강화 열처리

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  • 경화 열처리
  • 유도 가열의 원리를사용하는 것 중에 하나는 특히 열처리를 요구하는 부분적인 표면 철제품의 경화이다. 이 같은 가열 방법으로 다른 제품의사용에서도 제품의 모양과 경화되는 부분에 따라 이와 같은 열 전달 방법에 맞추어져야 한다. 경화를 요구하는 제품이크기가 작지 않거나 모양이 일정한 가열을 보장하기 위한 적정한 비율의 코일이 만들어지지 않으면 적용하기가 조금 곤란하게된다. 반면에 복잡한 모양의 제품이 다른 방법으로 경화하기가 어렵다면 유도 경화에 의한 방법이 가장 좋을 것이다.
    유도 경화가 다른 어떤 열처리 방법보다도 더욱 선택적인 것이며 기존의 열처리 기술을 대체하는방법으로 권장하고 싶다. 그것은 고유 영역이 있으면 경화의 폭넓은 범위를 포함시킬 것이다. 보통 유도 경화가 사용될때 다른 방법보다도 이 같은 처리 형태가 가장 확실하면 잇점이 있다. 이것은 대량 생산이 가능한 급속 가열이고 일정한조정으로 불량이 최소화되거나 제거될 수 있고 보통 경제적인 가열 비용이 들고 특히 부분적인 가열인 경우 더욱 이롭다. 제한적인 부분의 가열시 상대적으로 큰 제품의 작은 부분만이 외형, 왜곡이 나타나고 보통은 제거될 수 있다. 거기에는물론 크기 변화는 없으면 청결 비용을 줄일 수 있다.
    고주파 발진기에서 담금에 의하거나 스프레이 퀸치에 의해 수행되는 냉각부를 가진 경화 테이블을갖추는 것이 일반적이다. 그림139에서는 기어, 샤프트, 클러치, 캡 그 외의 다른 철제품과 같은 스프레이 퀸치가필요한 모든 모양에 따라 제공되는 그 단계 경화 테이블을 나타내고 있다.


  • (그림139)2단 경화 테이블은 다양한 제품을 다루는데 적합하다.

  • 이 장치는 두 개의 단자 연결부를 가지고 있는데 테이블의 한족 부분은 다른 쪽이작업 준비되는 동안 사용될 수 있다.

    그것은 두 개의회전 구동 제품 홀더 원반이 있어서 요구에 따라 올려놓거나 제거될 수 있다. 테이블은 또한 다단계 전기적인 타이머장치가 되어 있고 다양한 형태의 가열, 퀸칭, 시간 지연 주기를 제공할 수 있다.예를 들어 기어 제품에 있어서 필요한가열 주기를 제공할 수 있는데 방해하는 매우 작은 지연과 스프레이 퀸치의 필요한 지속을 할 수 있다. 그런 타이머는또한 선륜형 장치 또는 전자 마그네트의 작동을 위해 사용되는 데 가열되는 제품이 잠입(물 속에 담금) 퀸치로 떨어지게할 수 있다.
    이 경화 테이블은 또한 제품에 있어 요구되는 가열 주기가 기록될 수 있는 초기 타이머를 장치할수 있다. 예를 들어 제품의 이동을 위한 설치에서 첫 번째 제품이 보통 가열되고 시간은 퀸치 온도에 도달할 때까지체조한다. 초기 타이머에 기록된 시간을 주 타이머에 맞추는 것은 간단하고 다음 제품은 이상적인 시간을 통하여 이동하게된다. 초기 타이머가 목적에 맞게 공급된 후 그것은 제거될 수 있다. 테이블은 수직 판넬의 중앙에 위치한 전환 스위치가장치되고 각 경화부는 원하는 것에 따라 작동될 수 있다.
    클러치 톱니의 경화를 위한 고정자와 코일이 그림140에 묘사되어 있다.


  • (그림142) 중앙 경화에 사용되는 에레베타형 고정자. 스프레이 퀸칭은 가열주기 동안 흐른다.

  • 경화되는 클러치 스풀은 고정자 끝에 있는 스타트에 위치하고 플랜지가 제공되어 가열되는제품 표면이 팬케이크형 다회전 코일에 관계하여 정확히 고정된다. 전류는 그 다음 공급되고 가열 유형은 클러치 톱니의외형을 따라 흐르는데 그들을 둘레의 밝은 부분으로 나타내었다. 가열 주기가 끝난 후 스프레이 퀸치는 타이머와 솔레노이드동작 밸브에 의해 자동으로 수행되고 가열 부분은 즉시 경화된다. 이 같은 종류의 제품 가열 작업을 다루는데 있어서가열되는 부분만이 경화되는 것은 명백한 것이다. 자동적인 가열과 퀸치를 적용할 때(이 같은 예에서와 마찬가지로) 일정한경화가 보장된다. 경화 작업은 14초 정도가 요구되고 가열 주기는 8초이다.
    유도 경화된 제품이 스프레이 퀸치되는 또 다른 예가 S.A.E. C-1141 철에 의해 만들어지는것이 그림141에 보이고 있다. 이 제품에서는 세 가지 분리된 경화 작업이 행해지는데 기어 톱니, 클러치 톱니, 중심부세 가지이다. 한 제품은 중심 표면의 경화를 위해 고정자에 배치되어 있고 다른 제품은 고정자의 오른쪽에 세워져 있다. 이것은 유도 경화에 의해 수행될 수 있는 일반적인 예이고 기어 톱니는 52Rockwell C까지 경화되고 클러치는 55∼57Rockwell C, 중심부는 60∼62Rockwell C정도 경화된다.
    유도 경화 주기에서 플로어에서 플로어 시간은 중심부에서 18초이고 기어 톱니에서 16초, 클러치톱니에서 13초이다. 1/16inch 깊이의 경우는 클러치 톱니와 중심부에 제공되고 기어 톱니에서는 3/64inch 정도가 제공된다. 유도 경화 후에 어떠한 부가적인 기계 장치가 필요 없다. 고정자 조립은 바닥 플레이트, 퀸치 링(스러드와홀더에 위치한) 가열 코일을 포함한다.
    그림142에서는 단지 끝부분만 단단함을 요구하는 기계 중심부의 경화를 위한 설치를 보이고 있다. 보이는 것과 같이 두 제품은 에베레타 고정자에 놓이고, 반대로 가늘어지는 중심 끝이 작업 코일 안으로 들어가도록 가열위치까지 들어 올려진다.필요한 가열을 얻은후에 전류는 꺼지고 물퀸치는 경화를 완성하기위해 주행된다.


  • (그림143) 캡 샤프트 베어링 표면의 부분적인 경화를 위한 설치.

  • 제품은 그 다음 내려지고 제거된다. 이런 형태의 설치는 가열 응용에서 폭넓은 분야에서유용함을 찾을 수 있는데 특히 코일 안으로 제품을 들어올리는 것이 필요한 곳 또는 코일로부터 다소 떨어진 곳까지 이동이필요한 곳에서 유용하다.
    그림143에서는 캡 표면, 기어, 베어링 편심의 경화를 위한 수직형 유도 가열 장치를 보이고있다. 이 장치에서 두 개의 캡 샤프트는 한 번의 동작에서 경화된다. 두 부분의 캡이 가열된 후 퀸치되고 유도체는동작이 되풀이되는 가열 위치 속으로 다음 두 개의 캡을 이동시키기 위해 자동적으로 한 개가 증가되게 된다. 표면은캡의 외형을 따라 경화되고 60Rockwell C경도를 얻는다. 보통 이런 형태의 캡 샤프트는 다른 방법으로 경화될때 직선과 청결한 작업을 요구한다. 고주파 발진기에 의해 가능한 선택적인 경화의 결과로 제거될 수 있다.


  • (그림144) 차축 샤프트 베어링 표면 경화를 위한 유도 가열 설치. 두 제품이 동시에 다루어지도록 배치되어 있다.

  • 그림144에서는 자축 샤프트 베어링 표면을 열처리하기 위한유도 경화 설치도이다. 가열 유도체는 두 개의 샤프트가 동시에 처리되기 위해 다른 것 위에 하나를 직렬로 배치되어있다. 이러한 제품은 샤프트에 압력을 가할 수 있는 내부 경화된 베어링의 사용을 요구한다. 그러나 유도 가열의 방법에의해 그것은 지금 부분적으로 경화된 샤프트가 가능하여 자체의 내부 베어링으로써 기능을 하게 되어 부가적인 제품의 조립을제거한다. 보통 이러한 형태의 응용에서 샤프트는 디자인에 있어서 조금 복잡하게 만들어질 수 있고 준비된 베어링을 사용할때보다 길이가 조금 작아지게 된다. 이런 종류의 변화는 50%이상 강도를 증가할 수 있다.
    제한된 표면에 부분적인 가열을 할 수 있는 잇점의 예가 그림145에 나타나 있다. 쓰레드-링게이지의 표준 형태를 보이고 있다. 이런 형태의 게이지를 경화할 때 모양이 변형되거나 흘러 버릴 수 있다. 이런 변질로인한 손실의 결과로 그런 것을 바로 잡을 실제적인 방법은 없다. 고주파 가열의 방법에 의하여 내부 쓰레드(실) 부분은그림과 같이 코일에 의해 부분적으로 가열되고 적당한 가열이 얻어진 후에 제품은 오일로 떨어지고 워터(물) 퀸치된다. 유도 가열에 의해 그런 제품을 경화하는 또 다른 잇점은 다른 열 처리에서는 자주 일어날 수도 있는 많은 스케일을 방지할수 있다.


  • (그림145) 쓰레드(실) 게이지 경화에 사용되는 내부형 코일. 가열은 왜곡이최소화되도록 쓰레드 부분에 집중된다.

  • 많은 다른 제품과 게이지는 유도 경화에 적당하다. 그리고가열 시간을 줄일 수 있는 응용 변화도 가능하다. 거기에는 기존에 철로 된 제품과 전체가 경화된 지그와 고정자 제품을다른 방법으로 경화가 가능하다. 이런 많은 제품은 탄소 철강을 대신할 수 있고 유도 가열에 의해 표면만 부분적으로경화될 수 있다.
    직경보다 더 긴 내부 표면을 경화할 때, 점차적인 가열 방법을 사용하는 것이 좋은데 이것은 좁은부분의 표면을 한번에 가열하기 위해 배치한다. 이 방법이 그림146에 묘사되어 있다. 제품은 표면이 점차적으로 가열됨에따라 내려가는 에레베타 플랫폼 위에 놓여진다. 내부형 코일 바로 밑에 가열된 후 즉시 표면을 물 퀸치하는 압력 스프레이퀸치 링이 위치하고 있다. 이 목적을 위한 링은 플라스틱과 같은 비금속 재질로 만들어져야 한다. 가열은 제품의 한부분에서 가열되기 때문에 다른 방법으로는 생길 수 있는 왜곡과 외형이 거의 없다. 이러한 종류의 장치를 제공하는데있어서 가열되는 제품에 따라서 꼭 알맞은 다양한 공급 기술을 포함하여야 한다.
    이런 종류의 설치에 있어서 플라스틱 퀸치 링은 그림147에 보이고 있는 디자인을 위해서는 적당한양의 가속체가 혼합된 액체 레진으로 만들어질 수 있다. 그 과정에서 둘레에는 석고 가루가 혼합된 나무 유형으로 만들게된다. 설치 후 패턴이 제거되면 석고는 액체 레진을 부을 수 있는 형태를 이룬다. 금속성을 강하게 하기 위해 코어가주조 안에 조립되는데 그림A에 보이는 쉘형 링이 만들어진다. 커버는 그림B에 보이는 것과 같이 후미방향의 퀸치 링쉘과 끝부분이 주조된다. 끝부분이 액체 레진 안으로 가라앉게 되는 방법으로 쉘형 설치가 된다.


  • (그림146) 코일을 통과하는 제품 공급에 의해 내부 표면이 가열되고 퀸칭된다.

  • 이 절차로부터 두 개의 경화 작업이 요구되는 것을 볼 수있을 것이다.


  • (그림147) 단계적인 내부 가열에 사용될 수 있는 캐스트 플라스틱 퀸치 링의 구조적인 세부도.

  • 한쪽 쉘형 설치와 다른 커버의 가열. 상업용의 액체 플라스틱이 유용한데 180~200℉의온도에서 4~5hr로 경화될 수 있다. 24~48hr에서 액체 플라스틱 공가 경화이다. 그러나 낮은 온도에서가 더욱좋다. 그것에 커버 플레이트 주조를 위해 쉘을 다시 굽는 것은 앞서 구워진 부분에 전혀 영향을 주지 않는다.


  • (그림148) 스틸 바의 단계적인 셩화에 사용되는 설치. 제품은 오른쪽에서 왼쪽으로 공급되고 가열된 표면은 코일에서 나온 후 바로 퀸치된다.

  • 때때로 점차적인 가열이 요구되는 곳에서는 경화된 긴 봉이필요하다. 대표적인 방법이 그림148에 보이고 있다. 롤을 따라 이동한 가열된 봉은 각 씽크에 위치하고 가열 코일을따라 공급되고 마지막으로 중앙에 있는 스프레이-퀸치 링을 통과한다. 봉은 전력구동에 의한 롤러A, B에 의해 공급된다. 이러한 롤러의 다양한 속도율은 경화되는 봉의 크기와 고주파 발진기의 유효 전력에 따라 다른 공급을 할 수 있다. 이런종류의 작업은 봉의 바깥 표면이 거친 것을 요구할 때 유용하다.


  • (그림149) 가열되는 제품은 전자석에 의해지지되고 가열이 끝난 후 자동적으로 제품이 떨어지게 된다.

  • 유도 경화 작업에서 솔레노이드(선륜)와 전자석의 사용은 종종바람직하다. 그림149는 자석의 방법에 의해 코일 안에서 지지되는 제품의 설치를 간략하게 표현하고 있다. 자석은 동작주기에 의해 타이머와 연결되어 있는데 가열 주기가 완료되었을 때 전류가 차단되도록 하기 위한 것이다. 이 경우에 제품은작고 얇은 판 샤프트이고 곧바로 퀸치 탱크로 떨어져 바로 밑에 위치하게 된다.

  • 기어 경화. 고주파유도 가열은 기어 경화에 좋은 방법이다. 기어의 형태와 크기에 제한적일지라도 가능한 처리가 될 때는 일정한 결과의급속 가열이 된다. 고주파 유도 경화는 기어를 만드는데 사용되는 강철 형태에 효과가 있다. 지금까지 명확한 경화를얻는 방법으로 합금 철의 폭넓은 사용이 되어 왔다. 그러나 지금은 규정의 탄소 철을 매우 다양한 기어(제품)에 사용될수 있어서 합금 철의 사용은 감소될 수 있다. 예를 들어 S.A.E 1045 철은 유도 경화된 기어에 알맞고 60Rockwell C 표면 강도를 얻을 수 있다.


  • (그림150) 탄소 처리 기어와 고 카본 스틸로 만들어진 유도 열처리 기어의 비용 비교.

  • Cost ans operation S.A.E 1020
    carburize
    S.A.E 1045
    induction
    Cost of steel
    Carburizing at 0.039 per lb
    Cost of heat to harden
    Cleaning
    $0.40
    0.319
    0.041
    0.02
    $0.43
     
    0.01
     
    Total cost
    Saving
    0.78 0.44
    0.43%

  • 유도 경화에 의한 적합한 방법으로 판명된 또 다른 등급의철은 S.A.E. C-1141이다. 이 철은 자유 기계적 특성을 가지고 있고 다양한 기어(제품) 제조에 유용하게 사용된다. 100,000 lb/inch2의 최소점을 가진 다른 철로 유용하고 0.45~0.50% 탄소 함유는 합금 철의 대용으로적합하다고 판명되었다.
    유도 경화는 기어 제조에 있어 약간의 변화를 낳을 것이다. 첫 번째는 고탄소를 함유한 철은 탄소화된철의 대용으로 사용할 수 있어서 탄소 처리가 사라지고 있다. 0.40~0.50 탄소를 가진 철의 저탄소를 함유한 형태보다조금 가격이 싸다. 따라서 톱니의 표면 경화가 탄소 처리 없이 수행된다면 결과적으로 부가 가치를 얻을 수 있다. 탄소처리의 평균 비용은 0.04~0.08/pound이고 고탄소 함유량을 가진 철의 이용은 0.003/pound이다.
    그림10에 묘사된 것과 같은 톱니의 경화만을 요구하는 기어에 대한 비교 비용은 고주파 유도 가열방법의 사용을 통하여 43%를 줄일 수 있게 된다.


  • (그림151) 다회전 코일과 퀸치 링에 의해 유도 경화될 수 있는 많은 형태의 기어.

  • S.A.E. 1045에 대한 S.A.E. 1020의 탄소 처리를 할 때 기어에필요한 철의 비용은 0.43에 대하여 0.40정도이고 0.039/pound의 탄소 처리는 0에 대하여 0.319이고경화 가열은 0.01에 대하여 0.044이고 청결비는 0에 대하여 0.02이다. 그리고 전체 비용은 0.44에 대하여 0.78이다. - 유도 경화로 43%를 절감한다.
    이 분석은 양쪽 경우에 철의 비용을 포함한다. 왜냐하면, 이 차이는 탄소 처리와 경화 비용에관계된 것이다. 반면에 고탄소 철과 저탄소 철 사이에 비용 차이는 pound당 1cent의 작은 차이가 있다. 탄소처리비용은 0.04cent/pound정도의 차이가 난다. 가열 비용의 차이는 유도 경화할 때 가열되는 부분이 일부이기때문에 장치의 동작 비용은 비교적 낮다. 보여지는 형태의 기어가 가열될 때 20KW 출력 발진기를 사용할 때 17~20초의퀸치 준비가 되어야 한다.

  • 기어 경화 방법. 단지 부분적인 가열과경화가 요구되는 기어 사슬 구멍의 경화를 위한 고주파 유도 가열을 적용할 때 두 방법이 고려될 수 있다. 한가지는가열된 제품이 급속 탱크에서 퀸치되는 방법과 다른 방법은 가열 코일 안에서 스프레이 퀸치에 의한 냉각 방식이다. 선택은가열되는 제품에 따라 결정되고 때때로는 두 방법을 시험한 후 결정하기도 한다.
    급속 퀸치 방법은 여러 가지로 사용될 수 있다. 어떤 것은 반자동적이고 다른 방법의 사용자 통제형이다. 제품은 타이머에 의해 통제되는 전자석에 의한 유도 코일 안에 지지되고 선결정된 가열 주기 후에 제품을 꺼내게 된다. 솔레노이드 동작에 의한 이동, 정지는 자동 타이머와 연결되어 이용되고 희망에 따라 퀸치 탱크로 바로 떨어진다.
    스프레이 퀸치는 다른 방법보다 더욱 효과적으로 희망하는 경화를 얻는 것이 가능한데 가열 또는퀸치 타임의 약간의 변동은 주어진 표면에 비율적으로 다양한 Rockwell 경화가 될 것이다. 급속 퀸치로는 불가능하고이 방법이 사용될 깨 경화를 요구하는 쪽으로 끄집어내는 과정이 필요하다.
    직경 3-inch, 0.50 탄소철 기어를 단지 톱니만 경화한다고 가정하면 물-스프레이 퀸치가사용되고 60 Rockwell C의 강도를 보통의 가열과 적당한 퀸치 기간으로 쉽게 얻을 수 있다.


  • (그림152) 기어 경화를 위해 사용되는 방법은 가열이 끝난 후 퀸칭을 위해 내려진다.

  • 만약, 55 Rockwell C 정도 원한다면 퀸치의 지속은 이 강도를 얻기 위하여비례적으로 감소되어야 한다. 마찬가지로 제품에 남아 있는 열이 드로잉 작업을 위해 전체적으로 냉각하지는 않는다. 고주파유도 경화에서 이러한 차이는 실제적으로 사용되는데 직접적인 영향을 주는데 결과적으로 고정자 위에 제공되게 된다.

  • 기어고정자. 스퍼(박자) 기어 경화를위한 스프레이 퀸치 고정자의 대표적인 형태가 그림151에 묘사되어 있다. 이 방법에서 씽크와 적당한 드레인(물 통로)을가진 테이블이 요구된다. 기어는 스터드 위에 놓이고 반대로 방추 안에 끼워진다. 좋은 방후(축)는 전력 구동이 되고가열 주기 동안 회전한다. 회전은 더욱 일정한 가열 패턴을 보장하고 보통은 제품과 유도 코일 사이의 연결부의 편차를보상한다. 보통 20~30 r.p.m 속도가 가장 안정적이다. 제품의 수동 회전은 터닝(동주)이 편리한 방법이 가능할때 대용될 수 있다.
    기어를 둘러싼 다회전 유도 코일이 있고 둘레에 스프레이-퀸치 링이 위치한다. 퀸치를 위한 물의흐름은 타이머에 의해 조정되고 솔레노이드-동작 밸브에 의해 작동한다. 이런 형태의 퀸치 링은 비금속 재질이 요구되기때문에 철 링은 자기장이 형성되어 열을 흡수한다. 주조 석탄성의 열 경화성 플라스틱은 그런 응용에 적합하다.
    퀸치 링의 스프레이 구멍 공간은 일정한 분사가 제공되도록 해야 한다. 보통 1/16inch 구멍또는 조금 작은 것이 적합함을 알 수 있다. 유도 코일을 평평한 형태로 되어야 하고 충돌한 스프레이가 가열된 제품표면을 통과하도록 감겨져야 한다. 이러한 형태의 다른 변경이 그림A에 보이고 있는데 턱-이빨 클러치에 사용되고 그림B와같이 바벨 기어에 사용된다.
    기어 경화에 있어서 전기적으로 조정되는 고정자는 종종 유도 가열 장치에 사용되는데 자동적으로시간 주기적으로 수행된다. 이 예는 그림152에 묘사한 것과 같이 기어 이빨의 경화에 적용된다. 작업은 이빨의 가열을포함하는데 기어(제품)를 퀸칭 위치까지 낮게 해서 퀸칭하고 부하 위치까지 되돌아온다. 이러한 주기는 다단계 타이머에의해 수행되고 기어를 로딩(올리기)하고 언로딩(내려놓기)을 제외하고는 전부 자동적이다. 그리고 이것은 회전 구동 축스터드 끝에 위치한다.
    기어의 위치에서 주기는 푸쉬-버튼에 의해 시작된다. 고주파 가열 코일이 에너지화된 다음 동시에축을 적정속도로 저속 모터에 의해 회전되는데 타이머에 T1이 연결되어 있다. 가열이 완료되었을 때 축 회전은 멈추고축은 에어 실린더에 의해 순간적으로 느려지고 기어가 I에 보이는 위치에 보장되도록 T2에 연결된 솔레노이드에 의해행해진다. 동시에 물 퀸치는 솔레노이드 밸브의 T3 연결에 의해 행해져서 정상적으로 차단된다. 선결정된 스프레이 퀸치이후에 이 밸브는 닫히고 축은 위쪽 위치에 되돌아가고 이렇게 하여 한 주기가 완료된다. 기어 이빨 가열에 사용되는코일은 일회전형이다.
    기어 이빨의 경화에 있어서 그림153과 같이 이빨의 표면에 대한 가열 코일의 길이의 비율이 필요하다. 거기에는 위로 향하는 경향이 있고 기어의 바닥 표면 공간은 열을 흡수하는 경향이 있다. 반면에 B에 보이는 것과 같이이빨의 표면보다 조금 낮은 코일의 가열 유형은 더욱 평평한 가열 분배가 일어난다.
    기어 경화를 하는데 일회전 코일을 사용할 때 이빨 표면보다 최소로 같게 만드는 것이 가능하다. 그 다음 시도해서 코일이 적당한 가열 유형을 얻을 때까지 조정할 수 있다. 다회전 코일에 있어서 최소의 턴(회전)수를제공하는 것이 필요하거나 필요에 따라 코일 턴 간격을 변화하는 것이 필요하다.


  • (그림153) 스퍼(돌출)기어 경화에 있어서 톱니 표면에 과열이 되지 않도록콩리 높이를 맞추는 것이 바람직하다.

  • 철은 오일 경화와 물 경화에 있어서 주기는 자동적으로 조정될수 있는데 고정자와 퀸치 링을 사용하여 한번의 설치된 기어를 가열하고 퀸칭한다. 이것은 또한 오일 퀸칭을 요구하는기어의 형태에 가능한데 이 경우 오일 저장고, 펌프, 오일 냉각기, 솔레노이드 밸브가 요구된다. 다른 경우의 오일퀸치에 있어서 제품을 가열하고 오일 탱크로 떨어뜨리는 것이 필요하다.

  • 열 침투. 100~500ke의 주파수의 고주파 유도 가열에 의해 경화할 때, 결과적인 경화 지역은 이빨의 크기에 따라 다소 다양해질것이다. 약 20pitch의 이빨을 가진 기어에 있어서 직선 원통형 코일이 사용될 때 왼쪽의 그림154에 보이는 것과같이 전체 이빨이 가열된다. 약 12pitch의 조금 큰 이빨은 조금 커진 것으로 보이는 것처럼 가열 유형은 이빨의외형을 따라 시작된다. 8~10pitch를 가진 기어의 가열 유형은 더욱 밀접하게 이빨의 외형을 따를 것이다. 일정한경화가 얻어진다. 오른쪽에 보이는 것과 같이 이빨이 더욱 커질 때 이빨의 밑바닥까지 열을 가져가는 것이 어려운데 그결과 위쪽 부분이 깊게 가열되고 가열 유형은 더욱 명확한 이빨에서 얻어지는 것을 따라 간다.
    이것으로부터 8~10pitch 이빨이 가장 좋다는 것을 볼 수 있는데 가장 좋은 조건은 12~14pitch에서유효하다. 게다가 이 범위에서 기어 이빨의 경화를 위한 고주파의 적용은 매우 다양한 가열 유형과 경화 지역을 나타낼것이다. 예를 들어 얇은 경화층을 위해 묘사한 것과 같이 단지 표면이 가열되고 퀸칭된다. 조금 더 깊은 가열 지역을위해 부가적인 가열 타이머가 제공되는데 퀸치에 의해 가열 주기가 완료된 후 와전류 침투가 증가되도록 하기 위한 것이다. 전체 이빨이 경화된다면 주기는 가열 부분이 증가되어 더 길어지고 퀸칭된다.


  • (그림154) 원통형 코일에 의해 가열될 때 다른 크기의 톱니를 가진 기어의 전형적인 가열 침투.

  • 8~10pitch 기어 이빨을 표면 가열하고 퀸칭할 때, 그림155의 왼쪽에 지시한 것과 같이 변화 지역이 좁아진다. 거기에는 뚜렷한 경계가 없지만 중심쪽으로 경화 부분이점차적으로 혼합이 된다. 어쨌든 더 깊은 변화를 원할 때 이것은 이중 가열에 의해 얻을 수 있다. 이 경우 이빨은표면보다 더 깊이 가열되고 그 다음 지연 기간이 허용된다. 이것에 따라 표면은 재 가열되고 오른쪽에 보이는 변화 지역을얻기 위하여 퀸칭된다. 이런 종류의 주기는 다단계 타이머 사용으로 전체적으로 자동화할 수 있다.
    4pitch 정도의 큰 이빨 형태가 될 때, 그림156에 보이는 것처럼 형상 또는 주조 가열코일을 사용하는 것이 가능하고 내부 윤곽은 대략적으로 기어 이빨의 모양에 일치한다. 이 디자인은 이빨의 후면과 바닥주위에서 더욱 일정한 가열 분배가 된다. 예외적으로 큰 기어에서는 각각의 이빨을 따로 가열하고 퀸치하는 것이 좋거나다수의 작은 것에서는 기어의 모양, 길이, 고주파 발진기의 출력에 적정하게 의존하게 된다.

  • 경화전 깎는 이빨. 고주파 유도경화의 잇점은 경화 전에 깎는 이빨의 가능성이다. 보통 깎기는 깎기 후 보조적인 열처리 없이 32~38 RockwellC 경도를 가진 열처리된 기어에 적용된다. 유도 경화의 방법에 있어서 부드러울 때 기어를 깎는 것이 가능하고 그 다음마지막 작업으로서 이빨을 경화시킨다.
    고주파 유도 경화에 의한 또 다른 장점은 경화 후 청결이 필요 없게 된다. 보통 산화물은 기어가경화될 때 형성되고 청결한 작업이 요구되게 된다. 유도 경화에 있어서 실제적으로 표면의 변색이 없고 어떤 산화물도생기지 않는다.이 과정은 많은 잇점을 가지고 있는데 뚜렷한 잇점은 이빨이 더 강해지고 깎는 날이 덜 닳게 된다. 그림157은이중 접속 기어 이빨을 위한 전형적인 깎기 설치를 묘사했다. 그것은 다음과 마지막 작업으로서 이빨 양쪽을 유도 경화할것이다. 각 수평 라인은 0.001inch를 나타내고 비교차이는 경화 작업으로부터 외형이나 닳아짐이 없는 결과를 보일것이다.


  • (그림155) 전이 지역 편차는 이중 가열 적용에 의해 얻어질 수 있다.

  • 경화 시간 주기. 경화에 요구되는 시간의비교로서 표준형 평기어는 고주파 가열기로 200~400 kc 정도로 작업되고 20KW의 출력이 된다.


  • (그림156) 큰 톱니 형태를 가진 기어 경화에 사용되는 형상형 가열 코일.

  • 그림159의 A에 보인 기어는 약 8초에서 가열될 수 있고 퀸칭은 5초가 요구된다. 그림B의 기어는 12~14초의 가열 주기가 요구될 것이고 퀸치는 7초 정도 요구된다. 그림C의 기어는 가열시간이 20~25초가되고 10~12초 퀸치가 된다. 이런 모든 평가는 가열 코일이 밀접하게 결합된 것을 사용하고 물 경화형의 0.40~0.50 탄소철의 사용을 기초로 하고 있다.
    많은 잇점을 가진 또 다른 진행 변화는 경화에 앞서 부싱과 인서트의 조립이다. 기어가 청동 슬리브부싱으로 제공된다면 이것은 이빨이 커트(깎이기) 전 조립될 것이다.


  • (그림157) 스퍼 기어는 마지막 작업에 의해 쉐이브(다듬기) 되어 유도 경화된다.

  • 경화 작업에 있어서 가열은 부싱에서 멀어지지 않을 것이다.
    보통은(정상적으로는) pitch 원으로부터 기어에 위치하는 게 필요하고 부싱이 삽입된 후 pitch 직경에 중심이같게 하여 구멍을 갈게 된다. 유도 가열 경화 작업 전에 구멍에 부싱이 조립된 6-inch 직경 기어의 예가 그림160에묘사되어 있다. 이 기어 이빨은 중심에 맞게 부싱이 조립된 후 깎인다.
    기어 경화를 위한 고주파 유도 가열의 뚜렷한 잇점은 경화에 요구되는 표면만 가열이 가능하다. 두 가지 대표적인 예가 그림161에 묘사되어 있다. 위쪽 기어는 완전하게 갈리고 반대로 볼 베어링 위에 놓인다. 전체적인제품 경화에 잇점이 없기 때문에 유도 가열로 단지 이빨만을 경화하는 것이다. 밑의 예는 한 제품으로 만들어진 같은형태의 이중 집속 기어이다. 진행 절차에 있어서 이 제품의 각 기어는 따로 경화되고 경화를 위해 두 번의 작업이 요구된다.
    이중형 유도 코일에 의해 동시에 경화하는 것이 가능하지만 기어 직경의 차이에 때한 보상 뿐만아니라 제품에 비례한 코일 간격을 포함한 문제가 복잡해짐의 원인이 될 수 있다.
    무엇보다도 두 번의 작업을 조합하기 위한 노력에 의해 적은 시간이 얻어지게 되면 경화 작업이급속하게 다루어지게 된다. 2.5inch 직경의 작은 기어는 7초에서 가열되고 4초에서 경화된다. 반면, 직경 4inch의큰 제품은 13초에서 가열되고 7초에서 경화된다. 이것으로부터 로딩(올려놓기)을 제외한 전체 경화 시간은 31초/(제품당)가된다. 만약 두 제품을 한번의 가열 주기에서 조합된다면 전체 가열 시간은 같지만 결과는 일정하게 가열되지는 않을 것이다.
    샤프트와 전체적으로 갈린 기어를 경화하는 설치가 그림162에 묘사되어 있다.


  • (그림158) 고정형 기어의 전형적인 테이프 리딩(눈금 표시)은 먼저 잡힌 다음 나중에 유도 경화된다.


  • (그림159) 세가지 크기의 스퍼 기어 톱니는 8~25초에서 가열되고 5~12초 동안에 퀸칭된다.

  • 기어는 중심 사이에서 수평형 고정자 위에 놓이고 유도 코일은 경화되는 부분만을둘러싼다. 고정자는 베이스(바닥판), 퀸칭 링, 다회전 동관 유도 코일을 포함한다. 직경 2.5inch로 측정된 기어는 10초 가열되고 6초 퀸칭된다.


  • (그림160) 어떤 기어들은인서트가 조립된 후에 경호될 수 있다.

  • 기어의 왜곡. 다시 말해 곧바로 잡기의제거는 이런 형태의 기어를 유도 경화 작업하는데 좋은 점이다. 예를 들어, 보이는 것과 같은 기어는 이빨만을 가열하기위해 전체 제품을 가열한다면 어떤 비틀어짐과 왜형이 일어날 것이다. 이것은 곧바로 잡는 장치가 필요하고 시간적으로꽤 복잡한 일이 될 것이다.
    고주파 가열에 의한 기어 경화에 있어서 평균적인 기어는 매우 작은 왜형이 일어난다. 왜형이 일어날수 있는 기어의 형태가 있을 수 있다.
    그림163을 참조하면 기어A는 부분적으로 얇기 때문에 가열의 종류에 관계없이 약간의 왜형이 일어날 것이고 유도 가열도예외는 아니다.


  • (그림161) 단지 톱니의 유도 경화만을 요구하는 한 개의 샤프트로 만들어진 두 개의 기어, 특히 그런 기어에서는 왜형의 결과가없다.

  • 이런 형태의 기어 경화가 고전력과 고주파가 될 때 잇점은 이빨 표면이 바로 밑까지유도 가열이 일어나기 전에 퀸칭 온도까지 가열할 수 있다는 것이다. 이 방법에서는 왜형이 최소화될 수 있다.
    그림C에 보이는 기어는 고정되고 고주파 가열에 의해 경화될 때 실제적으로 크기와 모양의 변화가없게 될 것이다.


  • (그림162) 긴 샤프트에서 기어 컷팅 톱니의 경화. 경화 후 스트레이팅 작업이필요없다.

  • 이런 형태의 기어를 경화하는데 전후로 많은 시험을 하였고 pitch 직경의 크기가아주 조금 변화하는데 중심점은 변화하지 않는다. 만약 기어가 한 두개 변화한다면, 보통은 한 개나 두 개의 시험 후감지되는데 적정 허용오차로 기계적으로 이빨을 만들어질 수 있게 된다.
    그림D에 보인 예는 이중 집속 기어인데 구멍 안에 머싱된 다수의 엷은 판을 가지고 있다. 큰기어가 경화될 때 왜곡이 없다. 그러나 열이 작은 기어에 가해질 때 엷은 판 구멍은 구멍과 이빨의 바깥 사이에 벽두께에 따라 조금 가까워질 것 같다. 기어 이빨의 외형을 경화하기 때문에 구멍 주위의 재질에는 경화에 관계하는 한영향을 주지 않는다. 그리고 일어날 수도 있는 어떤 왜형을 제거하기 위해 핸즈 브로치(꼬챙이)로 구멍을 다시 뚫는것이 가능하다.
    그림B에 보인 예는 다른 직경의 삼중 집속 기어인데 모두가 따로 경화된다.


  • (그림163) 다양한 형태의 기어들은 단지 톱니만의 유도 경화에 적용될 수 있다.

  • 다시 말해, 여기에서 구멍과 이빨 사이의 재질의 양이 얇다면 구멍에 조금 가까워질것 같다. 고주파 유도 작업에 의해 성공적으로 기어를 경화하는데 필요한 전체적인 지식을 가지고 초기 디자인에 있어서이런 요구사항을 조합하는 것이 가능하다. 일반적으로 말해서 유도 경화는 이러한 방법을 포함하여 모든 기어의 90%이상적용할 수 있다. 조금의 어려움은 디자인의 작은 수정에 의해 고쳐질 수 있는데 왜형을 막기 위해 기어 주위의철의 양에 비례한다.
    그림164에서는 삼중 집속 기어 중 한 부분의 경화를 위한 설치도이다. 여기에서 가장 작은 기어가맨 처음 경화되고 다음은 중간 크기, 마지막으로 가장 큰 것이다. 이 진행 과정은 작은 기어를 위한 유도 코일의 위치가큰 것의 면에 접하기 때문에 필요한 것이다. 만약 처음 것을 경화할 때 적은 인력(끌어당김) 효과를 가지고 작은 기어를가열할 때 그 안에서 발생되는 열의 양은 작다. 마지막 큰 기어를 경화할 때는 가열은 그것이 원하는 위치에서 제한될것이고 다른 기어에는 영향이 없을 것이다.

  • 바벨 기어 경화. 고주파 가열에 의해바벨 기어를 경화할 때 spur(돌출) 기어에서 사용한 일반적 과정을 따른다.


  • (그림164) 세 개의 클러스트(산탄) 기어 열 처리에 사용되는 경화 고정자와 코일.


  • (그림165) 스트레이트-톱니 바벨 기어는 스피럴(소용돌이형) 톱니보다 효과적으로 가열된다.


  • (그림166) 톱니 경화에 앞서 브레이징 작업을 요구하는 바벨 기어 조립품.

  • 유도 코일은 기어의 표면 각도에 일치하도록 나선형으로 감싸게 된다. 그림165의왼쪽에 보이는 것과 같은 일직선 이빨 바벨에 있어서 가열 유형은 이빨의 외형을 따르고 일정한 표면 경화가 쉽게 얻어질수 있다. 나선형 기어에 있어서 이빨은 그들의 보통 흐름의 다른 각도에 놓이고 와전류 선은 그런 확장을 방해하는데다른 부분보다 이빨의 한쪽 부분에서 덜 많은 열을 얻는 경향이 있다.
    나선형 바벨 기어의 어떤 크기에서 오목한 부분의 경화를 보장하기 위해 조금 더 열을 가함에 의해극복될 수 있다. 다른 형태에서는 이빨이 깎긴 우 탄소 처리하는 것이 가장 좋고 그 다음에 마지막 커팅(깎기) 작업을따르고 후에 전체 이빨을 가열하기 위해 충분한 시간을 가함으로써 유도 경화될 수 있다. 기어가 퀸치되면 탄소 처리된표면이 경화될 것이다. 제조 비용에 부가적으로 탄소 처리비용은 더 낮은 가열 비용의 결정적 잇점을 제공하고 왜곡의방지뿐만 아니라 산화물이 생기지 않게 된다.
    보통의 진행 절차보다 조금 어려움이 있을 수 있는 고주파 유도 가열에 의해 경화된 바벨 기어가그림166에 묘사되어 있다.


  • (그림167) 바벨기어 톱니의 경화에 사용되는 유도 가열 설치. 이 기어의가열 시간은 12초이다.

  • 이 디자인은 기어 정면에서 확장된 중심은 포함하고 있는데 기어가 깎인 다음 조립된다. 기어가 맨 처음 경화되었다면 그 다음 그 위치에 브레이징되었고 브레이징 가열은 이빨로부터 부드러움을 이끌어 낸다. 고주파 유도 가열에 있어서 기어 중심 안에 샤프트를 처음으로 브레이징 하는 것이 가능하고 그 다음 이빨의 가열의 부분화된경화 작업이 따르게 된다. 이 기어 경화에 사용되는 고정자가 그림167에 묘사되어 있다. 3.25inch 직경의 기어이고 12초의 가열과 6초의 퀸치가 따른다.
    고주파 유도 가열 과정에 의한 바벨 기어의 경화에 있어서 제품은 일정한 가열을 위해 전기적이나수동적으로 회전되어야 한다. 유도 코일은 기어 이빨이 일정하게 모든 부분이 가열될 수 있도록 설계되어야 하지만 언제나쉬운 것만은 아니다. 따라서 제품의 회전에 의해 코일과 제품 사이공간의 작은 차이를 극복할 수 있다.
    기어의 유도 가열을 위한 전류 비용은 비교적 낮다. 보이는 다양한 형태의 기어를 가열하는데 20-KW의출력을 사용할 때 전체 주기 중 가열 부분은 전체 시간 중 1/3정도 聆構?있는 것을 설명하고 있다.


  • (그림168) 스퍼, 바벨, 클러스트형을 포함하는 유도 경화에 적용될 수 있는 다양한 기어.

  • 이 기어는 S.A.E.1045 철로 만들어지고 5-inch 표면에 직경 25.7inch이다.


  • (그림169) 800hp 발생기를 사용하여 대략 직경 26-inch, 트랙터기어에 사용되는 설치.

  • 이 기어는 이빨을 유도 경화하기 전에 600℉에서 미리 가열되었고 그 다음 수직적인축 위에 놓여진 플랫폼을 포함한 고정자에 놓여진다. 축은 그 다음 5/16-inch 가열 코일 주위에 적당한 위치에가져가기 위해 약 6-inch 거리 정도 내려진다.기어는 일정한 가열을 위해 회전되고 90-초의 가열 주기를 가진다. 이빨 종단면이 벌건 가열에 도달되는 시간이 되면 전류는 차단되고 가열이 허용되는 짧은 시간이 케이스 깊이 흡수된다. 이 지연 시간 도안 기어는 퀸치 위치로 내려지고 그 다음 그림170에 묘사된 것과 같이 퀸치된다.
    기어의 마지막 처리는 300℉에서 담금질이 된다. 대략 1hr는 그림171에 묘사된 것과 같이낮은 표시 58~60 Rockwell C의 표면 강도를 생성한다.
    유도 경화에 앞서 기어는 합금철 빌렛으로 먼저 만들어지는데 경화되고 40 Rockwell C까지담금질되고 나중에 이빨이 머싱과 커팅이 수행된다. 생산 표준으로 볼 때, 머싱은 비교적 느리고 커터는 다소 높은 비용이든다. 유도적인 방법에 의해 이빨의 미싱과 커팅은 보통의 탄소철이 기계적 표준점에서 부드러움이 더욱 실용적이 되었을때 수행된다. 이렇게 하여 커터 수행 수명은 증가되고 생산비용은 감소된다. 또한 거기에는 기어당 몇 파운드가 들어가는합금 재료의 상당한 절약이 된다.
    유도 가열의 또 다른 응용은 Jominy 시험으로써 언급되는 표준 마무리 퀸치 경화성 시험이다. 간단한 고정자를 가지고 유도적 방법에 의해 이 시험이 수행될 수 있다. 그것은 그림172 오른쪽에 보이는 1/8-inch 두께의 플랜지와 3-7/8-inch 길이, 직경 1-inch의 표준화된 봉을 준비하는 것으로 구성되어진다. 시험 제품은전부 머싱된 다음 플랜지로부터 지지되는 가열 코일 안에 삽입된다. 봉은 적정한 온도에서 최소의 산화물이 형성되게 가열된다음 시험 제품이 위치하지 않았을 때 2.5-inch 구멍이 1/2-inch를 가진 파이프를 통한 물 흐름의 끝에서퀸치된다. 물은 견본이 실제적으로 차가워졌을 때 흐르도록 한다. 평면 표면은 1/10-inch공간 떨어져서 Rockwell 강도가 표준이 된 후 0.015-inch의 깊이까지 각각 부분을 내려진다.


  • (그림170) 이 기어는 위쪽에 보이는 코일에 의해 가열되고 퀸칭 지역으로 내려진다.

  • 퀸치 비율은 견본 끝에서는 매우 빠르다. 열은 전도에 의해샘플을 지나가야 하고 제품 윗부분은 천천히 퀸치된다.


  • (그림171) 그림169에서 기어 톱니의 단면도를 보이고 있고 획득된 경도 기울기를 보여 주고 있다.

  • 이것은 퀸칭이 다른 비율로 수행되는 것을 지시한다. 반대로 Rockwell지수가다양해질 것이다. 이 시험의 방법은 다양한 철이 열처리에 반응한다는 것을 예견할 수 있게 한다. 도표에서는 유도 가열의방법에 의해 Jominy 끝 퀸치가 된 두 가지의 대표적인 철에 대한 강도 곡선이다.


  • (그림172) 유도 가열은 단말 퀸치와 결합되어 사용될 수 있고 다양한 형태의 철 경도성을 결정하는데 사용되는 Jominy 테스트.

  • 이러한 제품의 냉각 비율은 맨 위에서 4~5℉ 끝에서 초당 200~300℉로 매우다양하다. 단지 이 시험 방법으로부터 강도가 얻어진 구획으로부터 어떤 부분의 강도 기울기를 도표화하는 것이 가능하다.
    표면의 가열과 퀸칭이 요구될 때 그것을 때때로 스프레이 구멍이 제공된 관형 코일을 사용하는 것이가능하고 주기 중 퀸칭 부분에서 물의 흐름을 제한할 수 있다. 보통 이러한 형태의 코일은 과열이 일어날 수 있기 때문에가열 시간이 짧을 때 적용된다. 냉각관을 가지고 만들어 세워진 형태의 퀸칭 코일이 그림173에 묘사되어 있다. 이코일은 두 개의 냉각관을 가지고 있는데 외부와 내부 슬리브가 함께 브레이징되어서 위치하고 있고 교차 부분에서 보이는것처럼 물 퀸치 연결 중의 하나를 통하는 것이 보인다.


  • (그림173) 냉각관이 제공된 기어와 같은 제품을 위한 가열 코일 구조도.

  • 냉각수는 분리된 출구를 통하여 공급되고 코일이 조립되어 만들어진 양쪽 냉각관을통하여 회전한다. 냉각관 연결의 배치와 발진기와 연결된 두 개의 리드는 고주파 출력단에 알맞은 필요에 따라 수정될수 있다. 내부 슬래브는 중앙 부분을 통한 구멍의 연결로 만들어지는데 보통 코일이 높이 만큼 넓은 표면으로 충분한퀸치가 제공된다. 이로 인해 물은 제품의 표면에 부딪쳤을 때 중심으로부터 양쪽 방향으로 잘 분배된다.
    고속철에 유도 가열이 응용이 다소 제한적일지라도-보통 얇은 부분의 작은 제품에- 야금술과 유도가열 모두의 발전 가능성이 있어서 그것의 분야는 폭넓어질 것이다.
    어떤 시험이 좋은 결과를 낸 고속도 철 경화에 행해졌다.


  • (그림174) 철의 고속 유도 경화된 미세구조. 카바이드 용해와 관계된 가열결과를 보이고 있다.

  • 비용해 카바이드로 구성된 고속도 철이 경화된 미세구조는 그림174의 A에 묘사된것과 같이 austenitic-martensitic 매트릭스로 분배되었다. 조직은 명확한 크기를 가지고 있는데 경화온도에서 사용한 온도와 실제적 시간에 의존하고 있다. 카바이드 용해의 조직 크기와 등급은 물질적으로 단단함, 붉은강도, 마모 저항 그리고 고속도 철의 커팅 특성에 영향을 준다.
    일반적으로, 조금 더 나은 커팅 특성은 조직 크기의 증가와 카바이드 용해의 증가에 의해 얻어진다. 그러나 거칠음은 반대로 조직 크기에 영향을 주기 때문에 최상의 커팅을 적용을 위해 중간의 조직 크기로 절충하는 것이필요하다. 약 정상의 경화된 고속도 철은 79%의 비용해 합금 카바이드가 있다.
    경화를 위해 급속히 가열된 고속도 철의 미세한 구조가 그림B의 오른쪽에 보이고 있다.


  • (그림175) 모터-발생기 장치에 의해 크랭크 샤프트 베어링 경화에 사용되는잘 배치된 가열 장치.

  • 조직 크기는 작아지고 카바이드 용해 정도는 규칙적인 방법에서 고속도 철 경화로얻어지는 것보다 상당히 커진다. 유도에 의해 급속히 가열된 고속도 철은 매우 정격적이고 다량의 담금질은 단단한 martensite를가장 효과적으로 이러한 조직 성분으로 변화시키는데 이용된다. 맨 밑에 그림C는 철 가열된 미세 구조를 나타낸다. 그것은가열 시간이 그림B에 구조에서 묘사된 것과 같이 모든 카바이드를 실질적으로 용해시키는 것보다 작다는 것을 나타낸다.
    유도 경화된 고속도 제품의 커팅 수행은 매우 훌륭하고 유도 가열은 모든 형태의 철제품을 다루는데앞으로 가장 폭넓게 사용될 것이다.

  • 크랭크샤프트 경화. 유도 경화에 대한 두드러진 응용은 그림175에 묘사된 것과 같이 연결 봉과주 크랭크샤프트 베어링 처리이다. 유도 경화의 출현까지 사용되어 온 방법은 전체 크랭크샤프트의 가열과 퀸칭을 요구했다. 또한 합금철도 사용되었다. 지금에 그것은 단지 마모가 되는 실제적인 표면 경화에 사용되고 동시에 S.A.E.1050과같은 단순한 형태의 탄소철에 사용된다. 보이는 작업은 수직형이고 세 개, 네 개의 베어링 표면이 단계적으로 경화된다.


  • (그림176) 작은 크랭크 샤프트 베어링 경화에 사용되는 효과적인 경첩형 유도체. 제품은 V 블록에 의해 지지된다.

  • 크랭크샤프트는 그 다음 부가적인 베어링을경화하기 위해 배치된 또 다른 유도 경화 장치를 통하여 진행된다. 보통 세 개의 기계 장치는 처리를 요구하는 모든표면을 다루는데 요구된다. 모든 장치가 자동적으로 조정되고 시간 조절이 되기 때문에 그것들을 연속적으로 공급하는데한 명의 작업자로 가능하게 되고 이렇게 하여 비교적으로 높은 생산율을 얻을 수 있다. 이 경화 방법은 큰 디젤 엔진크랭크샤프트에 수행되고 그 경우 제품은 하나의 베어링이 각 단계에서 경화하기 위한 배치로 보통 콘 베어 라인의 형태로기계적인 장치가 요구된다. 보이는 종류의 크랭크샤프트에서 표면은 60 Rockwell C로 경화되고 코어(중심)는단단하면서도 늘일 수 있는 상태로 남는다.
    크랭크샤프트와 같은 경화에 있어서 그림176에 묘사된 것과 같이 두 개의 제품으로 만들어진 분리형또는 경첩이 된 유도체를 사용하는 것이 필요하다. 제품은 두 표면이 U블록으로 위치하게 되고 경화되지 않은 크랭크베어링에 의해 배치되고 제품이 위치했을 때 유도체 블록의 위쪽 반은 움직이게 되고 그 다음 경첩된 클램프는 유도체의양쪽 반이 확실히 접촉되도록 그 자리로 이동한다. 이 경우 유도체 블록은 보이는 것과 같이 완전한 퀸칭 홀로만들어진다.

  • 공기 경화. 어떤 경우에는 보통의 퀸치 없이 어떤 형태의 제품을 표면 경화가 가능하다. 급격한 온도 기울기가 표면의 급속 가열에 의해 완료된 후 급속 냉각이 빠르기 때문이다. 단지 얇은 표면 층의 2~3초가열에 의해 전류가 차단되고 표면 열은 소위 "퀸칭" 작용으로 완성될 만큼 충분한 빠르기로 냉각부밑에서 낭비된다.
    반면에 이 과정은 제한되어 있고 처리되는 제품의 크기에 비례하는 전력 공급과 주의 깊게 선택된주파수를 요구하는데 그것은 약간의 가능성을 가진 부분화된 경화의 방법을 제공하는데, 그것은 약간의 가능성을 가진 부분화된경화의 방법을 제공한다. 이 방법과 연관되어 공기 경화시 얻어지는 철의 요소 또는 급속 냉각시 경화를 제공하는 특징이있다. 거기에서 얻을 수 있는 경화 정도에 제한이 있고 반면에 카본-스틸(탄소철)에 사용되는 스프레이 퀸칭만큼 정확한조절이 되지는 않는다. 이런 형태의 가열에 요구되는 전력은 높을 수도 있고 특히 1메가 사이클 이상의 고주파가 요구될수 있다.

  • 오일 스프레이 퀸칭. 금속 제품의 퀸칭에 있어서 금속 또는 철이 퀸칭을 요구할 때, 물을 사용하는 대신 경유를 사용하는 것이 가능하다. 그림177에서 이러한 목적을 위한 자기 함유 오일 시스템을 보이고있다. 충분한 용량의 오일 탱크는 보이는 것처럼 작업 테이블에 가까이 위치한다. 오일은 펌프에 의해 회로를 통해 공급되고보통 3방향 밸브를 통해 회전해서 탱크로 돌아오게 된다. 이 밸브는 솔레노이드 동작되고 스프레이 위치에서 스위치 되면제품 위에 퀸치 링을 통하여 오일이 통과한다. 마지막으로 탱크에 배수로를 통하여 돌아온다. 솔레노이드 밸브가 정상위치로 돌아오면 스프레이 퀸치는 차단되고 오일은 보통의 과정을 통하여 회전한다.
    오일 퀸칭은 과열이 되지 않게 제품에 제한적이고 열량이 너무 크지 않는 곳이다. 큰 제품에 있어서는담금 퀸치가 좋다. 가시적인 것은 오일의 플래싱(순간 발화)이다. 보통 작은 제품에 있어서 유도적으로 가열된 부분은너무 빨리 열이 손실되어서 오일의 순간 발화가 일어나지 않는다. 가열된 큰 제품의 퀸치 온도는 순간 발화가 있을 수있다.
    보통 이러한 종류의 오일 스프레이 설치는 오일 냉각의 방법이 요구될 것이다.


  • (그림177) 오일-스프레이 퀸칭은 작거나 중간 크기의 제품에 사용될 수 있다.자가 함유오일 시스템이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.

  • 작은 콤프레샤-냉동 장치는 이러한 필요가 있을 것이다. 온도 조정은 콤프레샤의작동이 자동적으로 이루어지도록 제공되어야 하고 이렇게 하여 원하는 범위 내에서 오일의 온도를 유지시킨다. 물 냉각관이오일 탱크 안에 놓일 수도 있는데 이것 또한 솔레노이드 밸브를 통한 온도 조절기를 배치할 수 있다. 콤프레샤 장치가보통은 호의적인데 이것은 더 나은 조정을 제공한다. 그런 장치는 자동적인 조정을 가지고 완전하게 유용할 수 있고 오일탱크 안에 직접 설치될 수 있다.
    고주파 전류와 같이 오일 탱크 안에 가라앉게 동작되도록 만들 수 있다. 종종 그것은 오일 안에서가열에 의해 경화 작업이 수행될 수 있다. 이 원리는 그림178에 묘사되어 있다.


  • (그림178) 표면 경화를 요구하는 작은 제품은 오일 베스에 가라앉는 동안 가열될 수 있다.


  • (그림179) 큰 스포라켓 톱니경화에 사용되는 인덱싱형 고정자. 자동으로 조절된다.

  • 제품이 공기 중에서는 되지 않기 때문에 덜 스케일링(산화물)이 있고 그것을 막기위해 오일이 회전할지라도 과열이 될 것이다.
    이런 형태의 작업은 작은 제품에는 제한적이고 다른 방법이 더욱 효과적이고 일반적인 경화 설치에는적용하지 말아야 한다. 탭 또는 작은 리머와 같은 제품의 경화에 있어서 이런 담금질 열처리는 확실히 효과적이다. 이런종류의 제품에 있어서 가열은 이빨에 제한되어 있고 급속한 가열과 전류의 차단시 자동적으로 퀸치되어야 한다. 몇 개의퀸칭 오일의 가벼운 등급이 담금질 가열에 적합하지만 앞서 언급한 것처럼 예외적으로 급속히 가열될 수 있는 작은 제품만이고려되어야 한다.

  • 반자동 고정자. 50KW, 9600cycle 발진기를 사용하는 특별한 경화 작업이 그림179에 묘사되어 있다. 제품은 보기와 같이 쌍으로 올려져 있는 36개의이빨을 가진 직경 24inch의 큰 사슬 톱니바퀴이다. 스포로킷(사슬 톱니바퀴)은 3/4inch 두께와 이빨 깊이는 3~4inch이고 S.A.E.1045 철로 만들어졌다. 네 개의 이빨 쌍은 전체 20초 동안 동시에 경화되는데, 가열 10초, 퀸칭 4초, 인덱싱 6초이다. 네 개의 스포로킨의 완성은 6분 안에 경화된다.
    제품이 올려진 후에 작업은 전체적으로 자동적이다. 수력으로 동작되는 실린더는 경화되는 이빨이유도 코일 안에 들어가도록 고정자에 올려진다. 경화 주기가 완성되면 고정자는 자동적으로 되돌아간다. 그 다음 준비되고마지막으로 다음 가열 주기가 진행된다. 이 유도 경화의 예는 효과적인 제작 방법에 의해 제공되는 대표적인 특성이고종종 이러한 제품류에서 중요한 고려사항이 된다.


  • (그림180) 단계적인형 가열 고정자는 자동 콘트롤 되고, 작은 사출물의 전체경화를 위해 사용된다.

  • 반자동 고정자의 또 다른 형태는 그림180에 묘사된 작은대칭적 제품의 가열을 통하여 이롭다. 고정자는 판넬이 제거되었을 때 전면에 보이는데 유도 코일과 작동 기계가 보이고이 경우 유도 가열되는 제품은 다른 다양한 제품이 비슷하게 다루어질지라도 작은 투사물이 있다. 제품은 연료실에 놓여지고직렬로 연결된 다회전 동관 코일 가열 유도체를 통과한다. 캠 가동 플레이트 A는 선 결정 가열 주기에서 정확한 가열위치에 제품은 고정시킨다. 그후 다섯 개의 제품이 밑에 위치한 퀸치 탱크 안으로 떨어지도록 플레이트는 충분히 끌어내게된다. 플레이트는 그 다음 고정 위치로 되돌아오게 되고 플레이트 B가 공급되면 캠은 동작되고 코일 위에 바로 위에위치하는데 다섯 개 이상의 제품이 가열 위치에 떨어지도록 충분히 당겨지게 된다. 세 번째 캠 작동 플레이트 C는 가열위치에 들어가기에 앞서 중간 위치에서 제품의 흐름을 조정하는데 사용된다.
    이런 형태의 가열 고정자의 많은 변경이 제공될 수 있고 어떤 경우에는 허용 제품의 모양에 따라하나의 캠-작동 이동만이 요구된다. 하나의 캠-작동 이동만이 요구된다. 또 다른 경우 문제가 되는 제품의연구로 가장 좋은 방법으로 다루기 위한 결정이 되어야 한다.
    유도 경화의 잇점. 철제품의 경화에 적용되는 방법은 많은 잇점들을 제공한다. 보통 많은 경우제품의 모양에 따라 경화의 형태가 수행된다. 일반적으로 다음의 요약은 이러한 방법에 있어서 폭넓게 적용될 것이고 유도가열이 적용될 수 있는 제품 경화에 대하여 가능성 있는 고려 사항이 될 것이다.
    - 부분적인 가열의 결과로 저 작동 비용이 가능하다.
    - 주어진 표면에 대하여 가열 시간에 있어 실질적인 감소, 그 결과 증가된 출력으로 다른 제품 가열이가능하게 되었다.
    - 시간 주기가 완성된 후 일정한 결과 불량의 최소화 제거
    - 다음 공정히 제거될 수 있고 앞선 작업의 감소, 청결과 곧바로 펴주기가 가끔 필요하다.
    - 저카본스틸(탄소철)의 탄소처리 대신 케이스 경화에 있어서 고카본스틸의 사용
    - 합금철에 있어 평카본스틸의 대용이 가능하게 되어 물질적인 비용의 효과를 가져온다.
    - 경화 깊이를 미세하게 조정 가능
    - 표면의 급속 가열과 퀸치는 내부 표면이 비교적 깨끗하고 야금술학적으로 방해받지 않는다.
    - 유도 가열은 예외적으로 급속히 표면을 가열하고 보통은 산화가 발생되는 시간이 없고 단지 약간의 변색이 있을 뿐이다.
    - 유도 가열된 제품에 있어서 표준화와 템퍼링이 제거되기도 한다.)특히 스프레이 퀸치가 사용되는 곳)
    - 카본은 예외적으로 빠른 비율로 용해되기 때문에 많은 철의 경화성이 증가된다.
    - 유도적 방법에 의해 금속 가열과 퀸칭이 가능하고 다른 방법에서 보통 얻어지는 것보다 명확한 조직 구조를 나타낸다.
    - 유도 가열 작업은 경화가 완료된 후 인접 표면에서 수행되는 기계적인 작업을 허용한다.
    - 능숙한 사용자가 많은 경우에 요구되지 않는다.(특히 자동 가열 조정과 퀸치가 사용될 때)
    - 결점 있는 제품이 흔하지 않은 가열 패턴으로 쉽게 감지된다.
    - 단단한 표면부터 유연성 있는 중심부까지의 기울기 변화 지역이 얻어지는데 반향의 결과로 생기는 경화 지역의 금과깨짐이 일어나지 않게 된다.
    - 유도 경화된 표면은 그라인딩(깎기) 또는 보어링(구멍내기)에 의해 부드럽게 되어 그 결과, 표면 조직 구조가 향상된다.
    - 유도 가열 장치는 생산라인으로 다른 기계화 같이 설치 가능하고 그 결과 작업은 다른 열처리 장치보다 청결하다.
    - 다른 정도의 경화를 한 제품 내에서 얻을 수 있고 그것은 가끔 다른 방법에 의해서는 어렵거나 불가능하다.
    - 유도 경화는 생산 디자인에 있어서 새로운 가능성을 열어 주었다.

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