Пресса

Пресса |

Индуктивная закалка рулевых шестерен: быстрый процесс – высокое качество обработки деталей

Steering pinion after the hardening process
This machining area of a MIND 750 hardening machine has been fitted with a rotary indexing table.
Induction hardening: steering pinions and many other toothed components are suitable for this highly effective process.
3-D CAD software is essential for developing the inductors. The tool is tailored with micrometer-precision to the workpiece.
This example shows the benefits of SDF technology – contour-accurate hardening from tooth head to tooth foot.
eldec’s MIND technology: Induction hardening

Стандартизация производственных процессов на сегодняшний день является важнейшим трендом автомобилестроения: унифицированные и идеально сконфигурированные под конкретные условия производственные участки гарантируют, что на разных предприятиях процесс обработки будет протекать единообразно и, в то же время,  с наивысшей эффективностью. Современный производственный процесс должен гибко адаптироваться под изготовление различных деталей и компонентов – эта тенденция в настоящее время характерна для всего машиностроения в целом. «Коробочные решения» в рассматриваемом случае не позволят решить задачу с требуемой высокой эффективностью. Какие же концепции производственных установок позволят адекватно реагировать на сложившуюся ситуацию? Рассмотрим это на примере индукционной закалки деталей «рулевая шестерня». Производственное предприятие eldec, входящее в состав группы EMAG, разрабатывает и поставляет высокоточные установки автоматической индукционной закалки, использование которых позволяет полностью интегрировать процесс закалки в технологическую цепочку и автоматическую линию по обработке деталей.Крупные производители автокомпонентов ежегодно производят миллионы рулевых шестерен – ведь эта деталь используется практически во всех автомобильных рулевых системах – она обеспечивает передачу рулевого усилия на рулевой механизм и, в итоге, на колеса, причем этот процесс в ходе жизненного цикла автомобиля повторяется миллионы раз. В конечном итоге, стабильность этой детали (и ее материала) имеет исключительно важное значение, именно поэтому в процессе обработки невозможно избежать закалки. В то же время, сам процесс закалки деталей в условиях крупносерийного производства зачастую представляет собой серьезную проблему, поскольку требует дополнительных усилий по организации логистики – многие производители не располагают собственными мощностями для термообработки и вынуждены производить закалку «на стороне». Соответствующий субконтрактор берет на себя задачи по термической обработке, что приводит к дополнительным затратам и усилиям по планированию и согласованию операций производственного процесса. 
Закалка меньше чем за секундуНа этом фоне технология, предлагаемая фирмой eldec, обладает существенными преимуществами. Дочернее предприятие группы EMAG, расположенное в городе Дорнштеттен, разрабатывает, производит и поставляет заказчикам по всему миру высокоэффективные решения в области индукционного нагрева, используемые в самых различных отраслях промышленности. В качестве технологической альтернативы цементации индукционная закалка не только является более быстрой и энергоэффективной – закалочные установки eldec также идеально подходят для условий серийного производства и легко встраиваются в состав автоматических производственных линий. Основной предпосылкой для столь успешной интеграции является высокая скорость процесса индукционной закалки. В то время, как в ходе цементации рулевая шестерня должна в течение нескольких часов подвергаться нагреву, индукционный процесс длится менее секунды. Поступление теплоты в деталь осуществляется за счет индукции от вихревых токов. При этом производится нагревание только тех областей детали, которые подвергаются закалке – поверхностного слоя толщиной в несколько миллиметров. „Это является главной предпосылкой для такой рекордно высокой скорости обработки “, объясняет Штефан Рехтачек, эксперт отдела технических продаж предприятия eldec. „Для достижения требуемого режима воздействия мы с прецизионной точностью регулируем частоту, с которой вихревые токи действуют на деталь.“Технология SDF улучшает качество обработки деталейИменно при обработке рулевых шестерен особенно явно проявляется еще одна инновационная разработка eldec: генераторы для синхронного двухчастотного процесса закалки SDF (Simultaneous-Dual-Frequency). В ходе закалки с использованием процесса SDF на деталь воздействуют токи двух различных частот – в то время как среднечастотные токи более эффективно нагревают более глубокие слои шестерни (прежде всего, основания зубьев), высокие частоты обеспечивают быстрый нагрев вершины зуба. Результатом такого комбинированного воздействия различных частот в процессе SDF является абсолютно равномерная глубина слоя и температура нагрева. Таким образом, даже для крупномодульных зубчатых венцов, удается достигать единой высокой равномерности закаленного слоя. „Мы осуществляем точную адаптацию требуемого источника энергии к конструкции детали. В данном случае не существует стандартных решений. В то же время концепция наших генераторов очень гибкая, что позволяет производить их адаптацию к конструкции конкретных деталей с очень высокой точностьюt“, уточняет господин Рехтачек.   
Технологии закалки «из одних рук»То же самое можно сказать и о закалочных установках серии „MIND“. Эта аббревиатура означает «Modular Induction» – конфигурация конкретной установки точно подбирается, в зависимости от: типоразмера детали, требуемой схемы закаленного слоя, объема выпуска деталей. За счет принципа построения системы из стандартных «блоков», все установки собираются из проверенных в работе модулей – таким образом удается обеспечить высокую стабильность работы установок, кроме того, предлагаемая технология обладает очень хорошим соотношением «цена-качество». Ну и не в последнюю очередь стоит также заметить, что изготовление индукторов осуществляется в полном соответствии с предписаниями и деталями заказчика. Конструирование электродов производится на программном обеспечении 3D-CAD с точностью до микрометров, с учетом конструкции обрабатываемых деталей. „На выходе мы предлагаем нашим заказчикам решение, полностью адаптированное под их потребности, в том числе и по степени автоматизации – в случае необходимости мы готовы предложить и поставить роботизированную систему. Вся система закалки целиком может без проблем интегрироваться в производственные линии, осуществляющие сначала предварительную обработку до закалки, а затем «твердую» обработку уже закаленных деталей“, объясняет Штефан Рехтачек.  – В конечном итоге изготовление рулевых шестерен от заготовки до готовой детали  будет полностью осуществляться в ходе единого многоступенчатого процесса, включающего также токарные и шлифовальные станки от других предприятий, входящих в группу EMAG, а заказчики-автопроизводители получают комплексное решение «под ключ».В центре внимания – качество обработки При крупносерийном производстве детали, отвечающей за безопасность движения, очень важное значение имеет гарантировано высокое качество обработки и стабильность сохранения размерной точности, обеспечиваемые закалочными установками серии MIND. Максимальное расширение рулевой шестерни при использовании технологии закалки eldec составляет 0,2 мм. Для процесса закалки эта величина крайне мала и, к тому же, она может стабильно воспроизводиться – это является очень важным преимуществом при переносе всего производства на вновь открываемые заводы, например, в Азию или Южную Америку. „К нам часто обращаются предприятия, которым требуется необычайно высокое качество обработки для их деталей. Мы практически всегда можем им гарантировать выполнение всех их требований – для этого мы поставляем им закалочные установки, точно настраиваемые на решение задач заказчика и характеризующиеся высокой экономической эффективностью эксплуатации. Со всеми этими преимуществами мы снова и снова добиваемся успеха на нашем рынке“, говорит в завершение господин Рехтачек.