İndüksiyon Sertleştirme Nedir ?

İndüksiyon Sertleştirme Nedir ?

İndüksiyon sertleştirme, dış yüzeyi sertleştirilmek istenen demir alaşımı bir malzemenin, manyetik bir alana yerleştirilerek içerisinden elektrik akımı geçmesine olanak sağlayan bir düzenek kurulması ile gerçekleştirilmektedir. İndüksiyon sertleştirme yöntemi, genellikle dış yüzeyi malzeme içerisinden daha sert olması istenen parçalar için uygulanmaktadır.

İndüksiyon sertleştirme yönteminin temel prensibi özet olarak; su soğutmalı bakır bobinlerden oluşan bir düzeneğin parça yüzeyini manyetik alan ile ısıtmasıdır. Oluşan manyetik alan, ısıtılacak parçaya temas olmadan parça üzerinden akım geçirerek, parçayı ısıtmaktadır.

indüksiyon sertleştirme

Bobinler ile Isıtma İşlemi

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, parça bakır bobinin içerisinden geçen yüksek alternatif akım sonucunda, yüksek frekansa sahip bir manyetik alan elde edilir. Bunun sonucunda da, ısıtılacak parça bobine temas etmeden Eddy Current denilen girdap akımları parça yüzeyinden geçmeye başlar. Parça doğal yapısı gereği oluşan akıma karşı bir direnç oluşturacaktır. Meydana gelen bu direnç parça yüzeyinin ısıtılmasına neden olacaktır. Parçanın iletken ve manyetik özellikte olması bu işlemde kilit noktadır.

Burada dikkat edilecek nokta, ısınmanın yüzeyden başlamasıdır. Parçanın çekirdek olarak adlandırılan kısmı yani iç yapısı bu durumda ısınmaz. Fakat, sıcaklık yükselimi, doğal olarak yüzeyden parçanın iç kısımlarına doğru hareket edeceği için işlem süresi ne kadar uzatılırsa, indüksiyon sertleştirme parça iç yüzeyine o kadar fazla nüfuz edecektir.

İndüksiyon ile ısıtma işlemi Michael Faraday tarafından ilk olarak 1800’lü yılların sonlarına doğru ortaya atılmıştır.

İşlem süresinin sertleştirme derinliğine etkisi doğru orantı şeklindedir. Yani, işlem ne kadar uzun sürer ise sertleştirme derinliği de o kadar fazla olacaktır. Bu konuda bir diğer parametre ise akımın frekansıdır. Akım frekansı arttırıldığında işlemin yüzeyden çekirdeğe doğru inme derinliği de düşmektedir. Yani burada akım frekansı derinlik ile ters orantılı olarak çalışmaktadır.

Örnek olarak 1000 Hz. ile yapılan bir işlem sonucunda elde edilen sertleştirme derinliği, frekans 10 katına çıkarılır ise yarıya inecektir. Bu da yöntemin optimum sonuca ulaşılması için frekans ve zaman verilerinin optimum olarak değerlendirilmesi gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır.

Yöntem ile ilgili faydalı bir video için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

Isıtma Sonrası Ne Yapılmalıdır ?

Martenzit yazımızda ayrıntıları ile anlattığımız gibi, sertleştirilebilir bir çeliği ele alalım. Çelik bir malzeme, östenit fazına çıkarıldıktan sonra hızlı soğutma işlemi uygulanır ise, malzemedeki yapı çok sert ve kırılgan bir yapı olan martenzite dönüşecektir.

İndüksiyon sertleştirme işleminde de benzer bir durum söz konusudur. Sertleştirilebilir bir çelik malzeme grubu, östenit bölgeye çıkarıldıktan sonra, yağda veya suda soğutulur ise, soğutma hızına bağlı olarak dış yüzeyi martenzit yapıya sahip olur. ve bildiğiniz gibi oluşan bu yapı aşırı serttir.

Meydana gelen sert yapı, prosesiniz için çok yüksek ise, daha sonrasında temperleme işlemi yapılarak sertlik bir miktar düşürülebilir.

İndüksiyon Sertleştirme Nerelerde Kullanılır ?

İndüksiyon sertleştirme işlemi tıpkı sementasyon ve nitrasyon işleminde olduğu gibi, dış yüzey sert, iç yüzey ise sünek ve tok olması istenen parçalarda kullanılmaktadır. Parçanın dış yüzeyinin sertliğinin arttırılması aşınma dayanımı açısından parçaya iyi özellikler kazandırmaktadır.

Özellikle yüzey mukavemetinin arttırılması parçaya yorulma dayanımında fevkalede özellikler katmaktadır. Bu da düzenli aynı hareketi yapan parçaların uzun ömürlü olmasını sağlamaktadır. Mukavemet ve sertlik artışı istenen parçalar genellikle makinaların aşınmaya dayanıklı ve yüksek çekme ve akma dayanımına sahip olması istenen parçalarıdır. Şanzımanlar, akslar, dişliler, miller ve diğer aktarma organları bunlara örnektir.

Bu işlem, özellikle % 0.40 ve biraz üstü karbon elementine sahip olan malzeme gruplarında kullanılabileceği gibi bakır ve alaşımlarında da rahatlıkla kullanılabilmektedir.

Yöntemin Kullanıldığı Malzeme Grupları;

Yöntemin Avantaj ve Dezavantajları Nelerdir ?


Parçanın şekline bağlı olmaksızın, düzensiz ve karmaşık şekilli parçalar rahatlıkla indüksiyon sertleştirme yöntemi ile sertleştirilebilirler. Bu işlemde parçanın bobin ile herhangi bir teması bulunmadığı için, indüksiyon cihazının boyutları yeterli büyüklükte ise, parçanın dış yüzeyi, işlem sonrasında istenilen sertliğe getirilebilir. Dış yüzeyden içeriye doğru 8 mm’ye kadar işlem etkinliği söz konusudur.

Yöntem sonrasında çeliğe su verme işleminde olduğu gibi parçanın tamamı ısıtılmadığı için, soğutma sonrasında herhangi bir çarpılma ya da şekil değiştirme söz konusu olmamaktadır. Bu da bu yöntemin avantajları arasında sayılmaktadır.

Diğer avantajlara bakacak olursak, sistem otomasyona çok müsaittir ve dolayısı ile bu konuda çok tecrübeli ve eğitimli insanların çalışmasına gerek kalmamaktadır. Bir kaç saatlik bir eğitim ile operatörler bu işlemi rahatlıkla yapabilir. Tabi ki işlem sırasında her türlü iş sağlığı ve güvenliği eğitimi aldırılmasında fayda vardır.

Otomasyona çok müsait olduğu için üretim hatlarında hattın bir ucuna bağlanarak, sistem otomatik olarak çalışabilir. Bu da indüksiyon sertleştirme işleminin bir diğer artısı olarak karşımıza çıkar.

Sistemin dezavantajlarına bakacak olursak ; bu sistemlerde kullanılan makinalar genellikle pahalı cihazlardır. Dolayısı ile ilk yatırım maliyetleri çok yüksek olabilmektedir. Çok büyük parçaların sertleştirilmesi çoğu zaman çok zahmetli ve büyük makinalara ihtiyaç duyar. Bu da işleminin ekonomik olmamasını ortaya koymaktadır. İndüksiyonla sertleştirme işlemlerinde makinaların bakım maliyetleri de nispeten diğer yöntemlere göre daha yüksek olmaktadır. Dezavantaj olarak bir diğer husus ise, parçanın sınırlı sayıda malzeme grubuna hizmet etmesi verilebilmektedir. Uygulanacak parçanın elektrik akımını iletmesi ve manyetik olması gerekmektedir.

Eğer bir işletmeye bu sistem kurulacak ise, fizibilite çalışmasının yukarıda anlatılan avantaj ve dezavantajlar dahilinde yapılması gerekmektedir.

Yararlanılan Kaynaklar

https://www.metlabheattreat.com/induction-flame-hardening.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_hardening

https://bortec.de/en/blog/induction-hardening/

https://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=455

Yorum Yaz