Dosiahnutie vysokokvalitného kalenia zub po zube veľkých ozubených kolies pomocou indukčného ohrevu
Vo výrobnom priemysle hrajú veľké ozubené kolesá rozhodujúcu úlohu v rôznych aplikáciách, ako sú ťažké stroje, veterné turbíny a priemyselné zariadenia. Na zabezpečenie ich trvanlivosti a výkonu je nevyhnutné použiť na zuby ozubenia proces kalenia. Jednou z najúčinnejších metód na dosiahnutie kalenia zub po zube pri veľkých prevodoch je indukčný ohrev.
Indukčné vykurovanie je proces, ktorý využíva elektromagnetickú indukciu na rýchle zahriatie povrchu zubov ozubeného kolesa. Privedením vysokofrekvenčného striedavého prúdu do cievky vzniká magnetické pole, ktoré indukuje vírivé prúdy v povrchu zubov ozubeného kolesa. Tieto vírivé prúdy vytvárajú lokalizované zahrievanie, čo umožňuje presné a kontrolované vytvrdzovanie každého jednotlivého zuba.
Kalenie zub po zube pomocou indukčného ohrevu ponúka niekoľko výhod oproti iným metódam kalenia. Po prvé, zaisťuje rovnomerné rozloženie tvrdosti medzi zubami ozubeného kolesa, čo vedie k zlepšenej odolnosti proti opotrebovaniu a nosnosti. Toto je obzvlášť dôležité pre veľké prevody, ktoré sú vystavené veľkému zaťaženiu a drsným prevádzkovým podmienkam.
Po druhé, indukčný ohrev umožňuje selektívne kalenie, čo znamená, že sa zahrievajú iba zuby ozubeného kolesa, zatiaľ čo zvyšok ozubeného kolesa zostáva relatívne nedotknutý. To minimalizuje riziko deformácie alebo deformácie, ku ktorému môže dôjsť pri iných metódach tepelného spracovania, ktoré zahŕňajú zahrievanie celého ozubeného kolesa. Presná kontrola procesu ohrevu umožňuje cielené vytvrdzovanie, výsledkom čoho je kvalitný, rozmerovo stabilný prevod.
Indukčné spevnenie malých, stredných a veľkých ozubených kolies sa vykonáva technikou zub po zube alebo metódou obopínania. V závislosti od veľkosti ozubeného kolesa, požadovaného vzoru tvrdosti a geometrie sú ozubené kolesá indukčne kalené obkľúčením celého ozubeného kolesa cievkou (tzv. “spinové kalenie ozubených kolies”), alebo pri väčších ozubených kolesách ich zahrievaním “zub po zube” , kde je možné dosiahnuť presnejší výsledok vytvrdzovania, hoci proces je oveľa pomalší.
Kalenie zub po zube veľkých ozubených kolies
Metódu zub po zube možno vykonať dvoma alternatívnymi technikami:
„tip-by-tip“ aplikuje jednorazový režim ohrevu alebo skenovací režim, induktor obopína telo jedného zuba. Táto metóda sa používa zriedkavo, pretože neposkytuje požadovanú únavu a rázovú pevnosť.
Populárnejšia technika vytvrdzovania „medzera po medzere“ používa iba režim skenovania. Vyžaduje, aby bol induktor symetricky umiestnený medzi dvoma bokmi susedných zubov. Rýchlosti skenovania induktora sú zvyčajne v rozmedzí 6 mm/s až 9 mm/s.
Používajú sa dve techniky skenovania:
– induktor je nehybný a prevod je pohyblivý
– ozubené koleso je stacionárne a induktor je pohyblivý (obľúbenejší pri kalení veľkorozmerných ozubených kolies)
Induktor indukčného kalenia
Geometria induktora závisí od tvaru zubov a požadovaného vzoru tvrdosti. Induktory môžu byť navrhnuté tak, aby ohrievali iba koreň a/alebo bok zuba, pričom hrot a jadro zuba zostali mäkké, húževnaté a tvárne.
Simulácia pomáha predchádzať prehriatiu
Pri vývoji procesov kalenia ozubených kolies zub po zube by sa mala venovať osobitná pozornosť elektromagnetickým účinkom na konci/hrane a schopnosti poskytnúť požadovaný vzor v oblastiach koncov ozubených kolies.
Pri skenovaní zuba ozubeného kolesa sa teplota rozloží v koreňoch a bokoch ozubeného kolesa celkom rovnomerne. Zároveň, keďže vírivý prúd vytvára spätnú dráhu cez bok a najmä cez hrot zuba, je potrebné dbať na to, aby sa zabránilo prehriatiu oblastí hrotu zuba, najmä na začiatku a na konci skenovania. . Simulácia môže pomôcť predísť týmto nežiaducim účinkom pred vývojom procesu.
Simulačný príklad
Skenovanie zuba pomocou tvrdeného puzdra zuba pri 12 kHz.
Chladenie rozprašovaním je tiež simulované, ale nie je viditeľné na výsledných snímkach. Chladiaci efekt sa aplikuje na hornú a bočnú plochu dvoch zubov, ako aj pohyb chladiacej zóny za induktorom.
3D tvrdený profil v šedej farbe:
Vertikálny rez 2D kaleného profilu: CENOS vám umožňuje jednoducho vizualizovať, ako sa kalený profil prehĺbi, ak sa výkon nezníži alebo nevypne na konci prevodu. 
Hustota prúdu na výstroji:
Indukčný ohrev navyše ponúka rýchle rýchlosti ohrevu a chladenia, čím sa skracuje celkový čas spracovania v porovnaní s konvenčnými metódami. To je výhodné najmä pri veľkých prevodoch, pretože to pomáha zlepšiť efektivitu výroby a znížiť náklady.
Na dosiahnutie kalenia zub po zube veľkých ozubených kolies pomocou indukčného ohrevu je potrebné špeciálne vybavenie. Indukčný vykurovací systém zvyčajne pozostáva z napájacieho zdroja, cievky alebo induktora a chladiaceho systému. Ozubené koleso je umiestnené v cievke a aktivuje sa napájanie na generovanie požadovaného tepla. Procesné parametre, ako je výkon, frekvencia a čas ohrevu, sú starostlivo kontrolované, aby sa dosiahol požadovaný profil tvrdosti.
Na záver možno povedať, že kalenie veľkých ozubených kolies zub po zube pomocou indukčného ohrevu je vysoko efektívna a efektívna metóda. Zabezpečuje rovnomerné rozloženie tvrdosti, selektívne kalenie a rýchle časy spracovania, výsledkom čoho sú vysokokvalitné a odolné ozubené kolesá. Ak sa zaoberáte výrobou veľkých ozubených kolies, zváženie implementácie indukčného ohrevu na kalenie zub po zube môže výrazne zvýšiť výkon a životnosť vašich produktov.
