Processus de surface de durcissement par induction

Applications de processus de surface de durcissement par induction

Qu'est-ce que le durcissement par induction?

Induction durcissante est une forme de traitement thermique dans laquelle une pièce métallique avec une teneur en carbone suffisante est chauffée dans le champ d'induction puis refroidie rapidement. Cela augmente à la fois la dureté et la fragilité de la pièce. Le chauffage par induction vous permet d'avoir un chauffage localisé à une température prédéterminée et vous permet de contrôler précisément le processus de durcissement. La répétabilité du processus est ainsi garantie. Habituellement, le durcissement par induction est appliqué aux pièces métalliques qui doivent avoir une grande résistance à l'usure de surface, tout en conservant leurs propriétés mécaniques. Une fois le processus de durcissement par induction réalisé, la pièce métallique doit être trempée dans de l'eau, de l'huile ou de l'air afin d'obtenir des propriétés spécifiques de la couche de surface.

processus de surface de durcissement par induction

Induction durcissante est une méthode de durcissement rapide et sélectif de la surface d'une pièce métallique. Une bobine de cuivre transportant un niveau important de courant alternatif est placée à proximité (sans toucher) la pièce. La chaleur est générée à la surface et près de celle-ci par les courants de Foucault et les pertes par hystérésis. La trempe, généralement à base d'eau avec un ajout tel qu'un polymère, est dirigée vers la pièce ou elle est immergée. Cela transforme la structure en martensite, qui est beaucoup plus dure que la structure antérieure.

Un type d'équipement de durcissement par induction populaire et moderne est appelé un scanner. La pièce est maintenue entre les centres, tournée et passée à travers une bobine progressive qui fournit à la fois chaleur et trempe. La trempe est dirigée sous la bobine, de sorte que toute zone donnée de la pièce est rapidement refroidie immédiatement après le chauffage. Le niveau de puissance, le temps de séjour, la vitesse de balayage (avance) et d'autres variables de processus sont contrôlés avec précision par un ordinateur.

Processus de durcissement du boîtier utilisé pour augmenter la résistance à l'usure, la dureté de surface et la durée de vie à la fatigue grâce à la création d'une couche de surface durcie tout en maintenant une microstructure du noyau non affectée.

Induction durcissante est utilisé pour augmenter les propriétés mécaniques des composants ferreux dans une zone spécifique. Les applications typiques sont le groupe motopropulseur, la suspension, les composants du moteur et les estampages. Le durcissement par induction est excellent pour réparer les réclamations de garantie / les pannes sur le terrain. Les principaux avantages sont l'amélioration de la résistance, de la fatigue et de la résistance à l'usure dans une zone localisée sans avoir à redessiner le composant.

Procédés et industries pouvant bénéficier du durcissement par induction:

  • Traitement thermique

  • Durcissement de la chaîne

  • Durcissement des tubes et tuyaux

  • Construction navale

  • AÉROSPATIALE

  • Chemin de fer

  • AUTOMOBILE

  • Énergies renouvelables

Avantages du durcissement par induction:

Favorisé pour les composants soumis à de fortes charges. L'induction confère une dureté de surface élevée avec un boîtier profond capable de supporter des charges extrêmement élevées. La résistance à la fatigue est augmentée par le développement d'un noyau souple entouré d'une couche extérieure extrêmement résistante. Ces propriétés sont souhaitables pour les pièces soumises à des charges de torsion et les surfaces soumises à des forces d'impact. Le traitement par induction est effectué une partie à la fois, ce qui permet un mouvement dimensionnel très prévisible d'une pièce à l'autre.

  • Contrôle précis de la température et de la profondeur de durcissement

  • Chauffage contrôlé et localisé

  • Facilement intégré dans les lignes de production

  • Processus rapide et reproductible

  • Chaque pièce peut être durcie par des paramètres optimisés précis

  • Processus écoénergétique

Composants en acier et en acier inoxydable durcissables par induction:

Fixations, brides, engrenages, roulements, chambre à air, courses intérieure et extérieure, vilebrequins, arbres à cames, culasses, arbres de transmission, arbres de sortie, broches, barres de torsion, couronnes d'orientation, fils, soupapes, perceuses à roche, etc.

Augmentation de la résistance à l'usure

Il existe une corrélation directe entre la dureté et la résistance à l'usure. La résistance à l'usure d'une pièce augmente considérablement avec le durcissement par induction, en supposant que l'état initial du matériau a été recuit ou traité à un état plus mou.

Augmentation de la résistance et de la résistance à la fatigue grâce au noyau souple et à la contrainte de compression résiduelle à la surface

La contrainte de compression (généralement considérée comme un attribut positif) est le résultat de la structure durcie près de la surface occupant un peu plus de volume que le noyau et la structure antérieure.

Les pièces peuvent être trempées après Induction durcissante pour ajuster le niveau de dureté, comme vous le souhaitez

Comme pour tout procédé produisant une structure martensitique, le revenu abaissera la dureté tout en diminuant la fragilité.

Étui profond avec noyau dur

La profondeur typique du boîtier est de 030 "- .120", ce qui est en moyenne plus profond que les processus tels que la carburation, la carbonitruration et diverses formes de nitruration effectuées à des températures sous-critiques. Pour certains projets tels que des axes, ou des pièces qui sont encore utiles même après que beaucoup de matière se soit usée, la profondeur du boîtier peut aller jusqu'à ½ pouce ou plus.

Processus de durcissement sélectif sans masquage requis

Les zones avec post-soudage ou post-usinage restent souples - très peu d'autres procédés de traitement thermique sont capables d'atteindre cet objectif.

Distorsion relativement minime

Exemple: un arbre de 1 ”Ø x 40” de long, qui a deux tourillons régulièrement espacés, chacun de 2 ”de long nécessitant le support d'une charge et une résistance à l'usure. Le durcissement par induction est effectué uniquement sur ces surfaces, soit un total de 4 ”de longueur. Avec une méthode conventionnelle (ou si nous durcissions par induction sur toute la longueur d'ailleurs), il y aurait beaucoup plus de gauchissement.

Permet l'utilisation d'aciers à faible coût tels que 1045

L'acier le plus couramment utilisé pour les pièces à tremper par induction est le 1045. Il est facilement usinable, à faible coût et en raison d'une teneur en carbone de 0.45% nominal, il peut être trempé par induction à 58 HRC +. Il présente également un risque de fissuration relativement faible pendant le traitement. Les autres matériaux populaires pour ce processus sont le 1141/1144, le 4140, le 4340, l'ETD150 et diverses fontes.

Limitations du durcissement par induction

Nécessite une bobine d'induction et un outillage qui se rapporte à la géométrie de la pièce

Étant donné que la distance de couplage pièce-bobine est essentielle à l'efficacité du chauffage, la taille et le contour de la bobine doivent être soigneusement sélectionnés. Alors que la plupart des traiteurs disposent d'un arsenal de bobines de base pour chauffer des formes rondes telles que des arbres, des broches, des rouleaux, etc., certains projets peuvent nécessiter une bobine personnalisée, coûtant parfois des milliers de dollars. Sur les projets de volume moyen à élevé, l'avantage d'un coût de traitement réduit par pièce peut facilement compenser le coût de la bobine. Dans d'autres cas, les avantages techniques du processus peuvent l'emporter sur les problèmes de coût. Sinon, pour les projets à faible volume, le coût de la bobine et de l'outillage rend généralement le processus peu pratique si une nouvelle bobine doit être construite. La pièce doit également être soutenue d'une certaine manière pendant le traitement. L'exécution entre les centres est une méthode populaire pour les pièces de type arbre, mais dans de nombreux autres cas, un outillage personnalisé doit être utilisé.

Plus grande probabilité de fissuration par rapport à la plupart des procédés de traitement thermique

Ceci est dû au chauffage et à la trempe rapides, ainsi qu'à la tendance à créer des points chauds au niveau des caractéristiques / arêtes telles que: rainures, rainures, trous transversaux, filetages.

Distorsion avec durcissement par induction

Les niveaux de distorsion ont tendance à être supérieurs à ceux des procédés tels que la nitruration ionique ou gazeuse, en raison de la chaleur / trempe rapide et de la transformation martensitique qui en résulte. Cela étant dit, le durcissement par induction peut produire moins de distorsion qu'un traitement thermique conventionnel, en particulier lorsqu'il n'est appliqué qu'à une zone sélectionnée.

Limitations des matériaux avec le durcissement par induction

Depuis l' processus de durcissement par induction n'implique normalement pas la diffusion de carbone ou d'autres éléments, le matériau doit contenir suffisamment de carbone avec d'autres éléments pour fournir une trempabilité soutenant la transformation martensitique au niveau de dureté souhaité. Cela signifie généralement que le carbone est dans la plage de 0.40% +, produisant une dureté de 56 à 65 HRC. Des matériaux à faible teneur en carbone tels que 8620 peuvent être utilisés avec une réduction résultante de la dureté pouvant être atteinte (40-45 HRC dans ce cas). Les aciers tels que 1008, 1010, 12L14, 1117 ne sont généralement pas utilisés en raison de l'augmentation limitée de la dureté pouvant être obtenue.

Détails du processus de surface de durcissement par induction

Induction durcissante est un procédé utilisé pour le durcissement de surface de l'acier et d'autres composants d'alliage. Les pièces à traiter thermiquement sont placées à l'intérieur d'une bobine de cuivre puis chauffées au-dessus de leur température de transformation en appliquant un courant alternatif à la bobine. Le courant alternatif dans la bobine induit un champ magnétique alternatif à l'intérieur de la pièce à usiner qui fait chauffer la surface extérieure de la pièce à une température supérieure à la plage de transformation.

Les composants sont chauffés au moyen d'un champ magnétique alternatif à une température dans ou au-dessus de la plage de transformation suivie d'une trempe immédiate. Il s'agit d'un processus électromagnétique utilisant une bobine d'inductance en cuivre, qui est alimentée en courant à une fréquence et à un niveau de puissance spécifiques.