Was ist Induktionshärten?
Induktionshärten ist der Herstellungsprozess, der eine Oberflächenhärtung eines leitfähigen Materials bewirkt, indem dieses Material in ein großes, schnell schwankendes Magnetfeld gebracht wird. Das Magnetfeld induziert einen vorübergehenden elektrischen Strom, der das Material nur bis zu einer geringen Tiefe erwärmt. Das Material wird dann sofort in einem Bad abgeschreckt. Das Erwärmen und plötzliche Abkühlen verursacht eine Kristallbildung in den äußersten Schichten des Materials, aber das Kernmaterial bleibt unbeeinträchtigt und behält seine ursprünglichen Eigenschaften bei. Diese duale Natur ist ein Schlüsselmerkmal des Induktionshärtens.
Das Härten von Stählen und anderen Metallen wurde lange Zeit dadurch erreicht, dass das Stück in einer Flamme irgendeiner Herkunft oder in einem Ofen erhitzt und dann schnell in Wasser oder ein anderes Kühlmittel getaucht wurde. Ein gehärtetes Metall furcht nicht so leicht, gleitet leichter gegen andere Oberflächen und widersteht Verschleiß. Das Stück ist auch spröder und kann leichter brechen oder zerbrechen, wenn es geschlagen oder fallengelassen wird. Durch Erhitzen nur der Oberfläche wird die Härteeigenschaft nur von der Oberfläche erhalten. Der Rest des Stückes behält die Festigkeit des ursprünglichen Materials.
Das Erwärmen eines Metalls oder eines anderen leitfähigen Materials durch Leitfähigkeit oder direkte Wärme bewirkt, dass sich das gesamte Teil erwärmt, da die Elektronen angeregt werden und beweglicher werden und schnell von heißeren zu kühleren Bereichen fließen. Beim Induktionshärten werden die äußeren Elektronen "induziert", auf die schwankenden Magnetfelder zu reagieren, indem sie elektrische Wirbelströme erzeugen. Diese Ströme fließen in winzigen Kreisen, während die Elektronen auf die sich ständig ändernde Richtung des Magnetfelds reagieren. Die Wärme kann nicht tief in das Material eingeleitet werden.
Die Art, Größe und Gleichmäßigkeit der Kristalle, die während des Abschreckschritts des Induktionshärtens gebildet werden, bestimmen die endgültige Qualität des gehärteten Teils. Das Material erfährt einen Phasenwechsel von einem Feststoff zu einem Kristall, der als diffusionslose Umwandlung bezeichnet wird. Die Atome bewegen sich im wesentlichen gleichzeitig eine sehr kurze Strecke. In Stahl ist eine sehr harte kristalline Struktur, bekannt als Martensit, gewöhnlich die gewünschte Endform der Oberflächenschicht. Martensitische Kristalle finden sich auch in anderen gehärteten Materialien, einschließlich Keramik.
Anwendungen, die starke, aber glatte, harte Oberflächen erfordern, sind ideale Kandidaten für das Induktionshärten. Antriebskomponenten in Automobilen, Zahnräder in vielen Anwendungen, Werkzeuge, die enge Toleranzen erfordern, Formen und Fertigungsvorgänge mit hoher Geschwindigkeit, bei denen Teile bearbeitet werden, profitieren alle von der doppelten Natur von induktionsgehärteten Teilen. Das Verfahren ist relativ kostengünstig; Die größten Betriebskosten sind der Energieeinsatz selbst. Induktionsöfen reichen von Tischgrößen bis zu Kapazitäten, die große Raketenkomponenten aufnehmen können. Reproduzierbare, qualitativ hochwertige Ergebnisse sind bei diesen Operationen Standard.