Tôi Cao Tần Là Gì? Khi Nào Nên Áp Dụng
Trong gia công cơ khí, nhiều chi tiết cần bề mặt rất cứng để chịu mài mòn, nhưng lõi bên trong vẫn phải dẻo để chịu tải và va đập. Tôi cao tần ra đời để giải quyết chính yêu cầu mâu thuẫn này. Đây là phương pháp xử lý nhiệt bề mặt được sử dụng rộng rãi trong trục, bánh răng, cam và các chi tiết làm việc lặp lại với ma sát cao.
1. Tôi cao tần là gì?
Tôi cao tần là phương pháp tôi bề mặt bằng cảm ứng điện từ, trong đó dòng điện xoay chiều tần số cao tạo ra nhiệt tập trung ở lớp bề mặt của chi tiết thép. Khi bề mặt đạt nhiệt độ tôi, chi tiết được làm nguội nhanh (thường bằng nước hoặc dung dịch làm mát) để tạo tổ chức martensite cứng.
Điểm đặc trưng của tôi cao tần là chỉ lớp bề mặt được tôi cứng, trong khi lõi chi tiết gần như không bị ảnh hưởng nhiệt.
2. Nguyên lý làm cứng bề mặt khi tôi cao tần
Dòng điện cao tần chạy qua cuộn cảm sinh ra từ trường biến thiên. Từ trường này cảm ứng dòng điện xoáy trên bề mặt chi tiết, làm lớp ngoài nóng lên rất nhanh. Do hiệu ứng bề mặt (skin effect), nhiệt tập trung chủ yếu ở lớp ngoài cùng.
Sau khi tôi, lớp bề mặt đạt độ cứng cao, còn lõi giữ nguyên độ dai và khả năng chịu tải. Đây là ưu điểm mà các phương pháp tôi toàn phần không có được.
3. Ưu điểm kỹ thuật của tôi cao tần
Tôi cao tần giúp tăng độ cứng bề mặt đáng kể, thường đạt 50–62 HRC tùy mác thép. Nhờ chỉ tôi bề mặt, biến dạng chi tiết nhỏ, dễ kiểm soát dung sai và ít phải gia công lại.
Ngoài ra, phương pháp này cho phép tôi cục bộ đúng vị trí làm việc, tiết kiệm năng lượng và thời gian so với tôi toàn phần. Độ bền mỏi và khả năng chống mài mòn của chi tiết được cải thiện rõ rệt.
4. Khi nào nên áp dụng tôi cao tần?
Tôi cao tần nên áp dụng cho các chi tiết:
-
Chịu mài mòn bề mặt nhưng vẫn cần lõi dai
-
Làm việc lặp lại với tải thay đổi
-
Yêu cầu độ chính xác hình học cao
-
Chỉ cần làm cứng một số vùng nhất định
Các chi tiết điển hình gồm trục truyền động, bánh răng, cam, then hoa, con lăn, ray dẫn hướng và các bề mặt trượt.
5. Những lưu ý và hạn chế của tôi cao tần
Tôi cao tần chỉ hiệu quả với thép có hàm lượng cacbon phù hợp, thường từ trung bình trở lên. Với thép cacbon thấp, hiệu quả làm cứng sẽ kém nếu không xử lý bổ sung.
Ngoài ra, việc lựa chọn tần số, công suất và thời gian tôi phải đúng kỹ thuật. Nếu kiểm soát không tốt, chi tiết có thể bị nứt bề mặt hoặc độ cứng không đồng đều.
Kết luận
Tôi cao tần là phương pháp xử lý nhiệt bề mặt hiệu quả, giúp chi tiết cứng ngoài – dẻo trong, chống mài mòn tốt và giữ được độ chính xác hình học. Khi được áp dụng đúng điều kiện, tôi cao tần mang lại hiệu quả kỹ thuật và kinh tế rất cao trong cơ khí chế tạo.