Dosažení vysoce kvalitního kalení zub po zubu u velkých ozubených kol pomocí indukčního ohřevu
Ve zpracovatelském průmyslu hrají velká ozubená kola zásadní roli v různých aplikacích, jako jsou těžké stroje, větrné turbíny a průmyslová zařízení. Pro zajištění jejich trvanlivosti a výkonu je nezbytné použít na ozubení ozubení proces kalení. Jednou z nejúčinnějších metod pro dosažení kalení zub po zubu u velkých ozubených kol je indukční ohřev.
Indukční vytápění je proces, který využívá elektromagnetickou indukci k rychlému ohřevu povrchu zubů ozubeného kola. Přivedením vysokofrekvenčního střídavého proudu na cívku vzniká magnetické pole, které indukuje vířivé proudy v povrchu zubu ozubeného kola. Tyto vířivé proudy vytvářejí lokalizované zahřívání, což umožňuje přesné a kontrolované kalení každého jednotlivého zubu.
Kalení zub po zubu pomocí indukčního ohřevu nabízí několik výhod oproti jiným metodám kalení. Za prvé zajišťuje rovnoměrné rozložení tvrdosti napříč zuby ozubeného kola, což má za následek zlepšenou odolnost proti opotřebení a nosnost. To je zvláště důležité pro velká ozubená kola, která jsou vystavena velkému zatížení a drsným provozním podmínkám.
Za druhé, indukční ohřev umožňuje selektivní kalení, což znamená, že se ohřívají pouze zuby ozubeného kola, zatímco zbytek ozubeného kola zůstává relativně nedotčen. To minimalizuje riziko deformace nebo deformace, ke kterému může dojít u jiných metod tepelného zpracování, které zahrnují zahřívání celého ozubeného kola. Přesná kontrola procesu ohřevu umožňuje cílené kalení, jehož výsledkem je vysoce kvalitní, rozměrově stabilní převod.
Indukční kalení malých, středních a velkých ozubených kol se provádí technikou zub po zubu nebo metodou kroužení. V závislosti na velikosti ozubeného kola, požadovaném vzoru tvrdosti a geometrii se ozubená kola indukčně kalí obepnutím celého ozubeného kola cívkou (tzv. „spinové kalení ozubených kol“), nebo u větších ozubených kol zahříváním „zub po zubu“ , kde lze dosáhnout přesnějšího výsledku kalení, i když proces je mnohem pomalejší.
Kalení zub po zubu velkých ozubených kol
Metodu zub po zubu lze provést dvěma alternativními technikami:
„tip-by-tip“ aplikuje jednorázový režim ohřevu nebo skenovací režim, induktor obepíná tělo jednoho zubu. Tato metoda se používá zřídka, protože neposkytuje požadovanou únavu a rázovou pevnost.
Oblíbenější technika kalení „mezera po mezeře“ používá pouze režim skenování. Vyžaduje, aby induktor byl symetricky umístěn mezi dvěma boky sousedních zubů. Rychlost skenování induktoru je obvykle v rozmezí 6 mm/s až 9 mm/s.
Používají se dvě skenovací techniky:
– induktor je nehybný a převod je pohyblivý
– ozubené kolo je nehybné a induktor pohyblivý (populárnější při kalení velkorozměrových ozubených kol)
Induktor indukčního kalení
Geometrie induktoru závisí na tvaru zubů a požadovaném vzoru tvrdosti. Induktory mohou být navrženy tak, aby ohřívaly pouze kořen a/nebo bok zubu, přičemž hrot a jádro zubu zůstaly měkké, tuhé a tvárné.
Simulace pomáhá předcházet přehřátí
Při vývoji procesů kalení ozubených kol zub po zubu by měla být věnována zvláštní pozornost elektromagnetickým efektům konce/hran a schopnosti poskytnout požadovaný vzor v oblastech konců ozubených kol.
Při skenování zubu ozubeného kola je teplota distribuována v kořenech ozubených kol a na bocích zcela rovnoměrně. Vzhledem k tomu, že vířivý proud vytváří zpětnou cestu přes bok a zejména přes špičku zubu, je třeba věnovat náležitou pozornost tomu, aby se zabránilo přehřátí oblastí špičky zubu, zejména na začátku a na konci skenovacího kalení. . Simulace může pomoci předejít těmto nežádoucím efektům před vývojem procesu.
Příklad simulace
Skenování zubu pomocí kalení ozubeného kola při 12 kHz.
Chlazení rozprašováním je také simulováno, ale není vidět na výsledných snímcích. Chladicí efekt je aplikován na horní a boční plochy dvou zubů, stejně jako pohyb chladicí zóny po induktoru.
3D kalený profil v šedé barvě:
Vertikální řez 2D kaleného profilu: CENOS vám umožňuje snadno vizualizovat, jak se kalený profil prohloubí, pokud výkon nesnížíte nebo nevypnete blízko konce ozubeného kola. 
Hustota proudu na zařízení:
Indukční ohřev navíc nabízí rychlé rychlosti ohřevu a chlazení, což zkracuje celkovou dobu zpracování ve srovnání s konvenčními metodami. To je výhodné zejména u velkých ozubených kol, protože to pomáhá zlepšit efektivitu výroby a snížit náklady.
K dosažení kalení zub po zubu u velkých ozubených kol pomocí indukčního ohřevu je zapotřebí specializované vybavení. Indukční ohřívací systém se obvykle skládá z napájecího zdroje, cívky nebo induktoru a chladicího systému. Ozubené kolo je umístěno v cívce a je aktivován zdroj energie, aby vytvářel požadované teplo. Procesní parametry, jako je výkon, frekvence a doba ohřevu, jsou pečlivě kontrolovány, aby se dosáhlo požadovaného profilu tvrdosti.
Závěrem lze říci, že kalení zub po zubu u velkých ozubených kol pomocí indukčního ohřevu je vysoce efektivní a efektivní metoda. Zajišťuje rovnoměrné rozložení tvrdosti, selektivní kalení a rychlé doby zpracování, což vede k vysoce kvalitním a odolným převodům. Pokud se zabýváte výrobou velkých ozubených kol, zvážení implementace indukčního ohřevu pro kalení zub po zubu může výrazně zvýšit výkon a životnost vašich produktů.
