Co je povrchové zpevnění?
Povrchové kalení je proces, který zpevňuje povrchovou vrstvu součásti pomocí fyzikálních nebo chemických metod při zachování houževnatosti jádra. Jeho cílem je zlepšit tvrdost povrchu, odolnost proti opotřebení a odolnost proti únavě, aniž by se výrazně změnily rozměry součásti nebo celkový výkon.
Běžné procesy zahrnují nauhličování, nitridaci, karbonitridaci, indukční kalení a kalení plamenem. Tyto procesy vytvářejí vrstvu s vysokou tvrdostí změnou mikrostruktury povrchu při zachování dobré vnitřní pevnosti a houževnatosti.
Výsledné díly vykazují výrazně zlepšenou odolnost proti opotřebení a životnost a běžně se používají pro díly vystavené třecímu nebo cyklickému zatížení, jako jsou ozubená kola, hřídele, formy a spojovací prvky. 
Nabídka povrchově kalených dílů
Výhody procesu povrchového kalení
Výrazně zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení zesílením povrchové vrstvy dílů.
Udržuje houževnatost jádra, prodlužuje životnost a zlepšuje odolnost proti únavě.
Minimalizuje rozměrové změny po úpravě, takže je vhodný pro přesné díly.
Lze použít pro lokální nebo celkové zpevnění povrchu.
Vhodné pro kombinaci s různými procesy.
Aplikace procesu povrchového kalení
Automobilový průmysl: Ozubená kola, hnací hřídele, vačky, spojovací prvky a součásti zavěšení.
Letectví a kosmonautika: Součásti podvozku, ozubená kola motoru, hnací hřídele a díly pro vysoké zatížení.
Strojírenská výroba: Hřídele, formy, ozubená kola, valivá tělesa a díly odolné proti opotřebení.
Energetické vybavení: Hřídele čerpadel, ventily, součásti turbín a vysoce zatížené nosné díly.
Nástroje a přesné strojní zařízení: Řezné nástroje, měřicí nástroje, valivá tělesa a díly odolné proti opotřebení.
Proces povrchového kalení
Povrchové kalení zpevňuje povrchovou vrstvu dílů fyzikálními nebo chemickými metodami při zachování houževnatosti jádra, zlepšení odolnosti proti opotřebení, odolnosti proti únavě a životnosti. Vhodné pro ozubená kola, hřídele, formy a vysoce zatěžované díly. 
Procesy povrchového kalení obvykle zahrnují následující klíčové kroky:
1. Předběžná úprava:
Čištění, odmašťování a broušení povrchu dílu pro odstranění oxidových vrstev a nečistot, zajištění rovnoměrné vytvrzené vrstvy a zvýšené přilnavosti.
2. Kalení:
V závislosti na procesu se volí metody, jako je nauhličování, nitridace, karbonitridace, indukční kalení nebo kalení plamenem, aby se na povrchu vytvořila vrstva s vysokou tvrdostí při zachování houževnatosti jádra.
3. Následná úprava:
Po ošetření lze provést odstranění pnutí, leštění nebo čištění povrchu, aby se zlepšila rozměrová přesnost, povrchová úprava a odolnost proti korozi, čímž se zajistí stabilní výkon součásti.
Typy procesů povrchového kalení
Nauhličování
Nauhličování zahrnuje zavádění uhlíkových prvků do povrchu oceli při vysokých teplotách, aby se vytvořila vrstva zpevněná vysokým obsahem uhlíku. To výrazně zlepšuje tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení při zachování dobré houževnatosti jádra. Běžně se používá pro ozubená kola a díly hřídele.
Nitridace
Nitridace zahrnuje zavádění dusíkatých prvků do povrchu oceli při středních až nízkých teplotách, aby se vytvořila nitridovaná vrstva s vysokou tvrdostí. Tato vrstva vykazuje vynikající odolnost proti opotřebení a únavě s minimální deformací a je široce používána pro přesné mechanické díly.
Karbonitridování
Karbonitridace současně zavádí uhlík a dusík do povrchu oceli, což vede k rychlé a rovnoměrné vytvrzené vrstvě. Je vhodný pro dávkové zpracování malých až středně velkých dílů, jako jsou spojovací prvky a ozubená kola.
Indukční kalení
Indukční kalení využívá vysokofrekvenční indukční ohřev k rychlému zahřátí a vytvrzení povrchové vrstvy, čímž se vytvoří martenzitická vrstva s vysokou tvrdostí. Oblast ohřevu je regulovatelná a běžně se používá pro hřídele, ozubená kola a lokálně zpevněné díly.
Kalení plamenem
Kalení plamenem dosahuje vytvrzení rychlým ochlazením povrchu po zahřátí plamenem. Vyznačuje se jednoduchým vybavením, vysokou přizpůsobivostí a je vhodný pro velké díly nebo lokalizované povrchové kalení.
Případové studie povrchově kalených dílů:
Časté dotazy k povrchovému kalení
Jak odolný je povrchově tvrzený materiál?
Povrchově tvrzená vrstva je vysoce odolná proti opotřebení a únavě, výrazně prodlužuje životnost dílů. Tloušťka a rovnoměrnost vytvrzené vrstvy určují odolnost součásti proti opotřebení a odolnost proti praskání. Obecně platí, že povrchově kalené díly si mohou zachovat svou funkčnost a mechanické vlastnosti při dlouhodobém používání.
Ovlivňuje povrchové kalení rozměry dílů?
Povrchové kalení typicky pouze mění mikrostrukturu povrchu, přičemž rozměry jádra zůstávají do značné míry nezměněny. Při nauhličování nebo vysokoteplotním kalení však může silná vytvrzená vrstva způsobit mírné rozměrové změny. Složité nebo přesné díly vyžadují kompenzaci tepelného zpracování nebo následnou konečnou úpravu.
Lze povrchové kalení použít pro všechny díly?
Ne všechny díly jsou vhodné pro povrchové kalení. Tenkostěnné nebo na teplo citlivé díly se mohou deformovat nebo utrpět snížení výkonu v důsledku zpracování při vysokých teplotách. Pro tyto díly lze zvolit nízkoteplotní úpravu nebo metody lokalizovaného kalení, aby byly zajištěny rozměry dílu a výkon.
Dají se povrchově kalené díly obrábět?
Vysoká povrchová tvrdost povrchově kalených dílů znemožňuje přímé řezání nebo frézování. Před kalením je obvykle vyžadováno hrubé opracování, po kterém následuje pouze lehké dokončování nebo broušení, aby byla zajištěna rozměrová přesnost.
Které díly jsou vhodné pro indukční kalení?
Indukční kalení je vhodné pro díly vyžadující lokalizované zpevnění a řiditelný vysokofrekvenční ohřev, jako jsou hřídele, ozubená kola a hřebeny. Tento proces nabízí rychlý ohřev, umožňuje lokalizované zpracování, zabraňuje celkové deformaci, je vysoce účinný a je vhodný pro hromadnou výrobu.
