tand för tand induktionsskanning härdande tänder av stora redskap

Att uppnå högkvalitativ tand-för-tand-härdning av stora växlar med induktionsuppvärmning


Inom tillverkningsindustrin spelar stora kugghjul en avgörande roll i olika applikationer som tunga maskiner, vindturbiner och industriell utrustning. För att säkerställa deras hållbarhet och prestanda är det viktigt att tillämpa en härdningsprocess på kugghjulens tänder. En av de mest effektiva metoderna för att uppnå tand-för-tand-härdning i stora växlar är genom induktionsvärme.
Induktionsuppvärmning är en process som använder elektromagnetisk induktion för att snabbt värma upp kugghjulens yta. Genom att lägga på en högfrekvent växelström till en spole genereras ett magnetfält som inducerar virvelströmmar i kugghjulets yta. Dessa virvelströmmar skapar lokal uppvärmning, vilket möjliggör exakt och kontrollerad härdning av varje enskild tand.


Tand-för-tand-härdning med induktionsvärme ger flera fördelar jämfört med andra härdningsmetoder. För det första säkerställer den en jämn hårdhetsfördelning över kugghjulen, vilket resulterar i förbättrad slitstyrka och bärförmåga. Detta är särskilt viktigt för stora växlar som utsätts för tung belastning och tuffa driftsförhållanden.
För det andra möjliggör induktionsuppvärmning selektiv härdning, vilket innebär att endast kugghjulen värms upp, medan resten av kugghjulet förblir relativt opåverkat. Detta minimerar risken för snedvridning eller skevhet, vilket kan uppstå med andra värmebehandlingsmetoder som innebär att hela växeln värms upp. Den exakta kontrollen över uppvärmningsprocessen möjliggör målinriktad härdning, vilket resulterar i en högkvalitativ, formstabil växel.


Induktionshärdning av små, medelstora och stora kugghjul görs med hjälp av en tand-för-tand-teknik eller omringningsmetod. Beroende på växelstorlek, erforderligt hårdhetsmönster och geometri, induktionshärdas växlar genom att omringa hela växeln med en spole (så kallad "spin-härdning av växlar"), eller för större växlar, värma upp dem "tand-för-tand" , där ett mer exakt härdningsresultat kan uppnås, även om processen är mycket långsammare.

Tand-för-tand Härdning av stora kugghjul

Tand-för-tand-metoden kan göras i två alternativa tekniker:

"tip-by-tip" tillämpar ett engångsuppvärmningsläge eller skanningsläge, en induktor omger en kropp av en enda tand. Denna metod används sällan eftersom den inte ger den erforderliga utmattningen och slaghållfastheten.

En mer populär "gap-by-gap" härdningsteknik tillämpar endast ett skanningsläge. Det kräver att induktorn är symmetriskt placerad mellan två flanker av intilliggande tänder. Induktorns skanningshastigheter ligger vanligtvis inom 6 mm/sek till 9 mm/sek.

Det finns två skanningstekniker som används:

– induktorn är stationär och växeln är rörlig

– växeln är stationär och induktorn är rörlig (mer populärt vid härdning av stora kugghjul)

Induktionshärdande induktor

Induktorgeometrin beror på formen på tänderna och det erforderliga hårdhetsmönstret. Induktorer kan utformas för att endast värma roten och/eller flanken av tanden, vilket gör att spetsen och tandkärnan blir mjuka, sega och formbara.

Simulering hjälper till att förhindra överhettning

När man utvecklar tand-för-tand växelhärdningsprocesser, bör särskild uppmärksamhet ägnas åt elektromagnetiska änd-/kanteffekter och förmågan att tillhandahålla det erforderliga mönstret i kuggändarna.

Vid skanning av en kuggkugg fördelas temperaturen inom kugghjulens rötter och flanker ganska jämnt. Samtidigt, eftersom virvelströmmen gör en returväg genom flanken och, särskilt genom tandspetsen, bör lämplig försiktighet vidtas för att förhindra överhettning av tandspetsregionerna, särskilt i början och slutet av skanningshärdningen . En simulering kan hjälpa till att förhindra dessa oönskade effekter innan processen utvecklas.

Simuleringsexempel

Skanna tand för tand kugghjulshärdning på 12 kHz.

Spraykylning simuleras också men syns inte på resultatbilderna. En kylande effekt appliceras på topp- och sidoytorna på de två tänderna, samt flyttar kylzonen efter induktorn.

3D härdad profil i grå färg:

2D härdad profil vertikal skiva: CENOS låter dig enkelt visualisera hur den härdade profilen blir djupare om kraften inte minskas eller stängs av nära slutet av växeln.

Strömtäthet på växeln:

Dessutom erbjuder induktionsuppvärmning snabba uppvärmnings- och nedkylningshastigheter, vilket minskar den totala bearbetningstiden jämfört med konventionella metoder. Detta är särskilt fördelaktigt för stora växlar, eftersom det hjälper till att förbättra produktionseffektiviteten och minska kostnaderna.


För att uppnå tand-för-tand-härdning av stora växlar med induktionsvärme krävs specialutrustning. Induktionsvärmesystemet består vanligtvis av en strömkälla, en spole eller induktor och ett kylsystem. Växeln är placerad i spolen och strömförsörjningen aktiveras för att generera den erforderliga värmen. Processparametrarna, såsom effekt, frekvens och uppvärmningstid, kontrolleras noggrant för att uppnå önskad hårdhetsprofil.
Sammanfattningsvis är tand-för-tand-härdning av stora växlar med induktionsvärme en mycket effektiv och effektiv metod. Det säkerställer enhetlig hårdhetsfördelning, selektiv härdning och snabba bearbetningstider, vilket resulterar i högkvalitativa, hållbara växlar. Om du är involverad i tillverkningen av stora växlar, kan implementeringen av induktionsuppvärmning för tand-för-tand-härdning avsevärt förbättra prestanda och livslängd för dina produkter.

=