Hartowanie indukcyjne to proces obróbki cieplnej, który skutkuje zmianą właściwości metali, głównie poprawiając ich twardość i wytrzymałość. Metal zostaje poddany działaniu pola elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości, co prowadzi do uzyskania wysokich temperatur obiektu. Następnie hartowany przedmiot jest szybko schładzany, co powoduje stałe zmiany właściwości. Warto wiedzieć, że w hartowaniu indukcyjnym istnieje wiele zmiennych, których należy być świadomym, aby prawidłowo przeprowadzić ten proces. W tym artykule dowiesz się, o czym szczególnie należy pamiętać.
Przepływ prądu stałego i zmiennego w hartowaniu indukcyjnym
Aby mówić o procesie hartowania indukcyjnego niezbędne będzie zastosowanie prądu przechodzącego przez cewkę indukcyjną, która generuje pole magnetyczne wokół obrabianego przedmiotu. Z kolei pole magnetyczne umożliwia indukcję prądu w danym przedmiocie, a tym samym prowadzi do wzrostu temperatury tegoż obiektu. Jednakże warto pamiętać, że obecnie możliwe jest wyłącznie stosowanie prądu zmiennego. Prąd stały nie jest wykorzystywany w procesie hartowania indukcyjnego, ze względu na brak możliwości generowania pola magnetycznego tak jak w przypadku prądu zmiennego. Ponadto, próba zastosowania prądu o właściwościach stałych może skutkować uszkodzeniem hartownicy.
Technologie wielokanałowe i jednokanałowe
Rozwój procesu hartowania indukcyjnego umożliwił zastosowanie zarówno technologii jednokanałowych, jak i wielokanałowych, w zależności od oczekiwanych rezultatów.
Technologia jednokanałowa polega na przeprowadzaniu procesu hartowania na wyłącznie jednym obiekcie. Dzięki temu cała energia skupiona jest na obrabianym przedmiocie, co pozytywnie wpływa na jakość hartowania. W opozycji do technologii jednokanałowej stoi technologia wielokanałowa. Pozwala ona na obróbkę hartowaniem indukcyjnym wielu przedmiotów jednocześnie. Obiekty te, umieszczane są w specjalnym, przeznaczonym do tego miejscu, a energia wygenerowana przez cewki indukcyjne rozkłada się równomiernie na każdy z przedmiotów. Ta technologia jest dobrym rozwiązaniem szczególnie w produkcji masowej, gdzie liczy się czas i możliwość obrabiania wielu przedmiotów jednocześnie.
Wytwarzanie pola elektromagnetycznego w różnych konfiguracjach
Pole elektromagnetyczne w hartowaniu indukcyjnym powstaje dzięki zastosowaniu prądu zmiennego w cewce indukcyjnej. Sama cewka indukcyjna pełni ważną funkcję, a jej konfiguracja ma znaczący wpływ na pole elektromagnetyczne, a tym samym efekt procesu hartowania indukcyjnego. Wyróżniamy takie konfiguracje cewki indukcyjnej jak cewka o kształcie pierścienia, o kształcie prostokątnym czy też o konfiguracji helikalnej. Każda z powyższych konfiguracji wytwarza inne pole elektromagnetyczne.
Cewka o kształcie pierścienia wytwarza pole o kierunku obwodowym, tym samym sprawdza się najlepiej do hartowania przedmiotów o podobnym, pierścieniowym kształcie. Z kolei cewka prostokątna jest częściej stosowana do przedmiotów o kształcie prostokątnym czy płaskim, dzięki generowaniu pola o kierunku równoległym do osi cewki.
Konfiguracja helikalna jest stosowana do obróbki przedmiotów takich jak wały czy osie, czyli o kształcie walcowym. Dzieje się tak, ponieważ konfiguracja helikalna wytwarza pole elektromagnetyczne o kierunku spiralnym.
Zdarza się, że obiekty przeznaczone do poddania procesowi hartowania indukcyjnego mają trudne i nieregularne kształty. W takich przypadkach może się okazać, że konieczne będzie zastosowania kilku cewek indukcyjnych o różnych konfiguracjach. Dobór odpowiedniej konfiguracji w procesie hartowania indukcyjnego jest niezbędny, gdyż zapewnia on najwyższą jakość i efektywność całego procesu.
Podsumowanie
Hartowanie indukcyjne to proces obróbki cieplnej, który dzięki zastosowaniu pola elektromagnetycznego, podgrzewa metal do wysokich temperatur. Następnie obiekt zostaje szybko schłodzony, co na stałe wpływa na zwiększenie wytrzymałości i twardości obrabianego metalu. Pole elektromagnetyczne wytwarzane jest przez cewkę indukcyjną, a konkretnie przez zastosowanie w niej prądu zmiennego. Zastosowanie prądu stałego nie jest możliwe. W procesie hartowania wyróżniamy technologie jednokanałowe i wielokanałowe. Technologia jednokanałowa umożliwia obróbkę wyłącznie jednego przedmiotu, podczas gdy dzięki zastosowaniu technologii wielokanałowej, możliwa jest obróbka wielu przedmiotów jednocześnie. Nie bez znaczenia pozostaje też konfiguracja cewki indukcyjnej. Wybrana konfiguracja wpływa na kształt generowanego pola magnetycznego, który powinien być dopasowany do obrabianego obiektu, aby zapewnić wysoką jakość i efektywność. Mimo iż przedstawione zostały najważniejsze informacje na temat procesu hartowania indukcyjnego, warto pamiętać, że najlepsze efekty można otrzymać jedynie we współpracy ze specjalistami — takimi jak w firmie Metikam.