Làm cứng cảm ứng là một quy trình xử lý nhiệt hiệu quả trong sản xuất, giúp tăng độ cứng và độ bền của phôi. Quy trình này bao gồm việc làm nóng phôi bên trong cấu trúc cuộn dây. Dòng điện xoay chiều tần số cao đi qua cuộn dây và tạo ra trường điện từ. Năng lượng do trường tạo ra sẽ làm nóng phôi. Việc làm nóng phôi gây ra sự biến đổi pha và cơ chế làm mát tức thời trong máy làm cứng sẽ ổn định quá trình biến đổi pha (Martinistic) để làm cứng phôi. Quy trình làm cứng cảm ứng có thể làm cứng các bộ phận, chi tiết và sản phẩm vật liệu khác nhau. Bài viết này sẽ thảo luận chi tiết về các vật liệu phổ biến được sử dụng trong các dự án làm cứng cảm ứng.
Những lựa chọn vật liệu phổ biến cho quá trình tôi cảm ứng là gì?
Có một số yêu cầu cơ bản đối với bất kỳ vật liệu nào đủ điều kiện cho quy trình làm cứng cảm ứng. Vật liệu cần có độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao. Tuy nhiên, chỉ một số ít vật liệu được làm cứng bằng phương pháp làm cứng cảm ứng do các yêu cầu về vi cấu trúc và luyện kim cụ thể. Vật liệu phải có vi cấu trúc phù hợp cho phép nó làm cứng hiệu quả thông qua quá trình chuyển đổi pha, nghĩa là một lượng cacbon nhất định. Ngoài ra, vật liệu phải giữ được các đặc tính luyện kim cho phép nó giữ được độ cứng sau khi làm nguội. Ví dụ, thép austenit không phù hợp để làm cứng cảm ứng vì chúng có khả năng làm cứng kém. Sau đây là những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong các dự án làm cứng cảm ứng;
- Gang (> 2% hàm lượng carbon)
- Thép cacbon trung bình (hàm lượng cacbon từ 0,3 đến 0,6%)
- Thép cacbon cao (hàm lượng cacbon từ 0,6 đến 1,4%)
- Thép hợp kim
- Thép công cụ
- Thép không gỉ
Hợp kim nhôm và titan cũng tương thích với phương pháp tôi cảm ứng, mặc dù những vật liệu không chứa sắt này ít phổ biến hơn các vật liệu khác.
Tôi luyện thép bằng cảm ứng
Thép hợp kim, thép dụng cụ, thép không gỉ hoặc các loại thép khác (hàm lượng cacbon ít nhất 0,3%) có thể được xử lý bằng phương pháp tôi cảm ứng. Trên thực tế, thép là vật liệu phổ biến nhất trong các dự án tôi cảm ứng. Các tấm thép thô, các bộ phận thép và các sản phẩm được tôi cảm ứng để tăng cường các đặc tính mong muốn. Đây là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để tùy chỉnh độ bền và độ cứng của các mặt hàng thép ở mức mong muốn. Hầu hết các bộ phận và sản phẩm thép đều trải qua quá trình tôi cảm ứng để làm cứng bề mặt, chẳng hạn như sản xuất dụng cụ, bánh răng , trục, trục khuỷu, trục cam, ổ trục, ống lót, trục, xi lanh, ống, thanh truyền và nhiều sản phẩm khác. Độ sâu của quá trình tôi có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh dòng điện, thời gian gia nhiệt, tốc độ làm nguội và các thông số vận hành khác. Độ sâu của quá trình tôi có thể dao động từ 0,5 đến 10 mm tùy theo các yêu cầu cụ thể và mục đích sử dụng.
Xem các dự án tôi luyện cảm ứng của chúng tôi.
Cấp độ phổ biến của hợp kim thép để tôi cảm ứng
Thép có chứa các nguyên tố hợp kim bổ sung ngoài cacbon được gọi là thép hợp kim. Crom, niken, molypden và mangan là các nguyên tố hợp kim phổ biến được thêm vào thép để tăng độ bền, độ cứng, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn. Có một số loại thép hợp kim được sử dụng trong các dự án tôi cảm ứng đa dạng. Một loại thép hợp kim đề cập đến một tiêu chuẩn hoặc phân loại cụ thể xác định thành phần và tính chất của thép.
| Điểm số | Sự miêu tả |
|---|---|
| 1045 | Đây là hợp kim thép cacbon trung bình có hàm lượng cacbon 0,43-0,50% và các nguyên tố hợp kim khác. Thép SAE 1045 có thể được làm cứng thông qua quá trình gia nhiệt cảm ứng để tăng độ bền và độ cứng. Mặc dù có độ cứng thấp hơn, nhưng có thể không phù hợp với các ứng dụng cụ thể có độ cứng bề mặt rất cao. |
| 1050 | Thép hợp kim 1050 là hợp kim thép cacbon trung bình chủ yếu bao gồm Mangan, cacbon và sắt. Nó có hàm lượng cacbon thấp hơn thép 1045, có nghĩa là nó mềm hơn và ít cứng hơn. |
| 1144 | Nó bao gồm mangan và lưu huỳnh ngoài carbon như một nguyên tố hợp kim. Khả năng giảm ứng suất mà không bị giòn làm cho nó trở nên độc đáo. |
| 4140 | Một loại thép hợp kim thấp được biết đến với độ bền và độ dẻo dai tốt. Thép có thể được tôi luyện bằng phương pháp cảm ứng để đạt được độ cứng bề mặt lên đến 58HRC (giá trị điển hình). Nó có khả năng tôi luyện tương đối thấp so với các loại thép hợp kim cao khác (John Pearson, 2021) . |
| 4340 | Đây là loại thép hợp kim cao có độ bền và độ cứng cao, thích hợp cho trục khuỷu, thanh truyền và các bộ phận chịu ứng suất cao khác. Ngoài ra, việc bổ sung niken vào hợp kim mang lại độ bền và độ dẻo dai tốt hơn ở mức độ bền cao. |
| 5210 | Đây là thép hợp kim cacbon cao, và hàm lượng cacbon cao này làm cho nó phù hợp cho các dự án tôi cảm ứng. Cấp độ này được sử dụng trong các ứng dụng hiệu suất cao sau khi tôi cảm ứng đòi hỏi độ cứng bề mặt cao, chẳng hạn như ổ trục, bánh răng và dụng cụ cắt. |
| 8620 | 8620 là thép hợp kim thấp thường được sử dụng trong các dự án tôi cảm ứng. Nó được tôi để đạt được các tính chất, độ bền, độ cứng và tuổi thọ mỏi khác nhau. |
| 9310 | Thép này có khả năng làm cứng tương đối cao so với các loại thép hợp kim khác, khiến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời cho quá trình tôi cảm ứng trong các ứng dụng có độ cứng rất cao. |
Các loại thép hợp kim khác trong quá trình tôi cảm ứng bao gồm 4150, 4350, 5150, 8650, EN25, EN2, XK1340, K245 và nhiều loại khác nữa.
Hàm lượng cacbon của thép và quá trình tôi cảm ứng
Như đã đề cập trước đó, thép phải có một tỷ lệ phần trăm nhất định (0,3%) hàm lượng cacbon để xử lý bằng phương pháp tôi cảm ứng. Do đó, hàm lượng cacbon của thép có liên quan chặt chẽ đến quá trình tôi cảm ứng. Hàm lượng cacbon chủ yếu quyết định độ cứng và độ sâu của lớp tôi. Thép có hàm lượng cacbon cao hơn cứng hơn và giòn hơn và có thể được tôi ở độ sâu lớn hơn. Mặt khác, thép có hàm lượng cacbon thấp mềm hơn và dễ uốn hơn và chỉ có thể được tôi ở độ sâu nông hơn. Độ sâu của lớp tôi rất quan trọng trong quá trình tôi cảm ứng vì nó ảnh hưởng đến độ bền và khả năng chống mài mòn của thành phần. Ngoài ra, hàm lượng cacbon ảnh hưởng đến nhiệt độ biến dạng của thép trong quá trình tôi cảm ứng. Thép có hàm lượng cacbon cao hơn có nhiệt độ biến dạng cao hơn, phải đạt được nhiệt độ này để biến đổi austenit thành martensit.
Quy trình lựa chọn vật liệu cho quá trình tôi cảm ứng
Vật liệu phù hợp cho các dự án tôi cảm ứng của bạn phụ thuộc vào các yêu cầu và hạn chế cụ thể của ứng dụng, cũng như các vật liệu và khả năng xử lý có sẵn. Lựa chọn vật liệu là một khía cạnh thiết yếu của tôi cảm ứng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của công việc tôi cảm ứng. Quy trình lựa chọn vật liệu để tôi cảm ứng thường bao gồm các bước sau:
- Xác định các yêu cầu ứng dụng : Bước đầu tiên là xác định và nêu rõ các yêu cầu cụ thể cho ứng dụng, chẳng hạn như độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn, độ dẻo dai và độ dẻo dai.
- Liệt kê các tùy chọn vật liệu : Dựa trên các yêu cầu ứng dụng, hãy tạo danh sách tất cả các tùy chọn vật liệu tiềm năng, thường bao gồm một loạt các vật liệu và hợp kim có hàm lượng carbon khác nhau, các nguyên tố hợp kim khác và cấu trúc vi mô.
- Kiểm tra khả năng tôi luyện cảm ứng : Kiểm tra khả năng của từng lựa chọn vật liệu bạn đã liệt kê trước khi xem xét một số yếu tố như nhiệt độ biến đổi, độ cứng, độ sâu của lớp tôi luyện và khả năng nứt.
- Đánh giá các đặc tính cơ học : So sánh các đặc tính cơ học của từng lựa chọn vật liệu, bao gồm độ bền, độ cứng, độ dai và độ dẻo. Bạn phải đảm bảo rằng chúng đáp ứng các yêu cầu cho ứng dụng.
- Xem xét chi phí và tính khả dụng : So sánh giá cả và tính khả dụng của từng lựa chọn vật liệu, có tính đến các yếu tố như chi phí nguyên liệu thô, chi phí sản xuất và thời gian hoàn thành.
- Đưa ra quyết định cuối cùng : Dựa trên đánh giá về khả năng tôi cảm ứng, tính chất cơ học, chi phí và tính khả dụng, hãy đưa ra quyết định cuối cùng về vật liệu phù hợp nhất cho ứng dụng.
Phần kết luận
Các vật liệu thường dùng để tôi cảm ứng bao gồm gang, thép các-bon trung bình và cao, thép hợp kim, thép dụng cụ và thép không gỉ. Tuy nhiên, thép là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong các dự án tôi cảm ứng. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng vì vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu suất của các bộ phận hoặc sản phẩm được tôi cảm ứng. Do đó, hãy lựa chọn vật liệu cho dự án của bạn dựa trên các đặc tính mong muốn, ứng dụng dự định, khả năng tôi, chi phí và tuổi thọ mỏi.
