유도 가열을 통해 대형 기어의 고품질 치간 경화 달성
제조 산업에서 대형 기어는 중장비, 풍력 터빈, 산업 장비 등 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 내구성과 성능을 보장하려면 기어 치면에 경화 공정을 적용하는 것이 필수적입니다. 대형 기어의 톱니별 경화를 달성하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 유도 가열을 이용하는 것입니다.
유도 가열 전자기 유도를 이용해 기어 톱니 표면을 빠르게 가열하는 공정입니다. 코일에 고주파 교류 전류를 가하면 자기장이 생성되어 기어 톱니 표면에 와전류가 유도됩니다. 이러한 와전류는 국부적인 가열을 생성하여 각 개별 치아의 정밀하고 제어된 경화를 가능하게 합니다.
유도 가열을 사용한 톱니별 경화는 다른 경화 방법에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 첫째, 기어 톱니 전체에 균일한 경도 분포를 보장하여 내마모성과 하중 전달 능력이 향상됩니다. 이는 무거운 하중과 가혹한 작동 조건을 받는 대형 기어에 특히 중요합니다.
둘째, 유도 가열을 통해 선택적 경화가 가능합니다. 즉, 기어 톱니만 가열되고 나머지 기어는 상대적으로 영향을 받지 않습니다. 이는 기어 전체를 가열하는 다른 열처리 방법에서 발생할 수 있는 뒤틀림이나 뒤틀림의 위험을 최소화합니다. 가열 공정에 대한 정밀한 제어를 통해 목표한 경화가 가능하고 치수가 안정적인 고품질 기어를 얻을 수 있습니다.
유도 경화 소형, 중형 및 대형 기어의 가공은 톱니별 기술 또는 둘러싸는 방법을 사용하여 수행됩니다. 기어 크기, 필요한 경도 패턴 및 형상에 따라 기어는 전체 기어를 코일로 둘러싸서 유도 경화되거나(소위 "기어의 스핀 경화") 더 큰 기어의 경우 "치형별로" 가열됩니다. , 프로세스가 훨씬 느리더라도 보다 정확한 경화 결과를 얻을 수 있습니다.
대형 기어의 톱니별 경화
치아별 방법은 두 가지 대체 기술로 수행할 수 있습니다.
"tip-by-tip"은 단일 가열 모드 또는 스캐닝 모드를 적용하며 인덕터는 단일 톱니 본체를 둘러쌉니다. 이 방법은 요구되는 피로도와 충격강도를 제공하지 못하기 때문에 거의 사용되지 않습니다.
보다 널리 사용되는 "간격별" 경화 기술은 스캐닝 모드에만 적용됩니다. 이를 위해서는 인덕터가 인접한 톱니의 두 측면 사이에 대칭적으로 위치해야 합니다. 인덕터 스캐닝 속도는 일반적으로 6mm/초 ~ 9mm/초 이내입니다.
두 가지 스캐닝 기술이 사용됩니다.
– 인덕터는 고정되어 있고 기어는 움직일 수 있습니다.
– 기어는 고정되어 있고 인덕터는 이동 가능합니다. (대형 기어를 경화할 때 더 많이 사용됩니다.)
유도 경화 인덕터
인덕터의 기하학적 구조는 톱니 모양과 필요한 경도 패턴에 따라 달라집니다. 인덕터는 톱니의 루트 및/또는 측면만 가열하여 팁과 톱니 코어를 부드럽고 질기며 연성을 유지하도록 설계할 수 있습니다.
과열 방지에 도움이 되는 시뮬레이션
톱니별 기어 경화 공정을 개발할 때 전자기 끝/가장자리 효과와 기어 끝 영역에 필요한 패턴을 제공하는 능력에 특별한 주의를 기울여야 합니다.
기어 톱니를 스캔할 때 온도는 기어 루트와 측면 내에 매우 균일하게 분포됩니다. 동시에, 와전류는 측면, 특히 톱니 끝을 통해 복귀 경로를 만들기 때문에 특히 스캔 경화의 시작과 끝에서 톱니 끝 영역의 과열을 방지하기 위해 적절한 주의를 기울여야 합니다. . 시뮬레이션은 프로세스를 개발하기 전에 이러한 원치 않는 영향을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
시뮬레이션 예
12kHz에서 톱니 기어 경화 케이스로 치아를 스캔합니다.
분무 냉각도 시뮬레이션되었지만 결과 이미지에는 표시되지 않습니다. 두 개의 톱니의 윗면과 측면에 냉각 효과가 적용되고 인덕터를 따라 냉각 영역이 이동됩니다.
회색 색상의 3D 강화 프로파일:
2D 강화 프로파일 수직 슬라이스: CENOS를 사용하면 기어 끝 부분에서 전력이 감소되거나 꺼지지 않으면 강화 프로파일이 어떻게 더 깊어지는지 쉽게 시각화할 수 있습니다. 
기어의 전류 밀도:
또한 유도 가열은 빠른 가열 및 냉각 속도를 제공하므로 기존 방법에 비해 전체 처리 시간이 단축됩니다. 이는 생산 효율성을 향상시키고 비용을 절감하는 데 도움이 되므로 대형 기어에 특히 유리합니다.
유도 가열을 사용하여 대형 기어를 톱니별로 경화하려면 특수 장비가 필요합니다. 유도 가열 시스템은 일반적으로 전원 공급 장치, 코일 또는 인덕터, 냉각 시스템으로 구성됩니다. 기어는 코일에 위치하고 전원 공급 장치가 활성화되어 필요한 열을 생성합니다. 전력, 주파수, 가열 시간과 같은 공정 매개변수는 원하는 경도 프로파일을 달성하기 위해 신중하게 제어됩니다.
결론적으로, 유도 가열을 이용한 대형 기어의 치간 경화는 매우 효과적이고 효율적인 방법입니다. 균일한 경도 분포, 선택적 경화 및 빠른 처리 시간을 보장하여 고품질의 내구성 있는 기어를 만듭니다. 대형 기어 제조에 참여하는 경우 치형 경화를 위한 유도 가열 구현을 고려하면 제품의 성능과 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.
