Visokofrekventno kaljenje je proces površinskog kaljenja koji koristi elektromagnetsku indukciju za brzo zagrijavanje površine zupčanika na kritičnu temperaturu (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 okretnim 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, stvara se otvrdnuti martenzitni sloj tvrdoće HRC 55–62 (uobičajeno kod čelika 40Cr ili 42CrMo).

• Otpornost na habanje poboljšava se za više od 50%

• Površinsko trošenje je samo 30–50% u usporedbi s konvencionalnim neobrađenim zupčanicima

• Idealno za okruženja s visokim trenjem kao što su teški mjenjači i rudarski strojevi

2. Visoka čvrstoća na zamor
Proces kaljenja inducira tlačno zaostalo naprezanje u očvrsnutom sloju, što potiskuje nastanak i rast površinskih pukotina.

• Granica umora povećava se za 20–30%

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

3. Zadržana žilavost jezgre
Samo je vanjski sloj otvrdnut (obično 0,2–5 mm), dok jezgra ostaje duktilna i otporna na udarce.

• Ovo dvostruko svojstvo osigurava i površinsku trajnost i otpornost na lom pod udarnim opterećenjima

• Široko se koristi u automobilskim osovinskim zupčanicima i komponentama opterećenim udarom

Prednosti upravljanja procesima

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

• Dubina kaljenja se može podesiti frekvencijom, snagom i vremenom

• Omogućuje tretman specifičan za primjenu s minimalnom deformacijom

2. Visoka učinkovitost i ušteda energije
Cijeli proces traje samo nekoliko sekundi do desetaka sekundi, smanjujući potrošnju energije za 30% u usporedbi s tradicionalnim metodama.

• Kompatibilno s automatiziranim proizvodnim linijama koje koriste robotsko rukovanje

• Dobro prilagođeno za proizvodnju velikih razmjera

3. Niska deformacija
Lokalizirano i brzo zagrijavanje minimizira toplinska izobličenja.

• Odstupanje kružnosti može se kontrolirati 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 učinkovitost

1. Široka kompatibilnost materijala
Primjenjivo na srednje i visokougljične čelike i legirane čelike s udjelom ugljika ≥0,35%, kao što su S45C, 40Cr i 42CrMo.

• Podržava širok raspon primjena industrijske opreme

2. Vrhunski omjer cijene i kvalitete
Visokofrekventno kaljenje omogućuje korištenje ekonomičnijih materijala (npr. zamjenu 40CrNiMoA), smanjujući troškove materijala za 20–30%.

• Potrebno je manje strojne obrade nakon obrade

• Kraći proizvodni ciklusi poboljšavaju ukupnu učinkovitost proizvodnje

Tipične primjene

Visokofrekventno kaljeni zupčanici se široko koriste u više industrija zbog svoje izvrsne površinske tvrdoće, otpornosti na habanje i čvrstoće na umor.automobilski sektor, koriste se u mjenjačima izrađenim od čelika 40Cr, koji mogu trajati do 150 000 kilometara, kao i u visokoučinkovitim radilicama motora. Zateška mehanizacija, ovi zupčanici se primjenjuju u osovinama rudarskih drobilica gdje tvrdoća površine doseže HRC 52, a čvrstoća na savijanje prelazi 450 MPa.

In precizna oprema, kao što su CNC alatni strojevi, zupčanici vretena izrađeni od 42CrMo mogu raditi više od 5000 sati bez deformacije. Također su ključne komponente u glavnim osovinama vjetroturbina, gdje su pouzdanost i dugovječnost ključni. U područjimaželjeznički promet i robotikaVisokofrekventno kaljenje koristi se za poboljšanje sustava mjenjača u brzim vlakovima i robotima, kao i za jačanje planetarnih vijčanih sustava.

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, minimalnom izobličenju i isplativosti, ostaje preferirano rješenje u automobilskoj industriji, energetskoj opremi i sektorima preciznih strojeva.

Budući razvoj će se usredotočiti na:

• Integriranje digitalnih kontrola za daljnju optimizaciju točnosti procesa

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