Indüksiyon Akımı Ile Yüzey Sertleştirme
TEKNİK BLOG
Temel Prensipler
Elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde, iletkenin çevresinde elektromanyetik alan meydana getirir. Eğer iletken bir bobin ise manyetik alan bu bobinin içerisinden akar. Bobin içerisine metal bir cisim (çubuk) yerleştirilse bile bu manyetik alan yine de mevcuttur. Eğer manyetik akı yüksek frekanslı bir alternatif akım tarafından oluşturulursa bu durum metal çubuğun yüzeyindeki girdap akımını artırır ve sonuçta çubuk ısınır. Demir 768°C de manyetik değildir.
İndüksiyon Cihazları
Frekans, yüzey sertleştirme derinliğini kontrol ettiği sürece, cihaz seçiminin sertleşme derinliğine göre yapılması gerekir. Sertleşme derinliği, sertleştirilmiş kısmın büyüklüğü ile arttığından, bunun sonucu olarak büyük parçalar için düşük frekansta ve düşük voltaj yoğunluğunda çalışan cihaz seçilir. Küçük parçalarda ise en iyi sonuçlar, yüksek frekansta ve yüksek voltaj yoğunluğunda çalışan cihazlar kullanılarak elde edilir.
İş Bobinleri ve Şekilleri
İletkenler olarak da bilinen bobinler, hem elektrik akımı, hem de çeliğin ısıl radyasyonu ile ısınırlar. Bobinler daha çok bakırdan yapılmış olup iç kısımlarından su geçirmek suretiyle sertleştirme işlemi sırasında soğutulurlar. Bobinler genellikle sarımlar arası 2–5 mm olacak şekilde sarılırlar. Bobin ile iş parçası arasında kabaca aynı mesafe tutulur. Bu mesafeyi değiştirmek suretiyle ısıtma hızına büyük ölçüde etki etmek mümkündür.
Sertleştirme Yöntemi
Bobin içerisinde ısıtılan çelik, su veya yağ ile soğutularak serleştirilir. Parçalar sertleştirme sırasında ve soğuma sırasında döndürülebilir. Bu yöntem dönel simetriye sahip parçalar için uygulanır. Böylece daha üniform sertlik derinliği elde edilir. Çünkü dönme ile bobindeki herhangi bir düzensizlik telafi edilmiş olur.
Çeşitli Faktörlerin Sertliğe ve Sertlik Derinliğine Etkisi
Sertleştirmede en önemli faktör, karbon miktarıdır. Karbon içeriği %0,80 e kadar arttıkça, karbonun özellikle diğer alaşım elementleri ile beraber bulunması halinde sertleşebilirlikte de artış sağlanır. Sertleştirme sıcaklığı ve tutma süresi, hem sertliği hem de sertlik derinliğini kontrol eden önemli faktörlerdir. İndüksiyon sertleştirmesinde koşullar aynı kaldığı sürece, sertleşme derinliği indüktif akımın frekansı ile kontrol edilir.
İndüksiyonla sertleştirmede uygulanan sertleştirme sıcaklıkları, alışılagelmiş sertleştirme için kullanılan sertleştirme sıcaklıklarından normal olarak 50°C daha yüksektir. Sertleştirme sıcaklığında tutma süreleri çok kısa olup birçok hallerde hiç uygulanmamaktadır. Yani istenilen sertleştirme sıcaklığına ulaşıldığında soğutma hemen başlatılmaktadır.
Parçanın indüksiyon akımı yardımıyla yüzeyinin ani olarak ısıtılıp, ani olarak soğutulmasıyla yapılan bir yüzey sertleştirme işlemidir. Çekirdeğin mikro yapısını etkilemeden, dış yüzeye sertleştirilmiş bir katman kazandırmak suretiyle, aşınma direnci, yüzey sertliği ve yorulma ömrünü uzatır. Alevle sertleştirmeye benzer fakat gerek işlem süresi gerekse yüzeyde oluşturulan yüksek ısıl birikimi açısından daha verimlidir. İndüksiyonla yapılan ani ısıtmanın ardından yapılan ani soğutma işlemi genellikle su ile yapılır ve yüksek karbonlu çeliklerde çatlama ihtimalini artırır. Soğutma suyunun 60 ˚C civarında olması veya yağ kullanılması çatlama ve iç gerilme ihtimalini azaltır.
Sertleştirmeden sonra iç gerilmelerin giderilmesi için 150-200 ˚C arasında menevişleme yapılır.
Kullanım Alanları
Aşırı yüke maruz kalan parçalarda tercih edilir. İndüksiyon, parçalara aşırı yüklemelere dayanabilecekleri, derin ve sert bir yüzey sağlar. Yorulma dayancı, son derece sert bir dış katmanla çevrilmiş, yumuşak bir çekirdek oluşumu ile artırılır. Bu özellikler burulma momenti ve darbeye maruz kalan yüzeyler için gerekli özelliklerdir.
İndüksiyonla sertleştirmenin yaygın kullanıldığı parçalara dişliler, şaftlar, akslar, kam lobları, presleme aksamları, çoğunlukla simetrik parçalar dahildir. İndüksiyonla sertleştirme, parçaların belirli bölgelerini sertleştirmek için kullanılır. Parça bazlı olup, parçanın istenen bölgeleri sertleştirilir.