Processo de superfície de endurecimento por indução

Aplicações de processo de superfície de endurecimento por indução

O que é endurecimento por indução?

Endurecimento por indução é uma forma de tratamento térmico em que uma peça metálica com teor de carbono suficiente é aquecida no campo de indução e então resfriada rapidamente. Isso aumenta a dureza e a fragilidade da peça. O aquecimento por indução permite que você tenha um aquecimento localizado a uma temperatura pré-determinada e permite que você controle com precisão o processo de endurecimento. A repetibilidade do processo é assim garantida. Normalmente, o endurecimento por indução é aplicado em peças metálicas que precisam ter grande resistência ao desgaste superficial, ao mesmo tempo em que mantêm suas propriedades mecânicas. Após o processo de endurecimento por indução ser alcançado, a peça de metal precisa ser resfriada em água, óleo ou ar para obter propriedades específicas da camada superficial.

processo de superfície de endurecimento por indução

Endurecimento por indução é um método de endurecimento rápido e seletivo da superfície de uma peça metálica. Uma bobina de cobre carregando um nível significativo de corrente alternada é colocada próxima (sem tocar) a peça. O calor é gerado na superfície e próximo a ela por correntes parasitas e perdas por histerese. A têmpera, geralmente à base de água com uma adição, como um polímero, é direcionada para a peça ou ela é submersa. Isso transforma a estrutura em martensita, que é muito mais difícil do que a estrutura anterior.

Um tipo popular e moderno de equipamento de endurecimento por indução é chamado de scanner. A peça é mantida entre os centros, girada e passada por uma bobina progressiva que fornece calor e têmpera. A têmpera é direcionada abaixo da bobina, de modo que qualquer área da peça é resfriada rapidamente imediatamente após o aquecimento. Nível de energia, tempo de permanência, taxa de varredura (alimentação) e outras variáveis ​​de processo são precisamente controladas por um computador.

Processo de endurecimento usado para aumentar a resistência ao desgaste, a dureza da superfície e a vida à fadiga por meio da criação de uma camada de superfície endurecida, mantendo uma microestrutura do núcleo não afetada.

Endurecimento por indução é usado para aumentar as propriedades mecânicas de componentes ferrosos em uma área específica. As aplicações típicas são trem de força, suspensão, componentes do motor e peças estampadas. A têmpera por indução é excelente para reparar reclamações de garantia / falhas em campo. Os principais benefícios são melhorias na resistência, fadiga e resistência ao desgaste em uma área localizada, sem a necessidade de reprojetar o componente.

Processos e indústrias que podem se beneficiar do endurecimento por indução:

  • Tratamento térmico

  • Endurecimento de corrente

  • Endurecimento de tubos e tubulações

  • construção naval

  • Indústria aeroespacial

  • Railway

  • Automotivo

  • Energias renováveis

Benefícios do Endurecimento por Indução:

Indicado para componentes sujeitos a cargas pesadas. A indução confere uma alta dureza superficial com uma caixa profunda capaz de lidar com cargas extremamente altas. A resistência à fadiga é aumentada pelo desenvolvimento de um núcleo macio cercado por uma camada externa extremamente resistente. Essas propriedades são desejáveis ​​para peças que sofrem carga de torção e superfícies que sofrem forças de impacto. O processamento de indução é executado uma parte de cada vez, permitindo um movimento dimensional muito previsível de uma parte para outra.

  • Controle preciso sobre a temperatura e profundidade de endurecimento

  • Aquecimento controlado e localizado

  • Facilmente integrado em linhas de produção

  • Processo rápido e repetível

  • Cada peça pode ser endurecida por parâmetros otimizados precisos

  • Processo de eficiência energética

Componentes de aço e aço inoxidável que podem ser endurecidos por indução:

Fixadores, flanges, engrenagens, rolamentos, tubos, pistas internas e externas, virabrequins, árvores de cames, garfos, eixos de transmissão, eixos de saída, fusos, barras de torção, anéis giratórios, arame, válvulas, perfuratrizes, etc.

Maior resistência ao desgaste

Existe uma correlação direta entre dureza e resistência ao desgaste. A resistência ao desgaste de uma peça aumenta significativamente com o endurecimento por indução, assumindo que o estado inicial do material foi recozido ou tratado para uma condição mais macia.

Aumento de resistência e fadiga devido ao núcleo macio e à tensão residual de compressão na superfície

A tensão compressiva (geralmente considerada um atributo positivo) é o resultado da estrutura endurecida próxima à superfície ocupando um pouco mais de volume do que o núcleo e a estrutura anterior.

As peças podem ser temperadas após Endurecimento por Indução ajustar o nível de dureza, conforme desejado

Como acontece com qualquer processo que produz uma estrutura martensítica, o revenido diminuirá a dureza enquanto diminui a fragilidade.

Deep Case com Tough Core

A profundidade típica do case é 030 "- 120", que é mais profunda em média do que processos como cementação, carbonitretação e várias formas de nitretação realizadas em temperaturas subcríticas. Para certos projetos, como eixos ou peças que ainda são úteis mesmo depois de muito material ter se desgastado, a profundidade da caixa pode ser de até ½ polegada ou maior.

Processo de endurecimento seletivo sem mascaramento necessário

As áreas com pós-soldagem ou pós-usinagem permanecem suaves - muito poucos outros processos de tratamento térmico conseguem isso.

Distorção Relativamente Mínima

Exemplo: um eixo de 1 ”Ø x 40” de comprimento, que tem dois munhões uniformemente espaçados, cada um de 2 ”de comprimento exigindo suporte de carga e resistência ao desgaste. O endurecimento por indução é realizado apenas nessas superfícies, um comprimento total de 4 ”. Com um método convencional (ou se nós endurecermos por indução todo o comprimento), haveria significativamente mais empenamento.

Permite o uso de aços de baixo custo, como 1045

O aço mais popular utilizado para peças a serem temperadas por indução é o 1045. É facilmente usinável, de baixo custo e, devido ao teor de carbono de 0.45% nominal, pode ser temperado por indução até 58 HRC +. Ele também apresenta um risco relativamente baixo de rachaduras durante o tratamento. Outros materiais populares para este processo são 1141/1144, 4140, 4340, ETD150 e vários ferros fundidos.

Limitações do endurecimento por indução

Requer uma bobina de indução e ferramentas que se relacionam com a geometria da peça

Uma vez que a distância de acoplamento parte a bobina é crítica para a eficiência do aquecimento, o tamanho e o contorno da bobina devem ser cuidadosamente selecionados. Embora a maioria dos tratadores tenha um arsenal de bobinas básicas para aquecer formas redondas, como eixos, pinos, rolos, etc., alguns projetos podem exigir uma bobina personalizada, às vezes custando milhares de dólares. Em projetos de médio a alto volume, o benefício do custo de tratamento reduzido por peça pode facilmente compensar o custo da bobina. Em outros casos, os benefícios de engenharia do processo podem superar as preocupações com custos. Caso contrário, para projetos de baixo volume, o custo da bobina e do ferramental geralmente torna o processo impraticável se uma nova bobina precisar ser construída. A parte também deve ser apoiada de alguma maneira durante o tratamento. A operação entre centros é um método popular para peças do tipo eixo, mas em muitos outros casos, ferramentas personalizadas devem ser utilizadas.

Maior probabilidade de rachaduras em comparação com a maioria dos processos de tratamento térmico

Isso se deve ao rápido aquecimento e têmpera, e também à tendência de criar pontos quentes em recursos / arestas como: rasgos de chaveta, ranhuras, orifícios cruzados, roscas.

Distorção com Endurecimento por Indução

Os níveis de distorção tendem a ser maiores do que processos como a nitretação de íons ou gás, devido ao rápido aquecimento / têmpera e a transformação martensítica resultante. Dito isso, o endurecimento por indução pode produzir menos distorção do que o tratamento térmico convencional, especialmente quando é aplicado apenas a uma área selecionada.

Limitações de materiais com endurecimento por indução

Uma vez que o processo de endurecimento por indução normalmente não envolve a difusão de carbono ou outros elementos, o material deve conter carbono suficiente junto com outros elementos para fornecer endurecimento que suporta a transformação martensítica para o nível de dureza desejado. Isso normalmente significa que o carbono está na faixa de 0.40% +, produzindo dureza de 56 - 65 HRC. Materiais com baixo teor de carbono, como 8620, podem ser usados ​​com uma redução resultante na dureza alcançável (40-45 HRC neste caso). Aços como 1008, 1010, 12L14, 1117 normalmente não são usados ​​devido ao aumento limitado de dureza alcançável.

Detalhes do processo de superfície de endurecimento por indução

Endurecimento por indução é um processo usado para o endurecimento superficial de aço e outros componentes de liga. As peças a serem tratadas termicamente são colocadas dentro de uma bobina de cobre e, em seguida, aquecidas acima de sua temperatura de transformação pela aplicação de uma corrente alternada à bobina. A corrente alternada na bobina induz um campo magnético alternado dentro da peça de trabalho que faz com que a superfície externa da peça aqueça a uma temperatura acima da faixa de transformação.

Os componentes são aquecidos por meio de um campo magnético alternado a uma temperatura dentro ou acima da faixa de transformação seguida por extinção imediata. É um processo eletromagnético que usa uma bobina indutora de cobre, que é alimentada por uma corrente em uma frequência e nível de potência específicos.