İndüksiyonla Yüzey Sertleştirmenin Kullanım Alanları

İndüksiyonla yüzey sertleştirme, metal parçaların yüzeylerini yüksek sıcaklıkta hızlı bir şekilde ısıtarak ardından hızlı soğutma işlemi uygulayarak yüzeylerini sertleştire bir işlem yöntemidir. Bu yöntem, özellikle aşınmaya, yorgunluğa veya darbelere maruz kalan metal parçaların dayanıklılığını artırmak için kullanılır. Bu yazımızda bu yöntemin nasıl yapıldığını ve kullanım alanlarını ele alacağız.

İndüksiyonla Yüzey Sertleştirme Nedir?

İndüksiyonla yüzey sertleştirme işlemi, malzemelerin yüksek sıcaklıklara çıkarılıp hızla soğutulmasıyla malzemeye sertlik kazandırılan basit bir sertleştirme yöntemidir. Bu işlemle, tüm malzemenin yüzeyini veya belirli bir bölgesini istenilen sertlik seviyesine getirilebilir. Bu sertleştirme yönteminde, malzemenin yüzeyine karbon veya azot eklenmez, bu nedenle elde edilen sertlik değeri malzemenin karbon miktarı ile doğru orantılıdır.

Bu sertleştirme işleminin çalışma süreci ise elektrik kesintisinin uygun bir bakır bobin üzerinden bağlantıları ile başlar. Bu akım, malzeme üzerinde manyetik bir alan oluşturduktan sonra girdap akımını tetikler ve malzemeyi ısıtır. Sertlik derinliği ise uygulanan akımın gücü ve süresi ile kontrol edilir. Ayrıca, malzemenin sıcaklığına ulaşmasında özel bir kimyasal ile hızlı bir şekilde soğutulur, bu ise martenzitik başlatmanın başlatılmasını ve malzemenin sertleşmesini sağlar. Son olarak ise malzemenin istenilen sertliğe dönüştürülmesi veya voltajın düşürülmesi için menevileşme işlemi yapılır.

İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, malzemenin yüzey sertliğinin artırmak ve dayanımının yaymak için yaygın olarak kullanılan endüstriyel bir işlemdir. Bu yöntem, özellikle metal parçalarını artırmak için tercih edilir ve malzemenin kimyasal yapısı üzerinde minimum bir etki yaratır.

Hangi Çelik Türlerinde Kullanılır?

İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, dişliler, şaftlar, akslar, kam lobları, presleme aksamları gibi simetrik parçaların yanı sıra bölgelerin sertleştirmesi gereken parçalarda yaygın olarak kullanılır. Bu parçaların malzemeleri ise genelde şunlardır:

1. Yüksek Karbonlu Çelikler: İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, özellikle yüksek karbonlu çeliklerde etkilidir. Bu çelikler, yüksek sertlik seviyelerine sahip olabilir ve indüksiyon sertleştirme işlemi ile yüzeylerin sertleştirilmesini kolayca sağlayabilir. Bu yüksek karbonlu çelikler, spiral ve yaprak yaylarda, makas ve kesici aletlerde, kepçe dişlilerinde, greyder bıçağında, keserlerde, kazmalarda ve kürekler kullanılır.
2. Alaşımlı Çelikler: İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, alaşımlı çeliklerin sertleştirilmesini gerektiren birçok uygulama için uygundur. Özellikle dövme veya haddeleme ile şekil verilen parçalarda indüksiyon sertleştirme iyi sonuçlar verir. Bu alaşımlı çelikler, enerji, inşaat ve otomotiv endüstrisinde kullanılır.
3. Paslanmaz Çelikler: İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, paslanmaz çelik türleri için serleştirme işlemine uygun olabilir. Bu, paslanmaz çelik parçaların yüzey sertliğini veya dayanıklılığını artırmak için kullanılabileceği anlamına gelir. Bu paslanmaz çelikler, mutfak araç gereçlerinden, tekne imalatına, santral üretiminden, endüstriyel makina parçalarına, araba parçalarında, havacılık ve uzay sanayisine, bina iç ve dış cephesinde, inşaat demirlerinde, aksesuarlarda, makina parçalarında ve günlük hayatımızda karşımıza çıkabilen birçok alanda kullanılır.
4. Dövme Çelikler: Dövme çelikler, indüksiyon sertleştirmenin avantajlarından yararlanmak için uygun olan bir çelik türüdür. Bu işlem sayesinde parçaların mukavemeti artabilir. Bu dövme çelikler, cıvatalar, perçinler, çubuklar, türbin milleri, paralar, madalyalar, dişliler, el aletleri, hava taşıtı parçaları, otomobil parçaları, vb. gibi birçok parçanın imalatında kullanılır.
5. Yüksek Mukavemetli Çelikler: Yüksek mukavemetli çelikler, indüksiyon sertleştirmenin gerektiği birçok uygulama için uygundur. Bu tür çelikler, sertlik ve dayanıklılık kazanmak için bu işlemden geçer. Bu yüksek mukavemetli çelikler, ağır araçlarda, otomobillerin güvenlik parçalarında, vinç imalatında, otomobil koltuklarında, konteynerlerde kullanılır.

İndüksiyonla Yüzey Sertleştirmenin Faydaları

İndüksiyonla yüzey sertleştirme işlemi, birçok endüstriyel uygulama için önemli avantajlar sunan etkili bir işlemdir. İndüksiyonla yüzey sertleştirmenin faydaları aşağıdaki gibidir:

1. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, malzemenin yüzey sertliğini artırır. Bu ise parçaların aşınma, çizilme ve deformasyona karşı dayanıklı olmasını sağlar.
2. İşlem sırasında sertlik derinliği hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Bu ise yüzey sertliğini belirli bir derinlikte yoğunlaştırarak istenen özellikleri elde etmeyi mümkün kılar.
3. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, İşlenen yüzeyin pürüzsüz ve temiz kalmasını sağlar, bu ise ürünün yüzey kalitesini artırır ve son işleme veya kaplama yapılması gereksinimini azaltır.
4. İndüksiyonla yüzey sertleştirme işlemi, diğer geleneksel sertleştirme yöntemlerine göre daha hızlıdır. Bu durum ise üretim verimliliğini artırır.
5. İndüksiyonla sertleştirme işlemi, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek konusunda yüksek derecede güvenilirdir. Bu durum ise parçaların tutarlı kalitede olmasını sağlar.
6. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, malzeme kaybını minimum seviyede tutar. Nedeni ise işlemin sadece yüzeyi etkilemesi ve malzemenin ana yapısına zarar vermemesinden kaynaklanır.
7. İndüksiyonla sertleştirme işlemi, enerjiyi etkili bir şekilde kullanır ve işlem sırasında gereksiz ısı kaybını minimize eder.
8. İndüksiyonla sertleştirme işlemi, farklı malzemelerde ve farklı parça tiplerinde uygulanabilir. Bu ise endüstriler arasında geniş bir uygulama yelpazesi sunar.
9. İndüksiyonla sertleştirme işlemi, işlenen malzemenin temel yapısal özelliklerine dokunmadan, sadece yüzey sertliğini artırır. Bu ise malzemenin mukavemetinin artırırken içsel gerilimlerini minimize eder.
10. İndüksiyonla sertleştirme işlemi, kimyasal atıkların ve aşındırıcı maddelerin kullanımını azaltarak çevre dostu bir işlem sunar.

Çalışma Prensibi

İndüksiyon yüzey serleştirme işlemi, çeliklerin ve alaşımlı çeliklerin yüzey sertliğini artırmak için sıkça kullanılan bir işlemdir. Bu işlem, parçaların bir bakır bobin içine yerleştirilip, ardından bakıra alternatif akım uygulanarak parça sıcaklığının dönüşüm sıcaklığının üzerine çıkmasını sağlar. Bundan sonra ise bakır bobin üzerindeki alternatif akım, manyetik bir alan oluşturarak parçanın dış yüzeyini dönüşüm sıcaklığı üzerine çıkarmak için kullanılır.

Bu manyetik alan sayesinde parçaların yüzeyi ısıtılır ve hemen suya maruz bırakılır. İndüksiyonla yüzey sertleştirme işlemi, belirli bir frekansta ve güç seviyesinde akım besleyen elektromanyetik bir işlem kullanarak bakır indikatör bobini ile gerçekleştirilir.

Bu işlem, çeliklerin dayanıklılığını ve aşınma direncini artırmak için yaygın olarak kullanılır. Bu sayede, yüzey sertliği kontrol edilebilir ve işlem sonucunda parçalar daha dayanıklı hale getirilir.

İşlem Sonrasında Ortaya Çıkabilecek Sorunlar

İndüksiyonla yüzey sertleştirme işlemi sonrasında bazı potansiyel sorunlar ortaya çıkabilir. Eğer bu sorunlar işlem sırasında veya sonrasında dikkatlice yönetilmezse, malzeme kalitesini etkileyebilir. Bu sorunlar aşağıdaki gibidir:

1. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi sırasında hızlı ısınma ve soğutma, malzemede termal gerilmelere yol açabilir. Bu ise yüzeyde çatlakların oluşmasına neden olabilir. Çatlaklar işlem sonrası muayene ile tespit edilmelidir.
2. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi sırasında malzeme ısınır ve soğur, bu da parçanın şeklinde değişikliklere yol açabilir. Özellikle büyük parçalarda veya hassas geometrilere sahip parçalarda deformasyon sorunu ile sıkça karşılaşılır.
3. İşlem sırasında hızlı soğutma nedeniyle yüzeyde soğutma hataları oluşabilir. Bu hatalar ise malzemenin içyapısını etkileyebilir ve dayanıklılığı azaltabilir.
4. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi sonrasında yüzeyde pürüzlülük artabilir. Bu ise son işlem için gereksiz olabilir ve yüzey kalitesini etkileyebilir.
5. İşlem sırasında hassas bir şekilde kontrol edilmeyen sertlik değişiklikleri olabilir. Bu ise belirli bölgelerin istenenden daha sert veya daha yumuşak olmasına neden olabilir.
6. İşlem sonrasında yüzeyde penetrant sıvısı veya diğer kontaminasyonlar kalabilir. Bu ise son işlem veya kaplama süreçlerini olumsuz etkileyebilir.
7. İndüksiyon yüzey sertleştirme işlemi, malzemenin yüzeyini hızlı bir şekilde ısıtıp soğutarak termal gerilmelere yol açar. Bu gerilmeler, parçaların çatlamasına veya deforme olmasına neden olabilir.