高周波加熱による大型歯車の高品質な一歯ずつの焼入れを実現
製造業において、大型歯車は重機、風力タービン、産業機器などのさまざまな用途で重要な役割を果たしています。 耐久性と性能を確保するには、ギアの歯に硬化処理を施すことが不可欠です。 大型歯車の歯ごとに硬化を実現する最も効果的な方法の XNUMX つは、誘導加熱によるものです。
誘導加熱 電磁誘導を利用して歯の表面を急速に加熱するプロセスです。 コイルに高周波交流を流すと磁界が発生し、歯面に渦電流が発生します。 これらの渦電流は局所的な加熱を引き起こし、個々の歯の正確かつ制御された硬化を可能にします。
誘導加熱を使用した歯ごとの硬化には、他の硬化方法に比べていくつかの利点があります。 まず、歯全体に均一な硬度分布が確保され、耐摩耗性と耐荷重能力が向上します。 これは、重い負荷と過酷な動作条件にさらされる大型ギアにとって特に重要です。
次に、誘導加熱により選択的な硬化が可能になります。つまり、ギアの歯だけが加熱され、ギアの残りの部分は比較的影響を受けません。 これにより、歯車全体を加熱する他の熱処理方法で発生する可能性のある歪みや反りのリスクが最小限に抑えられます。 加熱プロセスを正確に制御することで、目標を絞った硬化が可能になり、高品質で寸法が安定したギアが得られます。
高周波焼入れ 小、中、大サイズの歯車の加工は、歯ごとの技術または包囲法を使用して行われます。 ギアのサイズ、必要な硬度パターン、および形状に応じて、ギアはギア全体をコイルで囲むことによって高周波焼き入れされます (いわゆる「ギアのスピン硬化」)。または、より大きなギアの場合は「歯ごとに」加熱します。 、プロセスははるかに遅くなりますが、より正確な硬化結果を達成できます。
大型歯車の歯ごとの焼入れ
歯ごとの方法は、次の XNUMX つの代替手法で実行できます。
「チップバイチップ」はシングルショット加熱モードまたはスキャンモードを適用し、インダクタが単一の歯の本体を取り囲みます。 この方法では必要な疲労強度と衝撃強度が得られないため、ほとんど使用されません。
より一般的な「ギャップごと」強化技術は、スキャン モードのみを適用します。 インダクタは、隣接する歯の 6 つの側面の間に対称的に配置される必要があります。 インダクタのスキャン速度は通常、9mm/秒からXNUMXmm/秒以内です。
次の XNUMX つのスキャン手法が使用されます。
– インダクタは固定されており、ギアは可動です
– ギアは固定され、インダクタは可動です（大型ギアを硬化する場合によく使用されます）
高周波焼入れインダクター
インダクタの形状は、歯の形状と必要な硬度パターンによって異なります。 インダクターは、歯の根元および/または側面のみを加熱し、先端と歯のコアを柔らかく、丈夫で延性のあるままにするように設計できます。
シミュレーションは過熱の防止に役立ちます
歯ごとの歯車硬化プロセスを開発するときは、電磁的な端/エッジ効果と、歯車端領域に必要なパターンを提供する能力に特に注意を払う必要があります。
歯車の歯をスキャンすると、温度は歯車の根元と歯面内に非常に均一に分布します。 同時に、渦電流は歯面、特に歯先を通って戻り経路を形成するため、特にスキャン硬化の開始時と終了時には、歯先領域の過熱を防ぐために適切な注意を払う必要があります。 。 シミュレーションは、プロセスを開発する前にこれらの望ましくない影響を防ぐのに役立ちます。
シミュレーション例
12 kHz で歯車硬化ケースを歯ごとにスキャンします。
スプレー冷却もシミュレーションされますが、結果の画像には表示されません。 冷却効果は、インダクタに続く冷却ゾーンを移動するだけでなく、XNUMX つの歯の上面と側面にも適用されます。
グレー色の 3D 硬化プロファイル:
2D 硬化プロファイル垂直スライス: CENOS では、ギアの端近くで出力を下げたりスイッチを切ったりしない場合に、硬化プロファイルがどのように深くなるかを簡単に視覚化できます。 
ギアの電流密度:
さらに、誘導加熱は加熱速度と冷却速度が速く、従来の方法と比較して全体の処理時間を短縮します。 これは、生産効率の向上とコスト削減に役立つため、大型歯車にとって特に有利です。
誘導加熱を使用して大型歯車を歯ごとに焼き入れするには、専用の装置が必要です。 誘導加熱システムは通常、電源、コイルまたはインダクタ、および冷却システムで構成されます。 ギアはコイル内に配置され、電源が作動して必要な熱を生成します。 電力、周波数、加熱時間などのプロセスパラメータは、目的の硬度プロファイルを達成するために慎重に制御されます。
結論として、誘導加熱を使用した大型歯車の歯ごとの焼き入れは、非常に効果的かつ効率的な方法です。 均一な硬度分布、選択的硬化、迅速な加工時間を確保し、高品質で耐久性のあるギアを実現します。 大型歯車の製造に携わっている場合は、歯ごとに硬化するための高周波加熱の導入を検討すると、製品の性能と寿命を大幅に向上させることができます。
