Vysokofrekvenční kalení je proces povrchového kalení, který využívá elektromagnetickou indukci k rychlému ohřátí povrchu ozubeného kola na jeho kritickou teplotu (obvykle 800–950 °C) a následnému okamžitému kalení ve vodě nebo oleji. Výsledkem je martenzitická kalená vrstva, která výrazně zvyšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení, aniž by byla ohrožena houževnatost jádra ozubeného kola. Vzhledem k tomu, že průmyslová odvětví vyžadují vyšší výkon v kompaktních aplikacích s vysokým točivým momentem, vysokofrekvenčně kalená ozubená kola se stala nepostradatelnou v automobilovém průmyslu, těžebním průmyslu, energetice a přesných zařízeních.

Hlavní výhody výkonu

1. Ultra vysoká povrchová tvrdost a odolnost proti opotřebení
Rychlým zahřátím povrchu zubu ozubeného kola a jeho kalením se vytvoří zpevněná martenzitická vrstva s tvrdostí HRC 55–62 (běžně se vyskytuje u oceli 40Cr nebo 42CrMo).

• Odolnost proti opotřebení se zlepšuje o více než 50 %

• Opotřebení povrchu je pouze 30–50 % ve srovnání s konvenčními neupravenými ozubenými koly

• Ideální pro prostředí s vysokým třením, jako jsou těžké převodovky a těžební stroje

2. Vysoká únavová pevnost
Proces kalení vyvolává v kalené vrstvě tlakové zbytkové napětí, které potlačuje vznik a růst povrchových trhlin.

• Mez únavy se zvyšuje o 20–30 %

• Například ozubená kola hlavního hřídele větrných turbín vyrobená z oceli 42CrMo mohou dosáhnout životnosti 20 let.

3. Zachována houževnatost jádra
Pouze vnější vrstva je kalená (obvykle 0,2–5 mm), zatímco jádro zůstává tvárné a odolné proti nárazu.

• Tato dvojí vlastnost zajišťuje jak povrchovou trvanlivost, tak i odolnost proti lomu při rázovém zatížení

• Široce používané v automobilových nápravových převodech a rázově namáhaných součástech

Výhody řízení procesů

1. Přesné lokalizované kalení
Proces se může zaměřit na jednotlivé zuby nebo specifické oblasti na povrchu ozubeného kola, což je vhodné pro složité profily, jako jsou planetová kola a nestandardní tvary.

• Hloubka kalení je nastavitelná frekvencí, výkonem a časem

• Umožňuje aplikaci specifické ošetření s minimální deformací

2. Vysoká účinnost a úspora energie
Celý proces trvá jen několik sekund až desítek sekund, což ve srovnání s tradičními metodami snižuje spotřebu energie o 30 %.

• Kompatibilní s automatizovanými výrobními linkami využívajícími robotickou manipulaci

• Dobře se hodí pro velkovýrobu

3. Nízká deformace
Lokalizované a rychlé zahřívání minimalizuje tepelnou deformaci.

• Odchylka kruhovitosti může být řízena v rozmezí ≤0,01 mm u přesných ozubených kol (např. ozubená kola CNC vřetena)

• Zatímco laserové kalení nabízí ještě menší deformaci, vysokofrekvenční kalení je nákladově efektivnější a nabízí větší hloubkovou flexibilitu.

Materiálová a nákladová efektivita

1. Široká kompatibilita materiálů
Použitelné pro oceli se středním a vysokým obsahem uhlíku a legované oceli s obsahem uhlíku ≥0,35 %, jako například S45C, 40Cr a 42CrMo.

• Podporuje širokou škálu aplikací průmyslových převodovek

2. Vynikající poměr cena/výkon
Vysokofrekvenční kalení umožňuje použití ekonomičtějších materiálů (např. nahrazení 40CrNiMoA), což snižuje náklady na materiál o 20–30 %.

• Je potřeba méně obrábění po úpravě

• Kratší výrobní cykly zlepšují celkovou efektivitu výroby

Typické aplikace

Ozubená kola kalená vysokofrekvenčním nástřikem se široce používají v mnoha průmyslových odvětvích díky své vynikající povrchové tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a únavové pevnosti.automobilový sektor, používají se v převodových ozubených kolech vyrobených z oceli 40Cr s životností až 150 000 kilometrů, a také ve vysoce výkonných klikových hřídelích motorů. Protěžké strojeTato ozubená kola se používají v hřídelích důlních drtičů, kde tvrdost povrchu dosahuje HRC 52 a únavová pevnost v ohybu přesahuje 450 MPa.

In přesné vybavení, jako jsou CNC obráběcí stroje, mohou vřetenová ozubená kola vyrobená z oceli 42CrMo pracovat více než 5 000 hodin bez deformace. Jsou také klíčovými součástmi hlavních hřídelí větrných turbín, kde je spolehlivost a dlouhá životnost klíčová. V oblastechželezniční doprava a robotikaVysokofrekvenční kalení se používá ke zlepšení převodových systémů ve vysokorychlostních vlacích a robotech, stejně jako k posílení planetových válečkových šroubových systémů.

Výhled do budoucna

Díky kombinaci kaleného povrchu a houževnatého jádra jsou vysokofrekvenčně kalená ozubená kola nenahraditelná ve vysokozátěžových, vysokorychlostních a vysoce přesných aplikacích. Díky své flexibilitě procesu, minimálnímu zkreslení a nákladové efektivitě zůstávají preferovaným řešením v automobilovém průmyslu, energetickém průmyslu a přesných strojích.

Budoucí vývoj se zaměří na:

• Integrace digitálních řídicích prvků pro další optimalizaci přesnosti procesu

• Pokrok v krátkých procesech a ekologických metodách ke snížení spotřeby energie a emisí