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InduktionshärtenDie Wärmebehandlung mit Zukunft
A L D U C T O Q u a l i t ä t s - I n d u k t i o n s h ä r t e r e i
Induktionshärten: Die Wärmebehandlung mit Zukunft
InduktionshärtenBeim Induktionshärten handelt es sich um ein auf die Randschicht eines Werkstückes beschränktes Härten, wobei das Austenitisieren (Gefü-geumwandlung) mittels Induktion herbeigeführt wird.
Grundbedingung für die Eignung eines Stahles für die Induktionshär-tung ist ein minimaler Kohlenstoffge-halt von 0,35%. Bei Gusseisen sollte der gebundene Kohlenstoffanteil mindestens 0,4% betragen.
Das Induktionshärten wird in drei Untergruppen aufgeteilt.
1. Hochfrequenzhärten (HF) 250 kHz
2. Mittelfrequenzhärten (MF) 10 kHz
3. Hochfrequenz-Impulshärten (HF-Imp.) 27,12 MHz
Warum Induktionshärten
Wesentlicher Vorteil der Induktions-härtung gegenüber den anderen Ver-fahren ist die Möglichkeit, auf ein-fachste Weise Werkstücke partiell zu härten und vergleichsweise dicke Schichten erzeugen zu können. Das Induktionshärten bietet gegenüber den anderen Verfahren den Vorteil, dass die Durchlaufzeiten durch das rasche Erwärmen und das unmittel-bare Abschrecken wesentlich kürzer sind.
Das Induktionshärten hat noch weitere Vor-, aber auch Nachteile.
Vorteile
– Partielle Behandlung von grossen FlieWerkstückdimensionen sowie schwierigsten Formen möglich.
– Gleichmässige Aufheizung und da-durch regelmässige Einhärtetiefe an den zu härtenden Stellen.
– Kurze Erwärmungszeiten und in-folgedessen nur geringe Zunder-bildung.
Kurvenscheibe Ck 45 Stirnrad m7 Z120 Ck 45
Gegenüberstellung von verschiedenen Härteverfahren.
Ein Bericht von Matthias Kunz, Hochschule für Technik und Architektur Bern, Klasse M99.
– Minimale Nachbearbeitung erfor-derlich durch die geringe Zunder-bildung.
– Saubere Arbeitsweise ohne giftige und explosive Stoffe.
– Einbau in Fertigungsstrassen als Automat möglich.
– Geringe Oxidation der Werkstücke.
– Minimaler Verzug der Werkstücke.
Nachteile
– Es sind aufwendige Anlagen und Werk zeuge nötig.
– Grosse Einrichtkosten bei häufig wechselnden Werkstücken (Induk-toren).
– Das Verfahren erfordert viel prak-tisches Know-how.
– Das Kerngefüge des Werkstückes kann nicht verbessert werden.
Wo wird das Induktionshärten eingesetzt?
Induktionsgehärtet werden Werkstü-cke, die auf ihrer Oberfläche Ver-schleiss ausgesetzt sind und zusätz-lich stossartige sowie wechselnde mechanische Belastungen überneh-men müssen, wie z.B. Kurbelwellen, Walzen, Bolzen, Zahnräder und Ven-tilstössel. Neben der Erhöhung der Verschleissfestigkeit wird eine Ver-besserung der Dauerfestigkeit er-reicht. Ebenso ergibt sich eine grös-sere Randfestigkeit. Im Allgemeinen werden induktive Wärmebehand-lungsverfahren dann angewendet, wenn man grosse Stückzahlen glei-cher Teile behandeln muss.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfah-rens ist am grössten je kleiner der An-teil der zu härtenden Stellen am ge-samten Werkstück ist.
Technologische Eigenheiten
Eingnung für partielle HärtungErreichung geringer EinhärtetiefenErreichung grosser EinhärtetiefenErreichung hoher HärtewerteKonstanthaltung vorgeschriebener WerteMöglichkeit zur Steigerung der KernfestigkeitZunderbildungGrobkornbildungVerzug
Beeinflussung der Umwelt
EnergieverbrauchVerbrauch umweltgefärdender StoffeEntstehung umweltgefärdender StoffeGesundheitsgefärdung für BedienungspersonalUnfallgefahren für Bedienungspersonal
Kostenfaktoren
ErwärumngszeitBehandlungsdauerBehandlungskostenAnlagekostenWerkstoffkosten (wenn lediglich Härte gefordert ist)NachbarkeitskostenAutomatisierbarkeitWerkzeugkosten
geeignet, positive Wirkung, positive Bilanz, gut, unschädlich ungeeignet, negative Wirkung, negative Bilanz, schlecht, schädlich
Tauc
hhär
tung
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Nitri
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Flam
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MF-
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HF-H
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Die Wärmeerzeugung im WerkstückEin durch einen Leiter fliessender Wechselstrom erzeugt stets ein elek-tromagnetisches Wechselfeld, wel-ches die Strombahn kreisförmig um-schliesst. Die magnetische Feldstärke nimmt proportional mit der Entfer-nung von der Strombahn ab.
Beim Induktionshärten wird mit einem spulenförmigen Leiter aus Kupfer, der so genannten Arbeits-spule, ein elektromagnetisches Feld erzeugt. In dieses Feld wird nun das Werkstück gebracht. Durch das ent-stehende Wechselfeld wird in das Metall eine elektrische Spannung in-duziert, welche ihrerseits einen Strom erzeugt. Dieser Strom verursacht eine Wärmeentwicklung, weil ja bekannt-lich jedes Metall einen elektrischen Widerstand besitzt. So wird das Werkstück auf Härtetemperatur (>768°C, Curiepunkt) erwärmt.
Der Skineffekt
Eine Besonderheit beim Induktionshär-ten ist der so genannte „Skineffekt“.
Es handelt sich dabei um einen physikalischen Effekt. Im Gegensatz zu einem mit Gleichstrom durchflos-senen Leiter, bei welchem die Strom-dichte über den gesamten Quer-schnitt gleichmässig verteilt ist, fliessen die induzierten Wechselströ-me höherer Frequenz zum grössten Teil an der Oberfläche eines Leiters. Mit zunehmender Frequenz werden die Ströme immer stärker in die Rand-zone abgedrängt. Somit wird die, in einem induktiv erhitzten Metallkörper erzeugte Wärmeenergie an der Ober-fläche gestaut, deren Dicke von der Frequenz sowie den elektrischen und magnetischen Werkstofffaktoren ab-hängt.
Induktoren
Für den Induktor sind noch folgende Bezeichnungen üblich: Heizschleife, Heizspule, Heizleiter, Arbeitsspule und Glühschleife. Der Induktor hat die Aufgabe, die vom Generator geliefer-te Energie mit Hilfe des magnetischen Wechselfeldes auf das Behandlungs-gut zu übertragen. Mangelhafte Kon-struktion bzw. unsachgemässe Di-mensionierungen eines Induktors führen zu ernsthaften Misserfolgen. Die Geschicklichkeit und das Können des Entwicklungsingenieurs oder des Konstrukteurs werden beim Entwurf
von Induktoren besonders herausge-fordert. Oft sind Laborversuche er-forderlich, um die richtige, endgültige Form eines Induktors zu finden. Die Formen der Induktoren sind sehr viel-fältig, da sie der Gestalt der Werk-stücke angepasst sein müssen bzw. nach den geforderten Erwärmungs-bildern hergestellt werden. Es gibt ein- und mehrwindige, runde, eckige, solche in Haarnadelform und sehr komplizierte, vielförmige Induktoren.
Bei der Konstruktion sind folgende Punkte zu beachten:
– Je nach Induktor kann es bis zu Stromdichten von 6kA/mm2 kom-men. Dies erfordert Werkstoffe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Ausserdem muss die entstehende Verlustwärme durch Wasserküh-lung abgeführt werden.
– Die Energieübertragung vom In-duktor zum Werkstück soll mit gutem Wirkungsgrad vor sich ge-hen.
– Die Form des Induktors muss sei-nem Zweck voll entsprechen.
– Ein Induktor sollte formfest sein und sich weder durch mechani-sche noch elektrische Einwirkun-gen verformen lassen.
– Der Induktor muss für die Montage am Generator geeignet sein. Seine Anschlüsse sollen so konstruiert sein, dass nur geringe Verluste an den Kontaktstellen auftreten und leicht ausgewechselt werden kön-nen.
– Bei mehrwindigen Induktoren muss eine verlässliche Isolierung zwischen den Windungen vorhan-den sein. Eine genügende Formfe-stigkeit muss dabei gewährleistet sein.
Die Gestalt eines Induktors richtet sich nach der Form der notwendigen Heizzone und wird damit entschei-dend durch die Gestalt des Werk-stücks beeinflusst. In Grenzen lässt sich somit die Formgebung eines In-duktors vorausbestimmen. Die ge-genseitige Beeinflussung der magne-tischen Felder eines formschwierigen Induktors und der unterschiedliche Wärmefluss in einem vielförmigen Werkstück lässt oftmals unerwartete Aufheizzonen entstehen, wenn der In-duktor nur schablonenhart der Werk-stückform folgt. Hier setzt die Praxis und Gewandtheit des Entwicklers ein, wenn der Entwicklungsweg für einen Induktor kurz gehalten werden soll.
HärtungsvorgangDas Induktionshärten unterscheidet sich von den übrigen Härtungsarten durch die charakteristische Erwär-mungsweise infolge Wärmebildung im Werkstück selbst und durch die Er-wärmungsgeschwindigkeit. Während beim normalen Härten die Umwand-lung von Ferrit zu Austenit relativ langsam erfolgt, sind die Austenitisie-rungszeiten beim Induktionshärten sehr kurz; sie können im Extremfall beim Impulshärten nur wenige Milli-sekunden dauern. Die grossen Erwär-mungsgeschwindigkeiten, verbunden mit dem Skineffekt, machen es mög-lich, die Werkstücke nur in der Rand-schicht zu härten. Im Weiteren kann die Wärmebehandlung auf eine ört-lich begrenzte Zone wie Innen- bzw. Aussenfläche konzentriert werden. Durch die kurzen Erwärmungszeiten ist die Oxidation in der Werkstücko-berfläche auch ohne besondere Schutzmassnahmen sehr gering.
Härtetemperaturen
Beim Austenitisieren eines zu härten-den Werkstoffes laufen durch Diffu-sion Ausgleichsvorgänge ab. Diese sind zeit-temperatur-abhängig. Da beim Induktionshärten wie oben be-schrieben, mit sehr kurzen Erwär-mungs- und Haltezeiten gearbeitet wird, muss die Härtetemperatur hö-her eingestellt werden als beim kon-ventionellen Härten. Die Härtetempe-ratur und die Haltezeit müssen auch hier unter Berücksichtigung des Werkstoffes und seines Ausgangsge-füges im richtigen Verhältnis zueinan-der stehen, weil sonst entweder un-genügende Homogenisierung des Austenits, oder im entgegengesetz-ten Fall unerwünschtes Kornwachs-tum eintreten können. Als Folge die-ser Randbedingungen wird beim Induktionshärten mit um ca. 30 bis 100 °C höheren Temperaturen als all-gemein üblich ge arbeitet. Die Induk-tionstemperaturen hängen von dem Kohlenstoffgehalt ab und liegen zwi-schen rund 800 und 900 °C.
hochfrequenterWechselstrom
Werkstück
Induktionsspule(wassergekühlt)
Wasser-brause
gehärtetes Werkstück
glühendeRandzone
Skineffekt
Härtetemperaturen für Induktionserwärmung in Bezug auf C-Gehalt.
Je nach Stahlzusammensetzung und Gefügezustand wird bei besonders kurzen Erwärmungs- und Haltezeiten noch höher erwärmt. Beim Impuls-härten können die Temperaturen bis wenige °C unter den Schmelzpunkt erreicht werden.
Stromeindringtiefe Einhärtetiefe
Nebst der Frequenz ist insbesondere auch die Leistung ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung der Strom-eindring- und damit der Einhärtetiefe. Die erforderliche Leistung ist von der Grösse des Werkstückes und von den Massen der Härteschicht abhängig. Man kann zum Beispiel eine Härte-schicht von 1,5 mm sowohl mit Mit-telfrequenz von 10 kHz als auch mit Hochfrequenz von 250 kHz erreichen.Jedoch ist bei 10‘000 Hz eine ausser-ordentlich hohe spezifische Leistung für diese geringe Einhärtetiefe not-wendig. Mit HF lässt sich eine dünne Härteschicht relativ leichter herstel-len als mit MF und umgekehrt. Ein dritter Faktor zur Erzielung einer be-stimmten Einhärtetiefe ist die Auf-heizzeit.
Verfahrenstechnische Folgen
Die kurzen Erwärmungszeiten und die hohen Härtungstemperaturen bedin-gen eine peinliche Ausführung der In-duktoren hinsichtlich ihrer Form und ihrer Lage am Werkstück. Sind die Form und die Anordnung nicht kor-rekt, werden an den erwärmten Parti-en grosse Temperaturunterschiede auftreten. Dies kann zur Zerstörung des Werkstückes führen. Die Zerstö-rung kann in Form von starkem Här-teverzug auftreten. Unregelmässige Härte sowie Rissbildung sind die Fol-gen. Bei korrekten Arbeiten ist der Härteverzug allgemein geringer im Vergleich mit den klassischen Härte-verfahren. Das Verzugsverhalten ist hauptsächlich von der Symmetrie des Werkstückes und der Grösse der Här-tezone abhängig. Durch das partielle Härten können an einem Werkstück fast beliebig viele Stellen behandelt werden. Durch Zwischenanlassen oder das Abschrecken der einzelnen Stellen in verschiedenen Medien kön-nen unterschiedliche Härte- und Fe-stigkeitseigenschaften erzielt wer-den.
Abschreckarten und Abschreck vorrichtungen
Der Abschrecktechnik kommt beim Induktionshärten eine besondere Be-deutung zu. Die Wahl der richtigen Abschreckmethode und des passen-den Abschreckmittels trägt viel zum Gelingen einer qualitativ einwand-freien Härtung bei. Als Abschreck-mittel werden je nach Werkstoff und angestrebtem Härtegefüge norma-les, angewärmtes Wasser, wässri-ge Lösung, Öl oder Druckluft ver-wendet. Beim HF-Impulshärten wird fast aus schliess lich mit der Selbst-abschreckung gearbeitet. Beim Vor-schubhärten (siehe Kapitel Um-laufvorschubhärten) hingegen wird ausnahmslos mit Brausen abge-schreckt.
Am häufigsten werden Lochbrau-sen eingesetzt. Bei dieser Art der Brausen ist die Grösse der Bohrungen und deren Verteilung vom verwende-ten Abschreckmedium abhängig. Es muss sich ein kompakter, wirbelfreier Kühlmittelmantel bilden. Wichtig ist die Auftreffgeschwindigkeit des Kühl-mantels. Durch zu geringen Druck können sich Dampfblasen bilden, was den Abschreckeffekt massgeblich be-einflusst und dadurch sehr unregel-mässig wird. Weichflecken, grösserer Verzug und oft auch Spannungsrisse sind die Folgen. Der Abstand zwi-schen dem Induktor und der Brause spielt eine wesentliche Rolle. In die-ser Zwischenzone kann ein gewisser Temperaturausgleich stattfinden, wo-durch die Einhärtetiefe beeinflusst werden kann.
Wird das Werkstück nach dem Er-wärmen in ein Abschreckbad abge-senkt, sollte auch im Bad eine Brause vorhanden sein. Besonders bei Was-ser- oder Emulsionsbädern ist das Bebrausen auch unter dem Bad-niveau erforderlich. Bei Ölbädern ge-nügt meist eine gute Werkstückbe-wegung und ein Umwälzen des Öles.
AnlassenDie induktionsgehärteten Oberflä-chenschichten eines Werkstückes können, je nach Werkstück, eine hohe Härte mit entsprechend geringer Zä-higkeit aufweisen. Im Weiteren muss mit beträchtlichen Eigenspannungen gerechnet werden. Deshalb ist zu empfehlen, die gehärteten Teile unmit-telbar nach dem Härten zu entspan-nen. Schon bei Anlasstemperaturen im Bereich von 150 bis 200 °C und bei Haltezeiten von 1 bis 2 h wandelt sich der stark verspannte Martensit in zäheren Anlassmartensit um. Dies hat nur einen geringen Härteabfall zur Fol-ge. Ebenso ist keine Verringerung der Verschleissfestigkeit festzustellen, im Gegenteil, sie wird in vielen Fällen so-gar erhöht. Werkstücke mit einem C-Gehalt von >5%, die nach dem Härten geschliffen werden, sollten zur Reduzierung der Schleifrissempfind-lichkeit ebenfalls entspannt werden.
Zusammenfassend bewirkt das Anlassen also:
– eine Zunahme der Zähigkeit,
– den Abbau von Eigenspannungen,
– die Reduzierung der Schleifriss-empfindlichkeit.
ArbeitsverfahrenDie Verschiedenheit der Werkstück-formen und der zu härtenden Zonen machen es notwendig, mit mehreren Verfahren zu arbeiten.
Man unterscheidet grundsätzlich zwischen zwei Hauptgruppen:
1. Standverfahren
2. Vorschubverfahren
Standverfahren
Induktor und Werkstück stehen still. Die gesamte aufzuheizende Zone wird erwärmt und anschliessend ab-geschreckt.
Standhärten
Die ganze Härtezone wird erwärmt und nach Abschalten der Heizphase abgeschreckt.
Während des Erwärmungsvorganges bewegen sich weder das Werkstück noch der Induktor. Es ist zu empfeh-len beim Abschrecken nicht durch den Induktor zu be brausen, sondern mit dem „Brausensprung“ aus der Er-wärmungsposition in die Abschreck-position zu fahren.
Einhärtetiefe in Abhängigkeit von Frequenz, Flächenleistung und Heizzeit.
Turboladerwelle 42 CrMo4
Kurvenscheibe Ck 45
MF-Umlaufvorschubhärtung Ringinduktor.
MF-Standhärtung, Ringinduktor.
Stirnrad m 3.5 Z 108 Ck 45
MF-Umlaufstandhärtung, Ringinduktor, Segmentenbrause 400 l/min.
Umlaufstandhärten
Bei einem rotationssymmetrischen Werkstück wird die gesamte Härte-zone erwärmt, während das Werk-stück rotiert, um kleine Unregel-mässigkeiten der Induktoren auszu - g leichen. Nach beendetem Erwärmen
wird abgeschreckt. Wenn möglich soll auch hier der „Brausensprung“ gemacht werden. Während der Ab-schreckphase rotiert das Werkstück weiterhin.
Vorschubverfahren
Der Induktor deckt nur einen Teil der aufzuheizenden Zone ab. Mit Hilfe einer Relativbewegung zwischen In-duktor und Werkstück wird die unter dem Induktor liegende Glühzone über die zu härtende Fläche verschoben. Das Abschrecken erfolgt ebenfalls kontinuierlich mittels dem Induktor nachgeführter Brause.
Anwendung: Führungsbahnen von Maschinenbetten.
Umlaufvorschubhärten
Hier rotiert das Werkstück während des Aufheizens; im Übrigen gleich wie im Kapitel Umlaufvorschubhärten. Anwendung findet dieses Verfahren bei rotationssymmetrischen, längeren Körper wie Wellen.
Umfangsvorschubhärten
Dieses Verfahren wird zum Härten grosser Mantellinien, z.B. Kurven-scheiben, angewendet, wobei das Werkstück am Induktor vorbeigeführt wird.
Nachteil: an der Stossstelle von Anfang und Ende entsteht durch An-lassen ein Bereich geringerer Härte, der so genannte Schlupf (Härtenach-lass bis 15 HRc).
Zahnradhärten
Beim Induktionshärten von Zahn-rädern und Verzahnungen sind je nach Werkstückgestalt und Anforderungen verschiedene verfahrenstechnische Möglichkeiten gegeben. Man unter-scheidet drei verschiedene Verfah- ren:
– Allzahnhärten
– Einzelzahnstandhärten
– Einzelzahnvorschubhärten
Allzahnhärten
Beim Allzahnhärten wird die gesamte Verzahnung aufgeheizt und anschlies-send abgeschreckt. Das Verfahren geschieht allgemein im Umlaufstand- verfahren. Der Zahnquerschnitt ist in der Regel durchgehend hart. Zur Er-höhung der Zahnfuss- und Dauer-festigkeit wird in den Zahngrund hi-nein gehärtet.
Einzelzahnstandhärten
Bei diesem Verfahren werden Zahn für Zahn einzeln, jedoch der ganze Zahn, im Stand aufgeheizt und nach-folgend abgeschreckt. Das Verfahren ist nur für verhältnismässig geringe Zahnbreiten möglich.
Anschlagscheibe Cf 53
Umfangvorschubverfahren, Ringinduktoren.
Induktor
Brause
Brausesprung
Induktor
Brause
Brausesprung Rotation
Induktor
Werkstück
Brause
Vorschub
Rotation
VorschubBrause
Induktor
Werkstück
Einzelzahnvorschubhärten
Hier werden Zahn um Zahn im Vor-schub gehärtet. Man unterscheidet bei diesem Verfahren zwischen 3 Techniken:
1. Einzelflanken-Vorschubhärten
Es wird nur die einzelne Zahnflan-ke des Zahns erwärmt.
2. Zweiflanken-Vorschubhärten
Es werden beide Zahnflanken zu-sammen erwärmt.
3. Zahnlücken-Vorschubhärten
Es werden die Flanken zweier neben-einanderliegender Zähne erwärmt.
SchlussbetrachtungIm Laufe der Zeit stand man wieder-holt auf dem Standpunkt, dass wohl das induktive Wärmebehandlungs-verfahren die anderen Verfahren weit-gehend ablösen wird. Dies ist jedoch nicht richtig, da jedes Verfahren seine technische Berechtigung hat und nicht ohne weiteres das eine durch das andere ersetzt werden kann. Viel-
mehr kann nur aufgrund der betrieb-lichen Erfordernisse und der Wirt-schaftlichkeit entschieden werden, welche Erwärmungs- und Härtever-fahren zu wählen sind. Bei Wirt-schaftlichkeitsvergleichen mit ande-ren Verfahren sind die Gesamtkosten eines wärmebehandelten Teils zu ver-gleichen und nicht nur die reine Wär-mebehandlung. Die zum Teil erhebli-chen Minder kosten ergeben sich beim Induktionshärten häufig durch den Wegfall weiterer Bearbeitungs-vorgänge.
Da beim Finden des richtigen Ver-fahrens viele Komponenten berück-sichtigt werden müssen, wie Wirt-schaftlichkeit, Werkstückgeometrie, zu härtende Stelle und Werkstück-beanspruchungen, ist das Gespräch mit dem Wärmebehandlungsfach-mann dringend zu empfehlen.
ZusammenfassungDie ersten Versuche der induktiven Härtung von Bauteilen wurden bereits an verschiedenen Stellen in den Jah-ren 1920 bis 1932 gemacht. 1938 wurde in Deutschland die erste Kur-belwellenhärteanlage in Betrieb ge-nommen.
Beim Induktionshärten handelt es sich um ein auf die Randschicht eines Werkstückes beschränktes Härten, wobei das Austenitisieren (Gefü-geumwandlung) mittels Induktion herbeigeführt wird.
Mit dem Induktionshärten erzielt man am Werkstück eine harte, ver-schleissfeste Randzone mit gleichzei-tig einem zähen, elastischen Kern.
Zu den wesentlichen Vorteilen zäh-len:
– Partielle Härtung an komplizierten Werkstücken.
– Geringe Zunderbildung und Ver-zug, reduzierte Nachbearbeitung.
– Gleichmässige Aufheizung, da-durch regelmässige Einhärtetiefe.
Zu den wesentlichen Nachteilen zählen:
– Aufwendige Anlagen und Werk-zeuge erforderlich mit hohen Ein-richtkosten.
– Das Kerngefüge des Werkstückes kann nicht verbessert werden.
Induktionsgehärtet werden Werk-stücke, die auf ihrer Oberfläche Ver-schleiss ausgesetzt sind und zusätz-lich stossartige und wechselnde mechanische Belastungen überneh-men müssen, wie z.B. Kurbelwellen, Walzen, Bolzen, Zahnräder, Ven-tilstössel. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist am grössten je kleiner
Kettenrad Ck 45. MF-Allzahnhärten, Ringinduktor.
Doppel-Kettenrad Ck 45. MF-Einzelzahnstandhärten, Forminduktor.
der Anteil der zu härtenden Stellen am gesamten Werkstück ist.
Grundbedingung für die Eignung eines Stahles für die Induktionshär-tung ist ein minimaler Kohlenstoffge-halt von 0,35%. Bei Gusseisen sollte der gebundene Kohlenstoffanteil mindestens 0,4% betragen.
Beim Induktionshärten wird die Wärme durch Wirbelströme in der Randschicht des Werkstücks mit Hil-fe der Induktionsspule, durch die hochfrequenter Wechselstrom fliesst, erzeugt. Je höher die Frequenz desto tiefer ist die Einhärtetiefe. Die er-wärmte Oberfläche, Temperatur > 768 °C, wird sofort mit einer Wasser-brause abgeschreckt.
Härtefehler treten dann auf, wenn der Induktor nicht mit der Form und Lage des Werkstückes überein-stimmt. Die Folgen sind unregelmäs-sige Härte und möglicherweise Risse am Werkstück. Meistens liegen die Fehler aber in der Konstruktion, wie ungleiche Querschnitte, die zu Verzug führen, oder scharfe Kanten, die An-schmelzungen zur Folge haben.
Literatur– Die Praxis der induktiven Wärmebe-
handlung, Springer-Verlag Berlin.– Werkstoffe und Arbeitsverfahren,
Buchverlag Sauerländer.– Fachkunde Metall,
Verlag Europa Lehrmittel.– Sonstige Unterlagen:
Das induktive Randschichthärten, Alducto AG, 9320 Arbon, www.alducto.ch.
DIN DIN Analyse erreichbare Härte in Rockwell Kurz- Werk- HRc bezeichnung stoff- C Si Mn P S Cr Mo Ni V 50 55 60 65 Nr. % ≤% ≤% ≤% ≤% % % % %
VergütungsstähleC 35 1.0501 0.35 0.35 0.80 0.045 0.04535 S 20 1) 1.0726 0.35 0.40 0.90 0.060 0.250Ck 35 1.1181 0.35 0.35 0.80 0.035 0.035Cf 35 1.1183 0.35 0.35 0.80 0.025 0.035C 45 1.0503 0.45 0.35 0.80 0.045 0.04545 S 20 1) 1.0727 0.45 0.40 0.90 0.060 0.250Ck 45 1.1191 0.45 0.35 0.80 0.035 0.035Cf 45 1.1193 0.45 0.35 0.80 0.025 0.035Cf 53 1.1213 0.53 0.35 0.70 0.025 0.03560 S 20 1) 1.0728 0.60 0.40 0.90 0.060 0.250Ck 60 1.1221 0.06 0.35 0.90 0.035 0.035Cf 70 1.1249 0.70 0.35 0.35 0.025 0.03579 Ni 1 1.6971 0.79 0.30 0.55 0.025 0.025 0.15 0.15 0.0536 Mn 5 1.5067 0.36 0.35 1.50 0.035 0.03540 Mn 4 1.5038 0.40 0.50 1.10 0.035 0.03537 MnSi 5 2) 1.5122 0.37 1.40 1.40 0.035 0.03538 MnSi 4 2) 1.5120 0.38 0.90 1.20 0.035 0.03546 MnSi 4 2) 1.5121 0.46 0.90 1.20 0.035 0.03553 MnSi 4 2) 1.5141 0.53 1.00 1.20 0.035 0.03545 Cr 2 1.7005 0.45 0.40 0.80 0.025 0.035 0.5034 Cr 4 1.7033 0.34 0.40 0.90 0.035 0.035 1.0537 Cr 4 1.7034 0.37 0.40 0.90 0.035 0.035 1.0538 Cr 4 1.7043 0.38 0.40 0.90 0.025 0.035 1.0541 Cr 4 1.7035 0.41 0.40 0.80 0.035 0.035 1.0542 Cr 4 1.7045 0.42 0.42 0.80 0.025 0.035 1.0534 CrMo 4 1.7220 0.34 0.40 0.80 0.035 0.035 1.05 0.2541 CrMo 4 1.7223 0.41 0.40 0.80 0.025 0.035 1.05 0.2542 CrMo 4 1.7225 0.42 0.40 0.80 0.035 0.035 1.05 0.2549 CrMo 4 1.7238 0.49 0.40 0.80 0.025 0.035 1.05 0.2550 CrMo 4 1.7228 0.50 0.40 0.80 0.035 0.035 1.05 0.2550 Cr V 4 1.8159 0.50 0.40 1.10 0.035 0.035 1.05 0.1558 Cr V 4 1.8161 0.58 0.35 1.10 0.035 0.035 1.05 0.0930 CrNiMo 8 1.6580 0.30 0.40 0.60 0.035 0.035 2.00 0.35 2.0034 CrNiMo 6 1.6582 0.34 0.40 0.70 0.035 0.035 1.55 0.25 1.5536 CrNiMo 4 1.6511 0.36 0.40 0.80 0.035 0.035 1.05 0.25 1.05
WerkzeugstähleX 41 CrMo V 5,1 1.2344 0.41 1.00 0.40 0.015 0.010 5.00 1.30 0.5086 CrMo V 7 1.2327 0.86 0.35 0.45 0.030 0.030 1.75 0.30 0.10
Nichtrostende StähleX 20 Cr 13 1.2082 0.20 0.50 0.40 0.035 0.035 13.0X 40 Cr 13 1.2083 0.40 0.50 0.40 0.030 0.030 13.0X 90 CrMo V 18 1.4112 0.90 1.00 1.00 0.045 0.030 18.0 1.15X 90 CrCoMo V 17 1.4535 0.90 1.00 1.00 0.045 0.030 16.5 0.50 0.25 0.25 3)
X 105 CrMo 17 1.4125 1.05 1.00 1.00 0.045 0.030 17.0 0.60 0.10Kugellagerstahl
100 Cr 6 1.3505 1.00 0.35 0.40 0.030 0.025 1.55Ventilstähle
X 45 CrSi 9 3 1.4718 0.45 3.50 0.50 0.030 0.25 9.50X 80 CrNiSi 20 1.4747 0.80 2.75 1.00 0.030 0.030 20.0 1.50
GusswerkstoffeGG - 25 1.6025GTS - 45GTS - 65GGG - 60 1.7060GGG - 70 1.7070
Bemerkungen1) Härteschwankungen möglich2) rissempfindlich bei stark polierten Teilen3) + ca. 1,5% Co
Härtetiefen max. 2 mm max. 4 mm max. 6 mm über 6 mm
Formular 001215.02.99
Stähle für Randschicht- härtung
A L D U C T O Q u a l i t ä t s - I n d u k t i o n s h ä r t e r e i
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1 Landquartstrasse2 Bleichestrasse3 Salwiesenstrasse4 SchöntalstrasseH Hotel Garni, Steinach
von Arbon
Bodenseeneuer Standort: Schöntalstrasse 23
ALDUCTO AG
Qualitäts-Induktionshärterei
Schöntalstrasse 23
CH-9320 Arbon
Telefon +41 (0)71 447 16 16
Telefax +41 (0)71 447 16 17
E-Mail: [email protected]
www.alducto.ch
ALDUCTO verfügt über Verfahren für
die Qualitäts-Induktionshärtung, welche
die Verwendung preisgünstiger Kohlen-
stoffstähle anstelle von teuren, legierten
Eisenwerkstoffen erlauben. Auch Werk-
stücke aus Grau- oder Temperguss lassen
sich induktiv härten.
ALDUCTO gestaltet mit ihren Kunden
Produkte für die Zukunft aufgrund der
reichen fertigungstechnischen Erfahrung.
Es lohnt sich mit ALDUCTO darüber zu
reden.
ALDUCTO ist auch spezialisiert auf Löt-
verbindungen. Diese Fachkenntnisse sind
nur in wenigen Unternehmen vorhanden,
deshalb wird geschweisst, obwohl Löten
oft optimaler und billiger ist und in jedem
Fall besser aussieht.
ALDUCTO verfügt über umfassende
Kenntnisse zum optimalen Einsatz der
Lötverfahren. Ein Test überzeugt auch
hier mehr als tausend Worte.
ALDUCTO vermittelt das Know-how in
Beratungen und Schulungen an die Kun-
den. Nutzen Sie unser Wissen zu Ihrem
Vorteil!
ALDUCTO hat dieTechnik
für Ihre Zukunft.