İndüksiyon Isıtması Kullanılarak Diş Tavlamasının FEA Modellemesi

Bir çelik parçanın sertleştirilmesinden sonraki önemli işleme aşamaları arasında temperleme, gerilim giderme ve altkritik tavlama yer alır. Söndürme yoluyla martensite dönüşüm, düşük sünekliğe sahip çok sert bir yapı oluşturur. Temperlenmemiş martensit, yüksek düzeyde kalıntı gerilimler barındırır ve genellikle, öncelikle aşınma direnci gerektiren bileşenler hariç, birçok ticari uygulama için fazla kırılgandır. Tavlama amacıyla su verme işleminden geçirilmiş çeliklerin ve dökme demirlerin yeniden ısıtılması, tavlanmış martensit mikroyapısı oluşturur. Tavlama sıcaklıkları, alt dönüşüm sıcaklığı A1’in altındadır (genellikle 120 ila 650 °C veya 250 ila 1200 °F aralığında) ve birbiriyle örtüşen dört tavlama aşamasından oluşur.
İndüksiyonla ısıtma yoluyla dişlerin lokal temperlenmesi, daha fazla süneklik istenen alanlara termal enerjinin yoğunlaştırılmasını sağlar. Böyle bir işlemin geliştirilmesi birkaç zorluk barındırır:
• Milin dişli bölgesi, uygun şekilde yumuşatılabilmesi için A1 kritik sıcaklığının hemen altına kadar ısıtılmalı; aynı zamanda komşu bölgelerin (omuzlar ve çap değişiklikleri dahil) sıcaklığının yeniden östenitleşmemesi sağlanmalıdır.
• Isıl koşullar ve işlem reçetesi, temperlenmiş martensit kırılganlığı ve temper kırılganlığı gibi istenmeyen metalurjik olayların meydana gelme olasılığını önlemek veya azaltmak üzere seçilmelidir.
• Belirli bir uzunluktaki “temperlenmiş-temperlenmemiş” geçiş bölgesi aşılmamalıdır.
• İşlem güvenilir ve tekrarlanabilir olmalıdır.
Sayısal bilgisayar modellemesi, yalnızca optimal bobin tasarımını ve işlem reçetesini belirlemeye yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda boyutsal toleranslar, fikstür bütünlüğü ve parça-indüktör konumlandırması gibi gerçek hayattaki işlem sapmalarının etkisini tahmin ederek belirli bir temperleme işleminin sağlamlığını değerlendirmeye de yardımcı olur.
Örnek olarak, aşağıdaki şekillerde, optimize edilmiş iki turlu bir indüktör eki (elektromanyetik olarak bağlanmış ikincil sargılı indüktör) kullanılarak bir dişli alanının indüksiyonla temperlenmesi sırasında elektromanyetik alan dağılımının (üstte) ve sıcaklık değişiminin dinamikleri gösterilmektedir. Bu tip indüktör, müşteri tarafından kullanılan mevcut invertörün yük ayarlama özellikleri nedeniyle seçilmiştir.

Daha fazla bilgi için bkz.
• V. Rudnev, D. Loveless ve diğerleri, Handbook of Induction Heating, Marcel Dekker, NY, 2003.