Каљење високом фреквенцијом је процес површинског каљења који користи електромагнетну индукцију за брзо загревање површине зупчаника до њене критичне температуре (обично 800–950°C), након чега следи тренутно каљење у води или уљу. Ово резултира мартензитним каљеним слојем који значајно побољшава тврдоћу површине и отпорност на хабање без угрожавања жилавости језгра зупчаника. Како индустрије захтевају веће перформансе у компактним применама са високим обртним моментом, каљени зупчаници високом фреквенцијом постали су неопходни у аутомобилској индустрији, рударству, енергетици и прецизној опреми.

Основне предности перформанси

1. Ултра висока површинска тврдоћа и отпорност на хабање
Брзим загревањем површине зуба зупчаника и његовим каљењем, формира се очврсли мартензитни слој са тврдоћом од HRC 55–62 (што се обично виђа код челика 40Cr или 42CrMo).

• Отпорност на хабање се побољшава за преко 50%

• Површинско хабање је само 30–50% у поређењу са конвенционалним необрађеним зупчаницима

• Идеално за окружења са високим трењем као што су мењачи велике снаге и рударске машине

2. Висока чврстоћа на замор
Процес каљења индукује компресивни заостали напон у очврслом слоју, што сузбија настанак и раст површинских пукотина.

• Граница замора се повећава за 20–30%

• На пример, зупчаници главног вратила ветротурбина направљени од 42CrMo могу постићи век трајања од 20 година.

3. Задржана језгрна жилавост
Само спољашњи слој је очврснут (обично 0,2–5 мм), док језгро остаје дуктилно и отпорно на ударце.

• Ово двоструко својство осигурава и површинску издржљивост и отпорност на ломљење под ударним оптерећењима

• Широко се користи у аутомобилским осовинама и компонентама оптерећеним ударом

Предности контроле процеса

1. Прецизно локализовано каљење
Процес може циљати појединачне зубе или одређене регионе на површини зупчаника, што га чини погодним за сложене профиле као што су планетарни зупчаници и нестандардни облици.

• Дубина каљења се може подесити фреквенцијом, снагом и временом

• Омогућава третман специфичан за примену са минималном деформацијом

2. Висока ефикасност и уштеда енергије
Читав процес траје само неколико секунди до десетина секунди, смањујући потрошњу енергије за 30% у поређењу са традиционалним методама.

• Компатибилно са аутоматизованим производним линијама које користе роботско руковање

• Добро погодно за производњу великих размера

3. Мала деформација
Локализовано и брзо загревање минимизира термичку дисторзију.

• Одступање округлости може се контролисати унутар ≤0,01 мм за прецизне зупчанике (нпр. зупчанике ЦНЦ вретена)

• Док ласерско каљење нуди још мање деформације, високофреквентно каљење је исплативије и нуди већу флексибилност дубине

Материјална и исплатива ефикасност

1. Широка компатибилност материјала
Применљиво на средње и високоугљенични челик и легирани челик са садржајем угљеника ≥0,35%, као што су S45C, 40Cr и 42CrMo.

• Подржава широк спектар примене индустријске опреме

2. Одличан однос трошкова и учинка
Високофреквентно каљење омогућава употребу економичнијих материјала (нпр. замену 40CrNiMoA), смањујући трошкове материјала за 20–30%.

• Потребна је мања машинска обрада након обраде

• Краћи производни циклуси побољшавају укупну ефикасност производње

Типичне примене

Високофреквентно каљени зупчаници се широко користе у више индустрија због своје одличне површинске тврдоће, отпорности на хабање и чврстоће на замор.аутомобилски сектор, користе се у мењачима направљеним од 40Cr челика, способних да трају до 150.000 километара, као и у високоперформансним радилицама мотора. Затешка механизација, ови зупчаници се примењују у вратилима рударских дробилица где површинска тврдоћа достиже HRC 52, а чврстоћа на савијање прелази 450 MPa.

In прецизна опрема, као што су CNC машински алати, зупчаници вретена направљени од 42CrMo могу да раде преко 5.000 сати без деформације. Такође су кључне компоненте у главним вратилима ветротурбина, где су поузданост и дуговечност кључни. У областимажелезнички транспорт и роботика, високофреквентно каљење се користи за побољшање система мењача у брзим возовима и роботима, као и за ојачавање планетарних система ваљкастих вијака

Будући изгледи

Са својом комбинацијом каљене површине и жилавог језгра, високофреквентно каљени зупчаници су незаменљиви у применама са великим оптерећењем, великом брзином и високом прецизношћу. Захваљујући флексибилности процеса, минималном изобличењу и исплативости, остаје преферирано решење у аутомобилској индустрији, енергетској опреми и сектору прецизних машина.

Будући развој ће се фокусирати на:

• Интеграција дигиталних контрола ради даље оптимизације тачности процеса

• Унапређење кратких процеса, еколошки прихватљивих метода за смањење потрошње енергије и емисија