a. Thộp cacbon; b,c Thộp hợp kim
8.3.3.1. Phương phỏp tụi bềmặt bằng dũng điện cú tần số cao
- Nguyờn lý:
Khi một chi tiết kim loại đặt trong từ trường biến thiờn sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng nờn trong chi tiết sẽ cú dũng điện cảm ứng cựng tần số. Nhờ tớnh chất này người ta dựng dũng điện cú tần số cao hàng nghỡn đến hàng chục vạn Hz nờn dũng cảm ứng cũng cú tần số cao như vậy. Đặc tớnh nổi bật của dũng điện cảm ứng cú tấn số cao là nú cú mật độ lớn nhất ở bề mặt và giảm nhanh về phớa lừi vật dẫn, nhờ đú cú khả năng nung núng nhanh bề mặt lờn đến nhiệt độ tụi. Chiều sõu của lớp cú dũng điện chạy qua phụ thuộc vào tần số của dũng điện, điện trở suất và độ từ thẩm của vật nung.
δ = 5030 (cm) f . S à à: độ từ thẩm (gaus/ecstet) f: tần số (Hz) ρ: điện trở suất (Ω.cm)
Như vậy, tần số càng cao, chiều sõu lớp nung núng và lớp tụi càng
mỏng. Thực tế, người ta dựng dũng điện cú tần số trong khoảng 2.500 ữ
250.000 (Hz) - Sơ đồ:
Hình 8.1 Sơ đồ nguyên lý tôi cao tần
1. Thiết bị tạo dũng điện cú tần số cao 2. Đường dẫn
3. Vũng cảm ứng và nước làm mỏt 4. Chi tiết
Vũng cảm ứng thường làm bằng đồng đỏ cú dạng hỡnh ống hoặc lũ xo xoắn ruột gà với đường kớmh trong lớn hơn đường kớnh lớn nhất của chi tiết. Khi nung núng, chi tiết được đặt ở trong vũng cảm ứng sau bề mặt đi dũng điện cảm ứng nung núng đến nhiệt độ tụi (quỏ trỡnh này chỉ kộo dài từ vài đến vài chục giõy), người ta nhấc chi tiết ra rồi nhỳng vào mụi trường tụi (thụng thường làm nguội bằng cỏch phun nước hoặc dung dịch làm nguội) ở ngày trong vũng cảm ứng.
- Chọn tần số và thiết bị tạo dũng tần số cao:
Tần số của dũng điện quyết định chiều dày lớp nung núng do đú quyết định chiều sõu lớp tụi cứng. Chiều sõu lớp tụi cứng đối với cỏc chi tiết khỏc nhau cũng khỏc nhau, cỏc chi tiết với tiết diện lớn cần chiều sõu lớp tụi cứng dày hơn so với cỏc chi tiết với tiết diện bộ hơn. Thụng thường, chiều sõu lớp
tụi cứng được chọn theo 2 mức (4 ữ 6) mm đối với chi tiết lớn và (1 ữ 2) mm
đối với chi tiết bộ.
Cỏc chi tiết lớn chọn tần số từ (2500 ữ 8000) Hz cũn cỏc chi tiết bộ cú
tần số từ (50.000 ữ 250.000) Hz.
Thiết bị tạo dũng cú tần số cao sử dụng mỏy phỏt cú cụng suất từ (400
ữ 500) KW và thiết bị điều chế cú cụng suất từ (15 ữ 75) KW.
1
2 3
4~ ~
- Đặc điểm của chuyển biến pha khi nung núng bằng dũng điện cảm ứng cú tần số cao:
Khỏc với phương phỏp nung núng thụng thường ở trong cỏc lũ nung thể tớch cú tốc độ nung núng chậm, nung núng bằng dũng điện cảm ứng rất nhanh, nờn chuyển biến pha của thộp cú cỏc đặc điểm sau:
+ Do nung với tốc độ cao, cỏc nhiệt độ chuyển biến pha đều nõng cao. Do vậy, nhiệt độ tụi phải lấy cao hơn nhiệt độ tụi chọn theo cỏch thụng
thường từ 100 ữ 2000C.
+ Do nung với độ quỏ nhiệt cao nờn tốc độ chuyển biến pha khi nung rất nhanh, thời gian nung núng rất ngắn.
+ Do thời gian nung ngắn, mặc dự nhiệt độ cao, hạt γ vẫn khụng kịp
lớn lờn, nờn sau khi tụi cú được M hỡnh kim rất nhỏ (gọi là M khụng tổ chức (tức là khụng thấy hỡnh kim ở độ phúng đại 500).
Tổ chức này cú cơ tớnh rất tốt, tức là khụng những cú độ cứng cao hơn M thụng thường mà lại ớt dũn hơn.
Để đảm bảo đạt được tổ chức đú, trước khi tụi cao tần, thộp nờn cú tổ
chức Xram, với tổ chức F + Xe nhỏ mịn này, khi nung cảm ứng với tốc độ
cao, tạo nờn rất nhiều mầm γ. Vỡ vậy trước khi tụi cao tần, thộp thường được
nhiệt độ luyện húa tốt.
- Thộp dựng để tụi cao tần:
Do yờu cầu của chi tiết đem tụi cao tầm là làm tăng độ cứng của từ mặt mà lừi vẫn đảm bảo dẻo, nờn thộp đem dựng phải là thộp cacbon trung
bỡnh, trong khoảng 0,4 ữ 0,6%. Với thộp cú hàm lượng cacbon hơn 0,4% thỡ
khi tụi độ cứng bề mặt khụng đạt để chống mài mũn, cũn thộp với lượng cacbon cao hơn 0,6% thỡ sau khi tụi bề mặt rất cứng nhưng lừi lại kộm dẻo, dễ nứt do sự truyền nhiệt. Vỡ vậy, thộp dựng tụi cao tần thường là thộp 40,
45, 40x, 50xφ.
3200C0
T0
1 2 3
Để đảm bảo độ cứng cao ở bề mặt, sau khi tụi cao tần, người ta chỉ
tiến hành ram thấp. Lỳc đú, bề mặt sẽ cú tổ chức Mram rất cứng, cũn lừi cú tổ
chức P hay X, cú độ bền và độ dẻo cao. Một trong những ưu việt của phương phỏp tụi bề mặt bằng dũng điện cú tần số cao là tạo nờn ở bề mặt lớp
chịu ứng suất nộn dư, cú thể đạt đến giỏ trị 800MN/mm2. Nguyờn nhõn tạo
thành ứng suất nộn dư là do ở đú cú chuyển biến M làm tăng thể tớch cũn trong lừi khụng cú chuyển biến gỡ, 2 phần này cản trở lẫn nhau nờn lớp ngoài chịu nộn và trong chịu kộo. Lớp ứng suất nộn dư cú ảnh hưởng tốt đến tớnh chịu mỏi của thộp.
- Ưu điểm của tôi cao tần:
+ Năng suất cao do thời gian nung ngắn
+ Chất lợng tốt do nhiệt đợc tạo thành chính trong lớp kim loại bề mặt trong thời gian rất ngắn nên giảm rấtn hiều những khuyết tật có thể xảy ra khi nung nóng.
+ Giảm nhẹ điều kiện lao động của công nhân do môi trờng làm việc sạch, không có khí độc, dễ cơ khí hoá và tự động hoá.