Ablauf der Induktivhärtung

Bei konventionellen Härteverfahren wird das komplette Werkstück in Öfen aufgeheizt. Dies dauert relativ lange und bedingt einen mehr oder weniger starken Verzug. Beim Induktivhärten hingegen wird nur der Verschleißbereich erwärmt und rasch wieder abgekühlt. Hierdurch wird ein geringerer Verzug erreicht. Da nur die Randschicht gehärtet wird, bleibt das Bauteil mechanisch flexibler und kann leichter nachgearbeitet oder auch gerichtet werden.

Das Induktivhärten erfolgt auf speziellen Werkzeugmaschinen mit entsprechender Energiequelle (Hoch- oder Mittelfrequenz-Umrichter). Mit diesen Härteanlagen wird die zu härtende Zone, heute meist über CNC-Steuerung, abgefahren. Hiermit werden auch die Härteparameter wie Energieleistung, Haltezeiten, Geschwindigkeiten usw. exakt gesteuert.

Durch einen dem Werkstück angepassten, wassergekühlten Induktor aus Kupfer wird ein Magnetfeld, das durch die Energiequelle erzeugt wird, berührungslos auf das Werkstück übertragen. Der Abstand des Induktors zum Werkstück beträgt hierbei nur wenige Millimeter.

Durch dieses Magnetfeld erwärmt sich das Werkstück im Bereich des Induktors in Sekundenbruchteilen. Nach Erreichen einer materialspezifischen Härtetemperatur (i.d.R. zwischen 820 - 1.050 °C) wird mit einer speziellen Abschreckemulsion unmittelbar wieder heruntergekühlt. Dabei verfeinert sich, vereinfacht gesagt, letztendlich das Materialgefüge und wird somit verschleißfester. Verzichtet man auf das anschließende Abschrecken, kann man bei entsprechend niedrigeren Temperaturen das Induktionsverfahren auch zum partiellen Glühen einsetzen.

Hier wird zum Beispiel ein Kettenrad im Bereich der Zähne induktivgehärtet. Um den Zahnkranz herum sieht man den wassergekühlten Induktor, der das Magnetfeld auf die Verzahnung überträgt und dadurch zum Glühen bringt.

Werkstoffe

Voraussetzung für das Induktivhärten ist die Verwendung eines Stahles, der zur Erreichung der gewünschten Härte genügend Kohlenstoff enthält. Die gebräuchlichsten Werkstoffe sind z.B. C 45, 42 CrMo 4, Cf 53,  C 60, 100 Cr 6, oder aufgekohlte Einsatzstähle wie z.B. 16 MnCr 5. Auch nichtrostende Materialen, wie z.B. 1.4034, 1.4112, 1.4122 sind induktiv härtbar. Eine Liste der oft verwendeten Werkstoffe finden Sie hier.

Die Randhärtetiefen (Rht.) sind abhängig vom Werkstück, dem Abstand des Induktors zum Werkstück und der Frequenz der verwendeten Energiequelle. In der Regel liegen diese mit Hochfrequenzanlagen bei ca. 0,4 - 2,5 mm und Mittelfrequenz bei ca. 1,5 - 8,0 mm. Höhere Tiefen sind (werkstückabhängig) erreichbar.