Постигане на висококачествено закаляване зъб по зъб на големи зъбни колела с индукционно нагряване
В производствената индустрия големите зъбни колела играят критична роля в различни приложения като тежки машини, вятърни турбини и промишлено оборудване. За да се гарантира тяхната издръжливост и производителност, от съществено значение е да се приложи процес на закаляване на зъбите на зъбните колела. Един от най-ефективните методи за постигане на закаляване зъб по зъб в големи зъбни колела е чрез индукционно нагряване.
Индукционно нагряване е процес, който използва електромагнитна индукция за бързо нагряване на повърхността на зъбите на зъбното колело. Чрез прилагане на променлив ток с висока честота към намотка се генерира магнитно поле, което индуцира вихрови токове в повърхността на зъбите на зъбното колело. Тези вихрови токове създават локализирано нагряване, което позволява прецизно и контролирано втвърдяване на всеки отделен зъб.
Закаляването зъб по зъб чрез индукционно нагряване предлага няколко предимства пред другите методи на закаляване. Първо, осигурява равномерно разпределение на твърдостта по зъбите на зъбното колело, което води до подобрена устойчивост на износване и товароподемност. Това е особено важно за големи предавки, които са подложени на големи натоварвания и тежки условия на работа.
Второ, индукционното нагряване позволява селективно втвърдяване, което означава, че само зъбите на зъбното колело се нагряват, докато останалата част от зъбното колело остава относително незасегната. Това минимизира риска от изкривяване или деформиране, което може да възникне при други методи на топлинна обработка, които включват нагряване на цялото съоръжение. Прецизният контрол върху процеса на нагряване позволява целенасочено втвърдяване, което води до висококачествена предавка със стабилни размери.
Индукционно втвърдяване на малки, средни и големи зъбни колела се извършва с помощта на техника зъб по зъб или метод на обкръжаване. В зависимост от размера на зъбното колело, необходимия модел на твърдост и геометрията, зъбните колела са индукционно закалени чрез обграждане на цялото зъбно колело с намотка (така нареченото „закаляване на зъбни колела със завъртане“), или за по-големи зъбни колела, нагряването им „зъб по зъб“ , където може да се постигне по-прецизен резултат на втвърдяване, въпреки че процесът е много по-бавен.
Закаляване зъб по зъб на големи зъбни колела
Методът зъб по зъб може да се извърши в две алтернативни техники:
„Връх по връх“ прилага режим на еднократно нагряване или режим на сканиране, индукторът обгражда тялото на единичен зъб. Този метод се използва рядко, тъй като не осигурява необходимата якост на умора и удар.
Една по-популярна техника за втвърдяване „пролука по пролука“ прилага само режим на сканиране. Това изисква индукторът да бъде симетрично разположен между две страни на съседни зъби. Скоростите на сканиране на индуктора обикновено са в рамките на 6 мм/сек до 9 мм/сек.
Използват се две техники за сканиране:
– индукторът е неподвижен, а предавката е подвижна
– зъбното колело е неподвижно, а индукторът е подвижен (по-популярно при закаляване на големи зъбни колела)
Индукторът за индукционно закаляване
Геометрията на индуктора зависи от формата на зъбите и необходимия модел на твърдост. Индукторите могат да бъдат проектирани да загряват само корена и/или фланга на зъба, оставяйки върха и сърцевината на зъба меки, здрави и пластични.
Симулацията помага за предотвратяване на прегряване
При разработването на процеси за закаляване на зъб по зъб трябва да се обърне специално внимание на електромагнитните ефекти в края/ръба и способността да се осигури необходимия модел в зоните на края на зъбното колело.
При сканиране на зъб на зъбно колело температурата се разпределя доста равномерно в корените и страните на зъбното колело. В същото време, тъй като вихровият ток прави обратен път през фланга и по-специално през върха на зъба, трябва да се внимава правилно, за да се предотврати прегряване на областите на върха на зъба, по-специално в началото и в края на сканиращото втвърдяване . Симулацията може да помогне за предотвратяване на тези нежелани ефекти преди разработването на процеса.
Пример за симулация
Сканиране на зъб по зъб за закалка на зъбно колело при 12 kHz.
Спрей охлаждането също се симулира, но не се вижда в изображенията на резултатите. Прилага се охлаждащ ефект върху горната и страничните повърхности на двата зъба, както и преместване на охлаждащата зона след индуктора.
3D закален профил в сив цвят:
Вертикален срез с 2D закален профил: CENOS ви позволява лесно да визуализирате как затвърденият профил става по-дълбок, ако мощността не е намалена или изключена близо до края на предавката. 
Плътност на тока на предавка:
Освен това индукционното нагряване предлага бързи скорости на нагряване и охлаждане, намалявайки общото време за обработка в сравнение с конвенционалните методи. Това е особено полезно за големи зъбни колела, тъй като помага за подобряване на производствената ефективност и намаляване на разходите.
За постигане на закаляване зъб по зъб на големи зъбни колела чрез индукционно нагряване е необходимо специализирано оборудване. Системата за индукционно отопление обикновено се състои от захранване, намотка или индуктор и охладителна система. Предавката е позиционирана в намотката и захранването се активира, за да генерира необходимата топлина. Параметрите на процеса, като мощност, честота и време за нагряване, се контролират внимателно, за да се постигне желаният профил на твърдост.
В заключение, закаляването зъб по зъб на големи зъбни колела чрез индукционно нагряване е много ефективен и ефикасен метод. Осигурява равномерно разпределение на твърдостта, селективно втвърдяване и бързо време за обработка, което води до висококачествени, издръжливи зъбни колела. Ако участвате в производството на големи зъбни колела, обмислянето на прилагането на индукционно нагряване за закаляване зъб по зъб може значително да подобри производителността и дълготрайността на вашите продукти.
