Viden

Overfladebehandling er en procesmetode, der kunstigt danner et overfladelag med mekaniske, fysiske og kemiske egenskaber, der adskiller sig fra basismaterialets, på overfladen af basismaterialet. Formålet med overfladebehandlingen er at opfylde kravene til korrosionsbestandighed, slidstyrke, dekoration eller andre særlige funktioner ved produktet. For metalstøbegods er overfladevarmebehandling af føringsskruer og føringsskinner en almindeligt anvendt overfladebehandlingsmetode.

 

Overfladehærdning

Overfladehærdning refererer til en varmebehandlingsmetode, der styrker overfladen af en del ved hurtigt at opvarme overfladen for at austenisere den og derefter bratkøle den uden at ændre stålets kemiske sammensætning og kernestruktur.

De vigtigste metoder til overfladevarmebehandling omfatter flammehærdning og induktionsvarmebehandling. Almindelige varmekilder omfatter oxygen-acetylen- eller oxygen-propan-flammer, induktionsstrøm, laser og elektronstråle osv.

 

Induktionsvarme

En metode, der bruger vekselstrøm til at inducere enorme hvirvelstrømme på overfladen af et emne, hvilket hurtigt opvarmer emnets overflade.

Induktionsopvarmning er klassificeret i følgende typer:

 

1. Højfrekvent induktionsopvarmning med en frekvens på 250-300 KHz og en hærdet lagdybde på 0.5-2 mm;

2. Mellemfrekvent induktionsopvarmning med en frekvens på 2500-8000 Hz og en hærdet lagdybde på 2-10 mm;

3. Effektfrekvent induktionsopvarmning med en frekvens på 50 Hz og en hærdet lagdybde på 10-15 mm.

 

Flamme opvarmning

En metode til direkte opvarmning af overfladen af et emne ved hjælp af en acetylenflamme. Det er billigt, men kvaliteten er vanskelig at kontrollere.

 

Laser opvarmning

En metode til opvarmning af overfladen af et emne ved hjælp af en laser med høj energitæthed. Den er yderst effektiv og af god kvalitet.

Laseroverfladeforstærkning kan klassificeres i laserfasetransformationsforstærkningsbehandling, laseroverfladelegeringsbehandling og laserbeklædningsbehandling osv.

Laseroverfladeforstærkning anvendes hovedsageligt til dele, der kræver lokal forstærkning, såsom blindmatricer, krumtapaksler, knastaksler, notaksler, føringsskinner i præcisionsinstrumenter, skæreværktøjer i højhastighedsstål, gear og cylinderforinger i forbrændingsmotorer osv.

Drevet af bølgen af Industri 4.0 viser den nuværende status for denne teknologi i dag en blanding af præcision og intelligens. Med induktionsvarmebehandling af føringsskruer og føringsskinner som eksempel er kerneformålet at opnå ensartet og kontrollerbar hærdningslagdybde og mikrostruktur under begrænsning af geometrisk nøjagtighed på mikronniveau. Industri 4.0-teknologi har medført tre store gennembrud til dette formål.

 

Præcisionsstyringskapaciteten er steget voldsomt: Kombinationen af ​​fuld-solid-state IGBT-strømforsyninger og adaptive PID-algoritmer har komprimeret temperaturudsving inden for ±1 ℃, og hærdningslagets dybdetolerance er kontrolleret inden for ±0.05 mm, hvilket langt overstiger ±3 ℃ og ±0.2 mm for traditionelt udstyr. Efter optimering har en bestemt højpræcisionskugleskrue til husholdningsbrug opnået en overfladehårdhed på 61.5 HRC, med en 30% stigning i levetiden og en 12% reduktion i skrotprocenten.

 

Gennembrud i effektiv energibesparende sti: Anvendelsen af megawatt-niveau superledende induktionsenheder til høje temperaturer har fordoblet energiomdannelseseffektiviteten sammenlignet med traditionelle modstandsovne. For et metalemne på 500 kg er opvarmningstiden blevet reduceret fra 9 timer til 10 minutter, med en 50% reduktion i det samlede energiforbrug og mere end en 50% reduktion i COXNUMX-udledning.

Intelligent lukket kredsløbsdannelse: Et online overvågningssystem baseret på maskinsyn registrerer emnets deformation i realtid, kombineret med en digital tvillingmodel for at forudsige spændingsfordelingen i hærdningslaget og opnå fuld autonomi i "opfattelse-beslutning-udførelse"-processen.

 

Som "knoglerne" i præcisionsmaskiner bestemmer induktionshærdnings- og anløbningsudstyr til føringsskruer og føringsskinner direkte nøjagtigheden, levetiden og pålideligheden af avancerede værktøjsmaskiner, robotter og halvlederfremstillingsudstyr. Induktionsvarmebehandlingsudstyr gennemgår en kvalitativ forandring fra "termiske bearbejdningsværktøjer" til "intelligente systemer". I øjeblikket har denne teknologi vist sig uerstattelig inden for fire avancerede områder.

 

1. Højpræcisionsværktøjsmaskiner: Kugleskruer i CNC-maskiner anvender segmenteret variabelfrekvensdæmpning med en retlinjefejl på ≤ 3 μm/m, hvilket reducerer omkostningerne ved importerede produkter med 50%. Efter at en bestemt virksomhed indførte AI-temperaturstyringsmodellen, oversteg skruens udmattelseslevetid 2 millioner cyklusser.

2. Nyt energikøretøjsfelt: Induktionskøleudstyret til motorrotoraksler integrerer et robotpåfyldnings- og aflæsningssystem, hvilket forkorter produktionslinjecyklussen til 45 sekunder pr. stykke, hvilket er fire gange mere effektivt end den traditionelle proces. En bestemt bilfabrik forbedrede ensartetheden af akselopvarmningen til ±3 ℃ gennem konformt kølespoledesign.

3. Jernbanetransportudstyr: Skinner til højhastighedstog med en hastighed på over 160 km/t skal opfylde de strenge standarder for en hærdet lagdybde på 4-6 mm og en overfladehårdhed på 58-62 HRC. Dobbeltfrekvenshærdningsteknologien er med succes blevet anvendt på fastgørelsessystemer i højhastighedsjernbaneskinner, hvilket reducerer slidhastigheden med 70 %.

4. Luftfartsfelt: Reguleringsskruerne i flymotorer anvender en vakuuminduktionsdæmpnings- + lavtemperatur-plasmanitreringskompositproces, hvilket forbedrer slidstyrken med tre gange og opfylder servicekravene under ekstreme forhold på 1500 ℃.

 

Trods betydelige teknologiske fremskridt står avancerede applikationer stadig over for fire store udfordringer:

 

1. Komplekse geometriske profiler: Strukturer som spiralformede spor i ledeskruer og styreskinner med variabelt tværsnit kan forårsage forvrængning af magnetfeltfordelingen. Traditionelle induktorer har svært ved at opnå konturopvarmning, hvilket ofte resulterer i utilstrækkelig hærdning ved tandroden eller overophedning ved tandspidsen. For eksempel er fejlraten for hærdede lagbrud på grund af pludselige ændringer i tandprofilens krumning så høj som 8 % ved dobbeltfrekvensbremsning af tandhjul i bybanekøretøjer.

2. Følsomhed over for udsving i materialegenskaber: De kritiske punkter for fasetransformation for højkulstofstål og duktilt jern er forskellige, hvilket kræver, at strømforsyningen reagerer på frekvensbåndsskift inden for 0.5 sekunder. Stabiliteten af husholdnings-IGBT-strømforsyninger i højfrekvensbåndet >100 kHz mangler dog stadig, hvilket begrænser ensartetheden af dæmpningen for tyndvæggede føringsskinner.

3. Flaskehals i koordinering af kølemedium: Temperaturreguleringsnøjagtigheden af det blandede vand-olie-medium under bratkølingsfasen er utilstrækkelig, hvilket forårsager udsving i martensits omdannelseshastighed. En bestemt maskinvirksomheds faktiske måling viser, at en afvigelse på 5 °C/s i kølehastigheden kan øge den resterende spænding på ledeskruen med 200 MPa, hvilket fører til mikrorevner under drift.

4. Barrierer for systemintegration: Kompatibilitetsproblemer mellem kommunikationsprotokollerne i gammelt udstyr og industrielle IoT-platforme resulterer i, at 30 % af produktionslinjerne er dataøer.

 

Vigor har en professionel forsyningskæde med specialbehandlinger til vores metalkomponenter i form af støbegods, smedegods og CNC-bearbejdede dele. Hvis du har spørgsmål, eller hvis dele skal udvikles, er du velkommen til at kontakte os på info@castings-forging.com