Análise de têmpera de alta frequência da tecnologia de tratamento térmico

O tratamento térmico de alta frequência é um método de tratamento térmico para têmpera e têmpera de materiais de aço usando aquecimento por indução de alta frequência (IH) com uma frequência de 1-200 kHz, que é comumente usado como um método de endurecimento de superfície para materiais de aço, semelhante ao tratamento de têmpera de cementação e nitretação.

A característica do tratamento térmico de alta frequência é o uso de energia elétrica limpa para aquecimento, por isso tem emissões de CO2 mais baixas em comparação com o tratamento térmico convencional usando fornos de aquecimento de combustão e têmpera de carburação, e tem alta eficiência energética térmica. Portanto, o tratamento térmico de alta frequência, como um método de tratamento térmico ecológico e econômico, atraiu a atenção das pessoas. O seguinte apresenta a tecnologia de tratamento térmico de têmpera de alta frequência.

Tecnologia de tratamento WIQ de têmpera de alta frequência em dois estágios

A têmpera de alta frequência tem um tempo de aquecimento curto, por isso sua eficácia é facilmente influenciada pela estrutura original do componente. As características da transformação de estruturas temperadas e temperadas e estruturas carburizadas esferoidais diferem muito. O aquecimento rápido e de curto período em têmpera de alta frequência requer que a estrutura do componente tenha estruturas temperadas e temperadas dispersas e facilmente transformadas. No entanto, para processos de usinagem antes da têmpera de alta frequência, as estruturas temperadas e temperadas têm alta dureza e baixa trabalhabilidade.

Para resolver este problema, o Japão desenvolveu a tecnologia de tratamento "WIQ" que envolve dois processos de têmpera para formar duas camadas endurecidas.

A primeira têmpera de alta frequência (SIQ) forma uma camada endurecida mais profunda no componente, e então o pré-aquecimento ou aumento de temperatura para a região γ para revenimento é realizado antes de SRIQ (aquecimento por indução super rápida e têmpera) para formar a estrutura temperada desejada.

O segundo estágio do tratamento SRIQ utiliza um método de aquecimento rápido e de curto prazo para transformar uniformemente a camada superficial do componente em γ e realizar a têmpera de alta frequência para formar duas camadas endurecidas.

Os materiais tratados com WIQ sofrem têmpera repetida e aquecimento rápido de curto prazo para obter grãos finos. Além disso, o tratamento SRIQ adiciona uma quantidade significativa de tensão de compressão residual à camada de alta dureza formada pelo SIQ. Portanto, a resistência à fadiga dos componentes tratados é maior do que a da têmpera de carburação.

Tecnologia de tratamento composto combinando têmpera de alta frequência com outras técnicas de modificação de superfície

Nos últimos anos, tem havido uma demanda crescente por miniaturização de vários componentes mecânicos, e métodos de tratamento térmico único, como tratamento térmico de alta frequência, têm certas limitações na melhoria do desempenho dos componentes.

A fim de alcançar componentes de alto desempenho e alto valor agregado, o Japão tem promovido o desenvolvimento de tecnologia de tratamento térmico composto. A tecnologia de tratamento PALNIP é um método composto de tratamento térmico que combina nitretação macia de banho de sal e tratamento de prevenção de oxidação de superfície com SRIQ.

As características da tecnologia de tratamento PALNIP são:

• O estado da camada de composto superficial é o mesmo que o da nitretação macia de banho de sal, por isso tem um baixo coeficiente de atrito e alta resistência ao desgaste;

• A camada endurecida é mais profunda do que SRIQ e tem tensão de compressão residual adicional, por isso tem alta resistência à fadiga;

• A camada endurecida é a martensita C-N de Fe e, quando a temperatura aumenta, os nitretos de ferro, como o ε-Fe2-3N, precipitam, inibindo o amolecimento da têmpera e melhorando a resistência à fadiga;

• PALNIP é um método de tratamento de baixa temperatura que combina nitretação macia de banho de sal e SRIQ, então a deformação causada pelo tratamento térmico é pequena.

O tratamento PALNIP tem sido usado em alguns componentes automotivos e atualmente está sendo promovido para aplicações mais amplas.

A carburação suave é uma tecnologia de tratamento de superfície composta que combina "têmpera de alta frequência" e "carburação a vácuo". Nesta tecnologia, em vez da têmpera normal após a difusão de carbono, o tratamento térmico de alta frequência é usado para têmpera.

As características deste método de tratamento são:

• Não saciar durante o processo de carburação, por isso tem alta segurança;

• O equipamento de tratamento economiza 40% do espaço em comparação com os fornos de carburação contínua e reduz o tempo de tratamento em 55%;

• A força dos componentes tratados é aumentada em 18% e defoRmação é reduzida em 40%. Este método é usado atualmente na produção de componentes de transmissão automática automotiva.

Tecnologia de simulação de tratamento térmico de têmpera de alta frequência

Nos últimos anos, com o desenvolvimento de software de computador e tecnologia de hardware, a tecnologia de simulação de tratamento térmico de alta frequência tem melhorado continuamente. Atualmente, a análise ternária e a análise de animação foram realizadas.

Agora, a tecnologia de simulação de tratamento térmico de alta frequência pode não apenas simular a temperatura e a estrutura martensítica dos componentes, mas também calcular a deformação do tratamento térmico e o estresse residual.

Integrando os resultados da simulação com as características reais do componente, as condições de cálculo e constantes físicas (como permeabilidade, condutividade térmica, resistência à tração, a resistência à compressão que reflete a dependência da taxa de deformação em cada região de temperatura) do sistema de simulação se torna mais precisa, Melhorar a precisão dos resultados de simulação de tratamento térmico e promover o uso prático da tecnologia de simulação de tratamento térmico.

Atualmente, a tecnologia de simulação de tratamento térmico de têmpera de alta frequência tem sido usada para o projeto de bobinas de aquecimento e análise de deformação e craqueamento de tratamento térmico, alcançando a estabilização do tratamento térmico de componentes.