Visokofrekventno kaljenje je proces površinskog kaljenja koji koristi elektromagnetnu indukciju za brzo zagrijavanje površine zupčanika do njene kritične temperature (obično 800–950°C), nakon čega slijedi trenutno kaljenje u vodi ili ulju. To rezultira martenzitnim kaljenim slojem koji značajno poboljšava tvrdoću površine i otpornost na habanje bez ugrožavanja žilavosti jezgre zupčanika. Kako industrije zahtijevaju veće performanse u kompaktnim primjenama s visokim obrtnim momentom, visokofrekventno kaljeni zupčanici postali su nezamjenjivi u automobilskoj, rudarskoj, energetskoj i preciznoj opremi.

Osnovne prednosti performansi

1. Ultra visoka površinska tvrdoća i otpornost na habanje
Brzim zagrijavanjem površine zuba zupčanika i kaljenjem, formira se očvrsli martenzitni sloj tvrdoće HRC 55–62 (što se obično viđa kod čelika 40Cr ili 42CrMo).

• Otpornost na habanje se poboljšava za preko 50%

• Površinsko habanje je samo 30–50% u poređenju sa konvencionalnim netretiranim zupčanicima

• Idealno za okruženja s visokim trenjem, kao što su teški mjenjači i rudarske mašine

2. Visoka čvrstoća na zamor
Proces kaljenja indukuje tlačni zaostali napon u očvrslom sloju, što potiskuje nastanak i rast površinskih pukotina.

• Granica zamora se povećava za 20–30%

• Na primjer, zupčanici glavnog vratila vjetroturbina izrađeni od 42CrMo čelika mogu postići vijek trajanja od 20 godina.

3. Zadržana jezgrasta žilavost
Samo je vanjski sloj otvrdnut (obično 0,2–5 mm), dok jezgro ostaje duktilno i otporno na udarce.

• Ovo dvostruko svojstvo osigurava i površinsku izdržljivost i otpornost na lomljenje pod udarnim opterećenjima

• Široko se koristi u automobilskim osovinskim zupčanicima i komponentama otpornim na udarce

Prednosti upravljanja procesima

1. Precizno lokalizirano kaljenje
Proces može ciljati pojedinačne zube ili specifična područja na površini zupčanika, što ga čini pogodnim za složene profile poput planetarnih zupčanika i nestandardnih oblika.

• Dubina kaljenja se može podesiti frekvencijom, snagom i vremenom.

• Omogućava tretman specifičan za primjenu uz minimalnu deformaciju

2. Visoka efikasnost i ušteda energije
Cijeli proces traje samo nekoliko sekundi do nekoliko desetina sekundi, smanjujući potrošnju energije za 30% u poređenju s tradicionalnim metodama.

• Kompatibilan s automatiziranim proizvodnim linijama koje koriste robotsko rukovanje

• Dobro prilagođeno za proizvodnju velikih razmjera

3. Niska deformacija
Lokalizirano i brzo zagrijavanje minimizira termalnu distorziju.

• Odstupanje kružnosti može se kontrolisati unutar ≤0,01 mm za precizne zupčanike (npr. zupčanike CNC vretena)

• Dok lasersko kaljenje nudi još manje deformacije, visokofrekventno kaljenje je isplativije i nudi veću fleksibilnost dubine.

Materijalna i isplativa efikasnost

1. Široka kompatibilnost materijala
Primjenjivo na čelike srednjeg i visokog udjela ugljika i legirane čelike sa sadržajem ugljika ≥0,35%, kao što su S45C, 40Cr i 42CrMo.

• Podržava širok spektar primjena industrijske opreme

2. Vrhunski omjer cijene i performansi
Visokofrekventno kaljenje omogućava upotrebu ekonomičnijih materijala (npr. zamjenu 40CrNiMoA), smanjujući troškove materijala za 20-30%.

• Potrebno je manje strojne obrade nakon obrade

• Kraći proizvodni ciklusi poboljšavaju ukupnu efikasnost proizvodnje

Tipične primjene

Visokofrekventno kaljeni zupčanici se široko koriste u više industrija zbog svoje odlične površinske tvrdoće, otpornosti na habanje i zamorne čvrstoće.automobilski sektor, koriste se u mjenjačima izrađenim od čelika 40Cr, koji mogu trajati do 150.000 kilometara, kao i u visokoučinkovitim radilicama motora.teške mašine, ovi zupčanici se primjenjuju u osovinama drobilica u rudarstvu gdje tvrdoća površine dostiže HRC 52, a čvrstoća na savijanje prelazi 450 MPa.

In precizna oprema, kao što su CNC alatne mašine, zupčanici vretena izrađeni od 42CrMo mogu raditi preko 5.000 sati bez deformacije. Oni su također ključne komponente u glavnim osovinama vjetroturbina, gdje su pouzdanost i dugovječnost od ključne važnosti. U oblastimaželjeznički transport i robotikaVisokofrekventno kaljenje se koristi za poboljšanje sistema mjenjača u brzim vozovima i robotima, kao i za jačanje planetarnih sistema valjkastih vijaka.

Budući izgledi

Svojom kombinacijom kaljene površine i žilave jezgre, visokofrekventno kaljeni zupčanici su nezamjenjivi u primjenama s velikim opterećenjima, velikim brzinama i visokom preciznošću. Zahvaljujući fleksibilnosti procesa, minimalnoj distorziji i isplativosti, ostaje preferirano rješenje u automobilskoj industriji, energetskoj opremi i sektorima preciznih mašina.

Budući razvoj će se fokusirati na:

• Integracija digitalnih kontrola za daljnju optimizaciju tačnosti procesa

• Unapređenje kratkih procesa, ekološki prihvatljivih metoda za smanjenje potrošnje energije i emisija