trục và phi lê. Một số thiết kế yêu cầu vùng cứng kéo dài qua miếng phi lê; những người khác chỉ định nơi quá trình đông cứng phải dừng lại.

thuốc Fluxtrol Tối ưu hóa cuộn cảm cứng quét trục kiểm tra một ứng dụng trục với các yêu cầu riêng biệt cho thân trục và vùng phi lê. Ví dụ minh họa tại sao việc phát triển mẫu trường hợp phải bắt đầu bằng hình học cứng được chỉ định của thành phần.

Phép đo độ cứng được thực hiện trên bề mặt trục thẳng không thể xác định liệu miếng phi lê có đáp ứng yêu cầu về độ sâu trường hợp của chính nó hay không.

3. Phương pháp thiết kế và làm cứng cuộn cảm ảnh hưởng đến quá trình chuyển đổi như thế nào

Hãy xem xét một trục bước phát triển đủ độ sâu trường hợp dọc theo bề mặt ổ trục chính của nó nhưng vẫn chưa được tôi cứng ở phần phi lê. Việc tăng công suất sưởi sẽ làm tăng nhiệt độ của toàn khu vực, tuy nhiên vai bắt đầu quá nóng trước khi miếng phi lê đáp ứng được yêu cầu của nó.

Đây chủ yếu là vấn đề về nơi năng lượng điện từ được phân phối.

Thay đổi phân phối nhiệt

Một cuộn cảm định hình có thể giúp hướng nhiều nhiệt hơn về phía miếng phi lê mà không gây ra mức tăng tương tự cho bề mặt trục liền kề.

Hình dạng và vị trí của nó phải chiếm đường kính trục lớn hơn, giải phóng mặt bằng cần thiết và phân phối hiện tại địa phương. Bộ tập trung từ thông cũng có thể được sử dụng trong một số thiết kế cuộn cảm nhất định để sửa đổi kiểu gia nhiệt.

Những thay đổi đó cần được đánh giá cùng nhau. Cải thiện khớp nối gần miếng phi lê có thể làm thay đổi độ nóng ở vai hoặc một phần khác của quá trình chuyển đổi.

Tần số hoạt động cũng ảnh hưởng đến sự phân bố và thâm nhập hiện tại. Tác dụng của nó phụ thuộc vào sự sắp xếp cuộn cảm và hình dạng phôi, vì vậy chỉ riêng tần số không phải là sự điều chỉnh đáng tin cậy cho mọi vấn đề gia nhiệt phi lê.

Trình tự quét cứng

Trong tôi cứng quét, vị trí của quá trình chuyển đổi liên quan đến vùng sưởi ấm chuyển động có vấn đề.

Đối với một phi lê gần thời điểm bắt đầu quét, giai đoạn gia nhiệt ban đầu có thể ảnh hưởng đến lượng năng lượng truyền tới vùng cong trước khi cuộn cảm di chuyển dọc theo trục.

Tùy theo sự sắp xếp, thay đổi trình tự gia nhiệt ban đầu, cấu hình cuộn cảm hoặc tiếp xúc với nhiệt cục bộ có thể cải thiện mô hình trường hợp.

Tuy nhiên, một sự điều chỉnh làm tăng độ sâu của vỏ phi lê cũng có thể mở rộng độ cứng xa hơn dọc theo vai hoặc trục liền kề so với dự định.

Nghiên cứu quét trục của Fluxtrol cung cấp một ví dụ về phát triển cuộn cảm theo hình học cụ thể, trong đó việc gia nhiệt của phi lê và bề mặt trục lân cận phải được xem xét cùng nhau.

Khi nào việc làm cứng một lần đáng được xem xét

Tôi cứng một lần làm nóng vùng dự định mà không quét dần dần vùng làm nóng ngắn dọc theo chiều dài của nó. Điều này có thể hữu ích đối với một số trục bậc có vai hoặc đường kính thay đổi rõ rệt.

Đường dẫn dòng điện cảm ứng trong nhiều cách sắp xếp quét đơn khác với đường dẫn trong các hệ thống quét thông thường. Sự khác biệt đó có thể cung cấp một cách khác để phân phối nhiệt xung quanh quá trình chuyển đổi.

Cách tiếp cận này có phù hợp hay không phụ thuộc vào độ dài của vùng cứng, hình học trục, mô hình trường hợp cần thiết và sắp xếp dập tắt. Quy trình quét được phát triển phù hợp có thể vẫn là lựa chọn tốt hơn cho các thành phần khác.

Sự lựa chọn phải tuân theo các yêu cầu về độ cứng thay vì giả định rằng một phương pháp xử lý tất cả các trục bậc hiệu quả hơn.

MỘT 2021 Nghiên cứu gia nhiệt cảm ứng cho trục bậc đã nghiên cứu một cấu hình cụ thể trong đó nhiệt độ dư thừa cục bộ ở vai và quá trình austenit hóa không đủ gần miếng phi lê đã được giải quyết thông qua việc tối ưu hóa hệ thống gia nhiệt và các điều kiện vận hành.

Nghiên cứu chứng minh giá trị của việc đánh giá quá trình chuyển đổi một cách tổng thể, thay vì sửa riêng phi lê và vai.

4. Cách đánh giá kết quả làm cứng ở vai và philê

Việc kiểm tra trục bậc sẽ xác định xem vỏ cứng có tuân theo hình dạng yêu cầu và đạt đến độ sâu quy định tại mỗi vị trí quan trọng hay không.

Chỉ kiểm tra độ cứng bề mặt trên phần hình trụ thẳng có thể bỏ qua trường hợp chưa hoàn thiện ở phần phi lê.

Xác định vùng cứng cần thiết

Bản vẽ phải xác định nơi bắt đầu và kết thúc quá trình đông cứng, liệu miếng phi lê có cần được che phủ toàn bộ hay không và áp dụng độ cứng hoặc tiêu chí độ sâu trường hợp hiệu quả nào.

Vị trí và hướng đo đặc biệt quan trọng ở góc bo tròn.

Phép đo chiều sâu trường hợp hướng tâm từ bề mặt hình trụ liền kề không nhất thiết thể hiện độ sâu đã được làm cứng thông qua bản thân miếng phi lê. Trường hợp cần có hướng đo cụ thể, việc kiểm tra nên tuân theo định nghĩa đó.

Sử dụng mẫu vụ án để hướng dẫn điều tra

Sự phân bố của vùng cứng có thể giúp xác định những điều kiện quy trình nào đáng được chú ý.

Kết quả quan sát	Khu vực đầu tiên để kiểm tra
Độ sâu vỏ vừa đủ trên thân trục nhưng không đủ độ sâu ở góc lượn	Tiếp xúc với nhiệt độ cục bộ, phản ứng austenit hóa ở phi lê và phản ứng dập tắt
Độ sâu cứng quá mức gần vai	Phân bố nhiệt điện từ cục bộ và mức độ austenit hóa
Các mẫu vỏ khác nhau khi thay đổi đường kính	Hình học cuộn cảm, điều kiện ghép và trình tự gia nhiệt
Độ cứng bề mặt chấp nhận được nhưng độ cứng không hoàn toàn trong quá trình chuyển đổi	Phân bố và độ bao phủ độ cứng tại các vị trí được chỉ định

Những quan sát này hướng dẫn cuộc điều tra; họ không tự mình thiết lập một nguyên nhân.

Khi cần thiết, a prepared cross-section and hardness measurements at the specified positions can show whether the hardened case follows the required transition.

Detailed procedures for hardness and case-depth evaluation are covered separately in Cách kiểm tra các bộ phận được làm cứng bằng cảm ứng.

Verify the surrounding region after an adjustment

Correcting an underhardened fillet can change the result at the adjacent shoulder or shaft body.

After adjusting the inductor position, heating sequence or other process conditions, the revised case pattern should be examined across the complete transition.

Đối với sản xuất, the process must also tolerate the expected variation in workpiece positioning and material condition without moving the hardened region outside its specified boundaries.

The practical objective is a hardened case that follows the intended shaft geometry. On stepped shafts, để đạt được kết quả đó đòi hỏi phải phân phối nhiệt cục bộ, Phản ứng dập tắt và các vị trí kiểm tra được xem xét cùng nhau - không chỉ độ cứng thu được trên bề mặt hình trụ chính.

Chìa khóa mang đi

Cảm ứng cứng ở vai, philê và chuyển tiếp đường kính phụ thuộc vào phân phối dòng điện cục bộ hơn là tổng công suất. Vỏ cứng phải tuân theo bản vẽ ở mọi vị trí quan trọng, và một góc phi lê nông có thể ẩn đằng sau số đọc thân trục có thể chấp nhận được. Chỉnh sửa toàn bộ quá trình chuyển đổi, sau đó kiểm tra lại mẫu trường hợp đầy đủ.

Câu hỏi thường gặp

Bấm vào một câu hỏi để mở rộng câu trả lời.

Tại sao phi lê khó cứng hơn thân trục?

Phi lê lõm xuống, hình học cong nhận được mật độ dòng điện cảm ứng ít hơn so với bề mặt hình trụ hoặc vai chiếu lân cận. Nó có thể không được austenit hóa ngay cả khi trục liền kề đạt đến nhiệt độ dự định, để lại một hộp nông ở gốc phi lê.

Việc tăng nguồn điện có khắc phục được miếng phi lê chưa cứng lại không?

Hiếm khi. Tổng công suất cao hơn sẽ tăng thêm nhiệt ở mọi nơi, vì vậy vai thường quá nóng trước khi phi lê đạt đến độ sâu austenit hóa quy định. Cách khắc phục là thay đổi nơi phân phối năng lượng - thông qua cấu hình cuộn cảm, bộ tập trung dòng chảy, vị trí hoặc tần số - thay vì mức độ áp dụng.

Khi nào tôi nên xem xét việc tăng cứng một lần thay vì tăng cường quét?

Cú đánh đơn có thể hỗ trợ trên các trục bậc có vai hoặc đường kính thay đổi rõ rệt, bởi vì các đường dẫn dòng điện cảm ứng của nó khác với thiết lập quét và có thể bao phủ quá trình chuyển đổi đồng đều hơn. Nó phụ thuộc vào chiều dài cứng, hình học trục, mô hình trường hợp cần thiết và sắp xếp dập tắt.

Tôi nên kiểm tra độ cứng của miếng phi lê như thế nào?

Thực hiện theo các vị trí và hướng đo trên bản vẽ. Số đọc xuyên tâm từ hình trụ liền kề không biểu thị độ sâu qua góc cong, và độ cứng bề mặt trên phần thẳng có thể bỏ lỡ trường hợp không hoàn chỉnh. Mặt cắt ngang được chuẩn bị sẵn có kiểm tra độ cứng tại các vị trí quy định là phương pháp đáng tin cậy.