유도 가열: 알고 싶었지만 묻기 어려웠던 모든 것 (2016년 11월)
이달의 질문: 지난몇 년간 저희는 30kHz 장비를 사용하여 비교적 직선적인 샤프트에 스캔 경화 처리를 해왔습니다. 새로 도입한 부품에는 4.8mm의 반경 방향 단차(날카로운 숄더)가 있는데, 스캔 경화 처리를 시도했을 때 이 부분이 녹아내렸습니다. 싱글 샷 인덕터를 사용하면 숄더 부분의 과열을 줄이면서도 충분한 경화 효과를 얻을 수 있다는 이야기를 듣고, 지역 코일 제조업체에 제작을 의뢰했습니다. 모서리 과열은 줄어들었지만, 이제 담금질 직후 부품의 원주 주변에서 4~6 HRC 정도의 표면 경도 편차가 발생하고 있습니다. 스캔 경화 시에는 이런 현상이 없었습니다. 어떻게 해결할 수 있을까요?
답변: 적절한 인덕터/퀜치 설계와적합한 공정 레시피를 적용했다면 샤프트 원주 방향에 걸쳐 이처럼 큰 경도 편차가 발생해서는 안 됩니다. 여러 가지 원인이 있을 수 있으며, 그중 가장 흔한 두 가지를 여기서 설명하겠습니다.
- 열 관련 요인.스캔 코일의 경우, 유도된 와전류 흐름이 원주 방향으로 발생하므로 가열 과정의 어느 순간에도 매우 균일한 온도 분포가 형성됩니다. 코일 단자의 자속 가장자리 영역에서만 미미한 온도 변동이 발생합니다. 부품의 회전으로 인해 이러한 영향은 (실질적으로) 무시할 수 있을 정도로 작아지며, 일반적으로 매우 균일한 온도 분포를 제공합니다(슬롯, 키홈, 구멍 및 이와 유사한 기하학적 불연속성이 없다고 가정할 때). 스캔형 인덕터와 달리, 대부분의 싱글샷 인덕터는 원주 방향이 아닌 주로 축 방향의 와전류 흐름을 생성합니다. 따라서 가열 시간이 비교적 짧고, 코일의 가열 면적이 좁으며, 회전 속도가 충분하지 않은 경우, 담금질이 적용될 때 눈에 띄는 불균일한 원주 방향 온도 분포가 나타날 수 있습니다.해결책:단일 샷 가열 중 회전 속도를높이면이 문제를 해결할 수 있습니다. 사문형 인덕터를 사용하는 것도 또 다른 대안입니다.
- 담금질 관련 요인.MIQ 코일은 스캔 경화 공정에서 자주 사용되며, 일반적으로 충분히 균일한 원주 방향 담금질을 제공합니다. 스캔 경화 공정에 사용되는 담금질 링/배럴/팔로워 역시 상당히 균일한 담금질 효과를 나타냅니다. 싱글 샷 인덕터를 사용할 경우, 스프레이 담금질을 위해360°접근을 확보하는 데 장애물이 발생할 수 있습니다. 경우에 따라 한쪽 면에서만 담금질을 수행하여 오스테나이트화된 표면의90°~120°만처리하기도 합니다. 이로 인해 원주 방향 경도 편차가 상당히 발생할 수 있습니다.해결책:담금질 장치를 재설계하여 가능한 한 넓은 표면을 커버하도록 합니다. 또한, 담금질 중 회전 속도를 변경해 보고(예: 25% 증가시킨 후 25% 감소) 결과를 비교해 보십시오. 회전 속도가 너무 느리거나 너무 빠르면 둘 다 원주 방향 담금질 불균일성을 초래할 수 있습니다.
발레리 루드네프 박사, FASM
과학기술 부문 이사
Inductoheat Inc
www.inductoheat.com