Прочность элементов в особо ответственных стальных конструкциях во многом зависит от состояния узлов. Поверхность деталей играет не последнюю роль. Для придания ей необходимой твердости, стойкости или вязкости проводятся операции термической обработки. Упрочняют поверхность деталей различными методами. Один из них – закалка токами высокой частоты, то есть ТВЧ. Он относится к наиболее распространенным и очень производительным способом во время крупносерийного производства различных конструкционных элементов.
Подобная термообработка применяется как целиком к деталям, так и к отдельным их участкам. В этом случае целью является достижение определенных уровней прочности, тем самым повышая срок эксплуатации и эксплуатационные характеристики.
Технология используется для усиления узлов технологического оборудования и транспорта, а также при закаливании различного инструмента.
Оборудование для выполнения индукционной закалки (ТВЧ)
Индукционная закалка требует специального технологического оборудования, которое включает три основных узла: источник питания – генератор токов высокой частоты, индуктор и устройство для перемещения деталей в станке.
Генератор токов высокой частоты это электрические машины, различающиеся по физическим принципам формирования в них электрического тока.
- Электронные устройства, работающие по принципу электронных ламп, преобразующих постоянный ток в переменный ток повышенной частоты – ламповые генераторы.
- Электромашинные устройства, работающие по принципу наведения электрического тока в проводнике, перемещающихся в магнитном поле, преобразующие трехфазный ток промышленной частоты в переменный ток повышенной частоты – машинные генераторы.
- Полупроводниковые устройства, работающие по принципу тиристорных приборов, преобразующих постоянный ток в переменный ток повышенной частоты – тиристорные преобразователи (статические генераторы).
Генераторы всех видов различаются по частоте и мощности генерируемого тока
Виды генераторов Мощность, кВт Частота, кГц КПД
Ламповые 10 – 160 70 – 400 0,5 – 0,7
Машинные 50 – 2500 2,5 – 10 0,7 – 0,8
Тиристорные 160 – 800 1 – 4 0,90 – 0,95
Поверхностную закалку мелких деталей (иглы, контакты, наконечники пружин) осуществляют с помощью микроиндукционных генераторов. Вырабатываемая ими частота достигает 50 МГц, время нагрева под закалку составляет 0,01-0,001 с.
Газопламенная закалка
Метод применяют при обработке крупных металлоконструкций: деталей станков, узлов электрических машин, прокатных роликов, валов, выполненных из чугуна, углеродистых, низколегированных сталей, материалов с низким содержанием углерода. Преимущества технологии — сохранение чистоты поверхности (на ней отсутствуют следы окислительных процессов) и сравнительно небольшая деформация с сохранением начальной геометрии заготовки.
Газопламенной закалкой могут обрабатываться все углеродистые стали.
Технология
Газоплазменная закалка выполняется в ацетилено-кислородном пламени. Во время нагрева специальной горелкой температура поверхности растет с высокой скоростью. За счет этого сердцевина детали не меняет своих свойств. Толщину поверхностной обработки регулируют изменением скорости перемещения факела и интенсивности подачи газовой смеси. Охлаждение металла производится погружением в быстроохлаждающую жидкость или обработкой под душем.
Параметры процесса
Технология предусматривает использование ацетилено-кислородного пламени температурой +2400…+3100 °С. Глубина закалки чаще всего составляет 2‑4 мм. Твердость сформированного после термической обработки слоя составляет 56 HRC.
Изготовление оборудования самостоятельно
Установка индукционного нагрева большой сложности не составит. Даже тот, кто не имеет опыта, после тщательного изучения справится с поставленной задачей. Перед началом работы нужно запастись следующими необходимыми элементами:
- Инвертор. Его можно использовать от сварочного аппарата, он недорогой и будет необходимой высокой частоты. Изготовить его можно самостоятельно. Но это затратное занятие по времени.
- Корпус нагревателя (для этого подойдет кусок пластиковой трубы, индукционный нагрев трубы в этом случае будет самым эффективным).
- Материал (сгодится проволока диаметром не более семи миллиметров).
- Приспособления для подключения индуктора к сети отопления.
- Сетка для удержания проволоки внутри индуктора.
- Индукционною катушку можно создать из медной проволоки (она должна быть эмалированной).
- Насос (для того, чтобы вода подавалась в индуктор).
Что такое ТВЧ-закалка?
ТВЧ закалка — поверхностное термическое воздействие на сталь, которое проводится при подаче тока высокой частоты. После проведения технологического процесса показатели прочности, твердости увеличиваются, что повышает эксплуатационные характеристики изделия. Технологический процесс состоит из нескольких этапов:
- нагрев до высокой температуры;
- выдержка в одном температурном режиме;
- охлаждение.
Глубина закалки ТВЧ зависит от длительности каждого из этапов.
С помощью оборудования, на котором проводится процесс закалки стали, можно выполнить ТВЧ-пайку. Для этого на рабочую поверхность подаётся ток ещё большей частоты.
Способы закалки ТВЧ
По выполнению нагрева различают индукционную непрерывно-последовательную закалку и одновременную закалку.
Непрерывно-последовательная закалка применяется для длинномерных деталей постоянного сечения (валы, оси, плоские поверхности длинномерных изделий). Нагреваемая деталь перемещается в индукторе. Участок детали, находящийся в определенны момент в зоне воздействия индуктора, нагревается до закалочной температуры. На выходе из индуктора участок попадает в зону спрейерного охлаждения. Недостаток такого способа нагрева – низкая производительность процесса. Чтобы увеличить толщину закленного слоя необходимо увеличить продолжительность нагрева с помощью снижения скорости перемещения детали в индукторе. Одновременная закалка предполагает единовременный нагрев всей упрочняемой поверхности.
Что происходит внутри
Не вдаваясь в особые подробности, следует отметить, что структура закаленной стали бывает трех основных видов: мартенситной, трооститной и сорбитной. От соотношения этих кристаллических образований и зависят механические характеристики
В данном случае неважно, какое из них и каким образом влияет на твердость. Результат зависит от того, насколько прогрет металл и как быстро он охлажден
Таким образом, поверхностная закалка может возникать при повышении температуры верхнего слоя и последующим охлаждением либо в результате отдачи тепла внешней среде (жидкости, чаще всего маслу, воде и рассолу, воздуху или другим агентам), либо за счет частичного ухода его внутрь изделия. При этом полиморфные превращения происходят послойно, в зависимости от степени достижения критической температуры, влияющей на формирование новой кристаллической структуры.
В итоге происходит изменение по следующим зонам:
– Верхняя, подвергшаяся упрочнению.
– Промежуточная, закаленная частично. Ее еще называют зоной термического влияния.
– Область пониженной твердости.
– Внутренняя часть, не подвергшаяся изменениям.
Достоинства и недостатки
Закалка деталей с помощью ТВЧ обладает как достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести следующее:
- После закалки ТВЧ у детали сохраняется мягкой середина, что существенно повышает ее сопротивление пластической деформации.
- Экономичность процесса закалки деталей ТВЧ связана с тем, что нагревается только поверхность или зона, которую необходимо закалить, а не вся деталь.
- При серийном производстве деталей необходимо настроить процесс и далее он будет автоматически повторяться, обеспечивая необходимое качество закалки.
- Возможность точно рассчитать и регулировать глубину закаленного слоя.
- Непрерывно-последовательный метод закалки позволяет использовать оборудование малой мощности.
- Малое время нагрева и выдержки при высокой температуре способствует отсутствию окисления обезуглероживания верхнего слоя и образования окалины на поверхности детали.
- Быстрый нагрев и охлаждение не дают большого коробления и поводок, что позволяет уменьшить припуск на чистовую обработку.
Но индукционные установки экономически целесообразно применять только при серийном производстве, а для единичного производства покупка или изготовление индуктора невыгодно. Для некоторых деталей сложной формы производство индукционной установки очень сложно или невозможно получить равномерность закаленного слоя. В таких случаях применяют другие виды поверхностных закалок, например, газопламенную или объемную закалку.
Введение
Финишной технологической операцией изготовления стальных деталей шестерней является закалка токами высокой частоты (ТВЧ).
В машиностроении принято малое зубчатое колесо называть шестерней, а большое чаще именуют «колесом» зубчатого колеса. Важнейшие параметры зубчатых колес — модуль, шаг, высота зуба, число зубьев и диаметр окружности выступов [1]. На индукционной установке обрабатываются зубчатые колеса с модулем свыше 6 мм, получаемая глубина закаленного слоя составляет примерно 1,6 мм.
В одновитковом индукторе ТВЧ с концентратором осуществляется поверхностная закалка зуба, сердцевина зуба остается «сырой» [2].
Индукционные установки ТВЧ типа «Петра-0501» применяются также с закалкой в кольцевом индукторе.
Поверхностная закалка шестерен с малым модулем, меньше 6 мм, осуществляется в кольцевом индукторе с большим количеством витков.
Состав закалочного комплекса ТВЧ «TESLINE»
- Установка индукционного нагрева на базе IGBT
- Индуктор-спрейер
- Механизм позиционирования детали и индуктора для ТВЧ закалки «А##» Ось вращения – расположение вертикальное
- Перемещение индуктора вдоль детали
- Механизм позиционирования оси индуктора – приводной при помощи джойстика
- Насос с электромагнитным клапаном для подачи закалочной жидкости на спрейер индуктора.
- Насос для откачки закалочной жидкости
- Насос для подачи охлаждающей воды в установку
- Выносной электронный пульт управления
- Кнопочный пульт управления
Комплект технической документации Руководство по эскплуатации
Индуктор для ТВЧ
Индуктор – это обязательная часть каждой установки ТВЧ. Он представляет собой один или несколько витков проводника, в котором создаются высокочастотные электрические колебания – до 5 МГц. Это становится возможным за счет мощного генератора переменного тока. В витки помещают заготовки, выполненные из электропроводящего материала.
Разогревает заготовку электромагнитное излучение, появляющееся после приведения в действие ТВЧ генератора. Система, включающая индуктор и заготовку, – это трансформатор. Индуктор в нем является первичной обмоткой, а заготовка – вторичной. Она замыкается накоротко. Появляющийся между обмотками магнитный поток может замыкаться по воздуху, защитному газу, вакууму, жидкости и пр.
Плоские заготовки можно разместить у торца, а трубчатые – одеть снаружи на спираль индуктора.
Индуктор нагрева заготовок (www.coilfab.com)
Индуктор выполняется и в других формах. Змееобразный используется при нагреве плоских поверхностей, имеющий вид трехлистного клевера – при нагреве уголков, в форме восьмерки – при нагреве зубьев зубчатых колес.
Обычно индуктор ТВЧ для мощных установок делают из медных трубок, которые регулярно охлаждают с помощью воды. Ведь работающие индукторы, через которые протекает большой ток (от сотен до тысяч ампер), сильно нагреваются. Кроме того, они поглощают тепловое излучение от разогретой заготовки. Для того чтобы вода брызгала на заготовку и в одно время с нагревом происходила поверхностная закалка, в медных трубках просверливают отверстия.
Индуктор нагрева внутренней части детали
Индукторы недолго работающих или маломощных установок индукционного нагрева делают из массивного медного провода. Можно для этих целей применять даже обычный изолированный. Ведь такие индукторы ТВЧ не успевают сильно нагреться.
Проектирование индуктора – это одна из самых сложных задач нагрева ТВЧ. При разработке инженеры применяют специальные программные средства. Так удается без ошибок рассчитать и смоделировать проект.
Вариан сложного индуктора (www.coilfab.com)
Для проведения простых операций, которые не подразумевают высокой точности нагрева, допускается использование простых методик, которые разрабатывают сотрудники ВНИИТВЧ.
Чтобы увеличить КПД индуктора ТВЧ, нужно поместить его максимально близко к заготовке – от 2 до нескольких см.
Индуктор для закалки совмещенный со спрейером
Снаружи индуктор обклеивают высокочастотными магнитопроводами (магнитодиэлектриками), то есть небольшими панелями из материалов Fluxtrol или Ferrotron. Так удается уменьшить рассеяние магнитного потока. Fluxtrol и Ferrotron – это мелкодисперсный порошок из магнитного материала, который связан эпоксидной смолой. Эти панельки концентрируют электромагнитное излучение на частотах до 3 МГц и выдерживают температуру до 250 °С. С помощью магнитопровода удается более точно выделить зону ТВЧ нагрева. Заменой панелек иногда выступает феррит или ферритовая крошка, связанная эпоксидной смолой.
Индуктор с Fluxtrol концентраторами (fluxtrol.com)
Меры безопасности при работе
- Основная опасность при работе — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
- Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
- Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.
Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами! Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.
Напечатать
Как выбирается температура
Чтобы провести качественную закалку стальной заготовки, нужно выбрать температурный режим обработки, который зависит от вида обрабатываемого материала:
- Доэвтектоидные стали — содержат менее 0.8% углерода. Во время обработки их разогревают до температуры 850 градусов. После нагрева детали быстро охлаждают. Её погружают в ванную с охлаждающей жидкостью.
- Заэвтектоидные стали — содержат более 0.8% углерода. Разогреваются до температуры 800 градусов. Таким образом происходит неполная закалка.
Особенности индукционного воздействия на металлические поверхности не позволяют обрабатывать стали, процентное содержание углерода в которых не превышает 0.5%. Для завершения технологического процесса нужно устранить возникшее напряжение между сердцевиной и поверхностью изделия. Чтобы сделать это, проводится низкотемпературный отпуск. Заготовка помещается в печь, разогретую до температуры 200 градусов по Цельсию. Когда температура упадёт, изделию дают остыть при комнатной температуре.
Закалка стали (Фото: Instagram / redventru)
Установка для индукционного нагрева ТВЧ
Первая установка индукционного нагрева появилась в 19 веке. Тогда ученым удалось, основываясь на законах Джоуля-Ленца и Фарадея-Максвелла, создать первую плавильную печь, которая могла плавить металл под воздействием токов высокой частоты. Позже нагрев ТВЧ получил более активное распространение и его стали изучать, создавая все новые и новые установки, которые могли бы не только плавить металл при помощи токов высокой частоты, но производили бы и другие виды термообработки, например, закалку ТВЧ, пайку, сварку, ковку, деформацию и т.п. И в ХХ веке удалось получить первые образцы разнообразных установок. Современная установка индукционного нагрева — ТВЧ установка — способна осуществлять практически все виды высокотемпературной обработки металла.
Установка индукционного нагрева – виды обработки
Как уже было упомянуто выше, установка индукционного нагрева с легкостью справится со всеми видами высокотемпературной обработки металлических изделий. Основными задачами, с которыми справляется УИН, являются:
- Пайка ТВЧ. Производиться на предприятиях она стала гораздо чаще с появлением индукционного нагрева, потому что позволяет качественно обработать металл, не нарушая целостности его структуры.
- Плавка металла. Установка индукционного нагрева предназначена для работы со всеми видами металлов. Она отлично справится не только с черными, но и с цветными, и даже с драгоценными металлами.
- Закалка ТВЧ. Чаще всего закалка производится в отношении стальных изделий, которые постоянно подвержены механическому воздействию со стороны внешних факторов. Закалка ТВЧ неоспоримо является качественной и равномерной.
- Ковка, пластика, деформация и т.п. Производятся все эти операции в специальной индукционной установке, которая называется кузнечным нагревателем.
- Термообработка поверхности металла. Чаще всего производится в отношении сварных швов труб для разглаживания остаточного напряжения металла после вмешательства сварочного аппарата в его структуру.
Кроме вышеперечисленных операций установка индукционного нагрева хорошо справится и с другими видами термообработки. Если необходимо нагреть металл, произвести обжиг или отжиг или избавиться от каких-то вредных химических веществ, то установка ТВЧ станет незаменимым помощником.
Установка индукционного нагрева – виды
Установки индукционного нагрева подразделяются на три типа по частоте работе
При выборе частоты работы установки важно обратить внимание — для выполнения каких задач предназначена та или иная установка
- Среднечастотные установки индукционного нагрева – установки, работающие на наиболее низких частотах. Частота работы данного типа индукционных установок колеблется в пределах 0,5 – 20 КГц.
- Среднечастотные установки применяются в тех случаях, когда требуется произвести глубокую закалку детали; для пайки массивных изделий, которая также требует глубины проникновения тепла в деталь; для плавки всех видов металлов.
- Высокочастотные установки индукционного нагрева – это установки, работающие на более высокой частоте, чем среднечастотные, но на меньшей, чем сверхвысокочастотные. Частота работы данного типа индукционных установок 20-40 кГц, а в некоторых случаях доходит и до 30-100 кГц. При этом высокочастотная УИН обладает небольшой глубиной проникновения тепла в металл – не более 3 мм. Высокочастотная индукционная установка является наиболее универсальной, потому что позволяет справляться с большинством операций тепловой обработки металлов.
- Сверхвысокочастотные установки индукционного нагрева – это установки, обладающие самой высокой частотой работы. Частота работы от 100 кГц. Однако глубина проникновения тепла у СВЧ УИН не более 1 миллиметра. Сверхвысокочастотная установка индукционного нагрева чаще всего применяется для осуществления поверхностной закалки ТВЧ, для нагрева небольших заготовок и для пайки тонких и тонкостенных изделий.
Каждая установка индукционного нагрева имеет свою особенность. Если вы не знаете, как подобрать установку индукционного нагрева для своего предприятия, то подготовьте техзадание, исходя из которого, специалисты компании ЭЛСИТ помогут вам подобрать наиболее подходящее оборудование.
Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter
xn--h1afsf5c.xn--p1ai
Индукционная установка ТВЧ для поверхностной закалки крупномодульных зубчатых колес
Индукционные установки ТВЧ применяют для поверхностной закалки при индивидуальной конструкции индуктора [3].
Для закалки зубчатых колес большого диаметра используется метод поверхностной закалки зуба путем перемещения индуктора во впадине между рабочими поверхностями двух соседних зубьев. Индуктор греется ТВЧ, а затем от спрейера (душа) снизу вверх перемещается вдоль зуба колеса. Автоматизация процесса и стабилизация тока индуктора обеспечивают повторяемость качества закаленного слоя колеса. Установка зубчатого колеса больших габаритов и массы, вращение колеса, его подъем, снятие обеспечиваются тельфером.
В состав индукционной нагревательной установки входят преобразователь частоты «Петра-0120» и теплообменная станция «Петра-0305», блок силовых конденсаторов и выходной трансформатор ВЧ с комплектом индукторов охлаждения технической воды от градирни.
Одновитковый индуктор для подобной установки должен обладать большой механической прочностью, выполняться на небольшое действующее напряжение (20–50 В) и обеспечивать протекание большого тока высокой частоты (3–5 кА).
На рис. 1 показана индукционная установка ТВЧ для поверхностной закалки крупномодульных зубчатых колес.
Рис. 1. Индукционная установка «Петра» ТВЧ для поверхностной закалки крупномодульных зубчатых колес
Состав индукционной ТВЧ-установки типа «Петра»:
- станция теплообменная охлаждения «Петра-0395 СТ»;
- преобразователь тиристорный «Петра-0120»;
- блок компенсации электротермических конденсаторов;
- блок согласующий трансформаторный;
- индуктор;
- пульт управления выносной;
- оборудование для перемещения колеса;
- поворотный стол закалочного механизма.
На рис. 2 показан магнитный концентратор при индукционном нагреве для закалки ТВЧ крупномодульных по впадине зубчатых колес с шаблоном зуба.
Рис. 2. Магнитный концентратор индуктора по впадине зуба для поверхностной закалки ТВЧ
Управление механизмом загрузки/выгрузки осуществляется программируемым логическим контроллером. Отображение всех технологических параметров режима нагрева происходит на панели оператора.
Параметры индукционного нагрева
Индукционный нагрев характеризуется тремя параметрами: удельной мощностью, продолжительностью нагрева и частотой тока. Удельная мощность — это мощность переходящая в теплоту на 1 см2 поверхности нагреваемого металла (кВт/см2). От величины удельной мощности зависит скорость нагрева изделия: чем она больше, тем быстрее осуществляется нагрев.
Продолжительность нагрева определяет общее количество передаваемой тепловой энергии, а соответственно и достигаемую температуру
Также важно учитывать частоту тока, так как от нее зависит глубина закаленного слоя. Частота тока и глубина нагреваемого слоя находятся в противоположной зависимости (вторая формула)
Чем выше частота, тем меньше нагреваемый объем металла. Выбирая величину удельной мощности, продолжительность нагрева и частоту тока, можно в широких пределах изменять конечные параметры индукционного нагрева — твердость и глубину закаленного слоя при закалке или нагреваемый объем при нагреве под штамповку.
На практике контролируемыми параметрами нагрева, являются электрические параметры генератора тока (мощность, сила тока, напряжение) и продолжительность нагрева. При помощи пирометров также может фиксироваться температура нагрева металла. Но чаще не возникает необходимости в постоянном контроле температуры, так как подбирается оптимальный режим нагрева, который обеспечивает постоянное качество закалки или нагрева ТВЧ. Оптимальный режим закалки подбирается изменением электрических параметров. Таким образом осуществляют закалку нескольких деталей. Далее детали подвергаются лабораторному анализу с фиксированием твёрдости, микроструктуры, распределения закалённого слоя по глубине и плоскости. При недогреве в структуре доэвтектоидных сталей наблюдается остаточный феррит; при перегреве возникает крупноигольчатый мартенсит. Признаки брака при нагреве ТВЧ такие же, как и при классических технологиях термообработки.
При поверхностной закалке ТВЧ нагрев проводится до более высокой температуры, чем при обычной объемной закалке. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, при очень большой скорости нагрева температуры критических точек, при которых происходит переход перлита в аустенит, повышаются, а во-вторых, нужно, чтобы это превращение успело завершиться за очень короткое время нагрева и выдержки.
Несмотря на то, что нагрев при высокочастотной закалке проводится до более высокой температуры, чем при обычной, перегрева металла не происходит. Так происходит из-за того, что зерно в стали попросту не успевает вырасти за очень короткий промежуток времени. При этом также стоит отметить, что по сравнению с объемной закалкой, твердость после закалки ТВЧ получается выше примерно на 2- 3 единицы HRC. Это обеспечивает более высокую износостойкость и твердость поверхности детали.
Преимущества закалки токами высокой частоты
- высокая производительность процесса
- легкость регулирования толщины закаленного слоя
- минимальное коробление
- почти полное отсутствие окалины
- возможность полной автоматизации всего процесса
- возможность размещения закалочной установки в потоке механической обработки.
Наиболее часто поверхностной высокочастотной закалке подвергают детали, изготовленные из углеродистой стали с содержанием 0,4-0,5% С. Эти стали после закалки имеют поверхностную твердость HRC 55-60. При более высоком содержании углерода возникает опасность появления трещин из-за резкого охлаждения. Наряду с углеродистыми применяются также низколегированные хромистые, хромоникелевые, хромокремнистые и другие стали.
Индукционный нагрев – характеристики
Степень индукционного нагрева зависит от трех параметров – удельная мощность, время нагревания, частота электротока. Мощность определяет время, потраченное на нагрев детали. Соответственно при большем значении времени затрачивается меньше.
Время нагревания характеризуется общим объемом затраченного тепла и развиваемой температурой. Частота, как было сказано выше, определяет глубину проникновения токов и образованного закаливаемого слоя. Эти характеристики имеют обратную зависимость. При увеличении частоты, снижается объемная масса нагретого металла.
Именно данные 3 параметра позволяют в широком диапазоне регулировать степень твердости и глубину слоя, а также объем нагрева.
Практика показывает, что контролируются характеристики генераторной установки (значения напряжения, мощности и силы тока), а также время нагревания. Степень нагревания детали может контролироваться с помощью пирометра. Однако в основном непрерывный контроль температуры не требуется, т.к. существуют оптимальные режимы нагревания ТВЧ, обеспечивающие стабильное качество. Подходящий режим выбирается с учетом измененных электрических характеристик.
После закалки изделие отправляют в лабораторию на исследование. Изучается твердость, структура, глубина и плоскость распределенного закаливаемого слоя.
Поверхностная закалка ТВЧ сопровождается большим нагревом в сравнении с обычным процессом. Объясняется это следующим образом. В первую очередь, высокая скорость повышения температуры способствует увеличению критических точек. Во вторую, необходимо в короткий срок обеспечить завершение превращения перлита в аустенит.
Высокочастотное закаливание, в сравнении с обычным процессом, сопровождается более высоким нагревом. Однако металл не перегревается. Объясняется это тем, что зернистые элементы в стальной структуре не успевают разрастись за минимальное время. Кроме этого объемная закалка имеет прочность ниже до 2-3 единиц. После закалки ТВЧ деталь обладает большей износостойкостью и твердостью.
Выбор температуры
Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.
Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800-850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.
Заэвтектоидные стали нагревают чуть ниже, чем доэвтектоидные, до температуры 750-800°С, то есть производят неполную закалку. Это связано с тем, что при нагреве до этой температуры кроме образования аустенита в расплаве металла остается нерастворенным небольшое количество цементита, обладающего твердостью высшей, чем у мартенсита. После резкого охлаждения аустенит превращается в мартенсит, а цементит остается в виде мелких включений. Также в этой зоне не успевший полностью раствориться углерод образует твердые карбиды.
В переходной зоне при закалке ТВЧ температура близка к переходной, образуется аустенит с остатками феррита. Но, так как переходная зона не остывает так быстро, как поверхность, а остывает медленно, как при нормализации. При этом в этой зоне происходит улучшение структуры, она становится мелкозернистой и равномерной.
После охлаждения на поверхности металла остаются высокие сжимающие напряжения, которые повышают эксплуатационные свойства детали. Внутренние напряжения между поверхностным слоем и серединой необходимо устранить. Это делается с помощью низкотемпературного отпуска — выдержкой при температуре около 200°С в печи. Чтобы избежать появления на поверхности микротрещин, нужно свести к минимуму время между закалкой и отпуском.
Также можно проводить так называемый самоотпуск — охлаждать деталь не полностью, а до температуры 200°С, при этом в ее сердцевине будет оставаться тепло. Дальше деталь должна остывать медленно. Так произойдет выравнивание внутренних напряжений.
Фирма EMA INDUTEC GmbH, существующая с 1946 года, разработала новый процесс, который объединил известные преимущества индукционного нагрева и закалки с преимуществами процесса закалки в прессе. Среди достоинств индукционной закалки: • нагрев осуществляется непосредственно в детали, • отсутствие потерь при передаче, • экономия энергии, • высокий коэффициент использования, • управление процессом быстро и просто контролировать, • отсутствие вредных выбросов. Рассмотрим, как они могут быть дополнены.
Высокопрецизионные требования к деталям
Деформация в процессе закалки При нагреве примерно до 900–950°C проявляются такие неблагоприятные последствия, как:
- различные термические расширения, вызванные различием масс и формы,
- коробление как следствие ассиметричной формы,
- коробление в результате ассиметричных структур закалки,
- расширение из-за большего объема мартенситной структуры (около 1%),
- и, чаще всего, комбинации вышеуказанных факторов;
- и напоследок недопустимо забывать:
- напряжения в детали, возникшие в процессе обработки и изготовления перед процессом закалки.
Все уже предварительно существующие внутренние напряжения высвобождаются в процессе нагрева и закалки, в особенности в тонкостенных деталях. Для того чтобы ликвидировать неизбежно возникающие влияния, необходимы интенсивные по времени и как результат дорогие доработки. Дополнительно усложняющим моментом является тот факт, что все действия по улучшению (такие как шлифовка и правка) приходится выполнять на закаленной поверхности.
Индукционная закалка в заневоленном состоянии (Fixturhärten)
Индукционный процесс закалки на оправке Для того чтобы исключить все эти кажущиеся неизбежными нежелательные воздействия и выполнить актуальные требования, фирма EMA Indutec GmbH уже поставила большое количество установок индукционной закалки, в подавляющем большинстве рассчитанных на кольцевые и цилиндрические детали, как, например, скользящая муфта. Уже представленный на рынке вариант процесса для детали после цементации показан на рис. 1, табл. 1.
Рис. 1. Индуктивная закалка на оправке
Таблица 1. Типичные параметры процесса
Скользящая муфта (16MnCrS5) Закалка и отпуск, закалка оправки включена | |
Мощность | 100 кВт |
Частота | 10 (или 20) кГц |
Время цикла | 60 с (вкл. загрузку) |
Твердость поверхности | 650 … 720 HV1 |
Глубина закалки | 0,3 … 0,6 мм |
Твердость сердцевины | 320 … 420 HV1 |
Точность: | |
Допуск круглости | < 0,05 мм |
Параллельность | < 0,05 мм |
Конусность / Прямоугольность | < 0,05 мм |
Овальная или некруглая скользящая муфта устанавливается на токонепроводящем центрирующем и удерживающем устройстве (шаг 1) и нагревается индукционным способом до температуры закалки ок. 900°C (шаг 2). По достижении температуры следует краткая выдержка для равномерного и гомогенного распределения температуры по детали. Затем в деталь вводится калибрирующая оправка (шаг 3) с последующей немедленной закалкой посредством подачи в большом количестве охлаждающей жидкости на базе полиамида (шаг 4). Шаги с 1 по 4 представляют собой процесс индукционной закалки обрабатываемой детали с горячей посадкой на оправку из высоколегированной стали. Далее следует процесс отпуска: индуктор повторно располагается вокруг скользящей муфты и калибрирующей оправки (шаг 5), и включается питание. Подаваемая величина мощности служит преимущественно для генерации необходимой теплоты отпуска во все еще напрессованной детали (шаг 6). При увеличении температуры происходит минимальное тепловое расширение скользящей муфты. Уже при температуре около 200°C образуется минимальный зазор (шаг 7), который позволяет без какого-либо заметного приложения силы снять скользящую муфту с калибрирующей оправки — усилие пружины при этом более чем достаточно. На прецизионной и высокоточной поверхности калибрирующей оправки, таким образом, не образуется никаких следов истирания или царапин (шаг 8), что, само собой разумеется, существенно увеличивает срок ее службы. В конце всего процесса закалки и отпуска скользящая муфта может быть опять охлаждена до комнатной температуры.
Новый индукционный способ закалки в прессе Новый процесс был разработан для тарельчатых зубчатых колес, но не ограничивается только ими. Все детали, требующие гладких и плоских поверхностей (рис. 2), могут быть, таким образом, в процессе закалки доведены до конечных размеров с высокой степенью точности. В принципе, новая установка работает аналогичным образом, что и обычная (см. выше). Однако дополнительно внизу существует одно неподвижное устройство фиксирования детали (нижний штамп) и верхний штамп, который прижимается к горячей детали и в процессе закалки давит с определенным усилием.
Рис. 2. Нерегулярное тарельчатое колесо Шаги 3 и 4 рисунка 3 предполагают дополнительные устройства фиксации детали (маркированы зеленым цветом).
Рис. 3. Индукционная закалка в заневоленном состоянии тарельчатого (зубчатого) колеса
После закалки (шаг 4) штампы более не нужны, и их отводят — осуществляется процесс индукционного отпуска тем же самым индуктором и источником питания, как и перед этим в процессе закалки (шаги 5 и 6). Параметры процесса и получаемые результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2. Параметры процесса тарельчатого колеса
Тарельчатое колесо (16MnCrS5) Закалка в заневоленном состоянии и отпуск | |
Мощность | 250 кВт |
Частота | 10 кГц |
Время цикла | 4 мин |
Твердость поверхности | 680…780 HV30 |
Глубина закалки | 0,8…1,2 мм |
Твердость сердцевины | 350…480 HV30 |
Точность: | |
Допуск круглости | < 0,03 мм |
Параллельность | < 0,03 мм |
Конусность / Прямоугольность | < 0,05 мм |
Преимущества установки При сопоставлении с традиционным способом закалки в заневоленном состоянии новая установка характеризуется двумя важными и исключительными критериями. 1. В большинстве обычных способов детали подвергаются газовому нагреву в печи с вращающимся подом, затем цементации и в конце в горячем состоянии передаются в пресс. В процессе транспортировки детали охлаждаются в большей или меньшей степени. Как известно, при этом промежуток времени между концом фазы нагрева и первой закалкой чрезвычайно важен для качества получаемых деталей, и в новом способе он существенно сокращен. При известных условиях индуктор в новой установке позволяет восполнить потери при переносе и компенсировать снижение температуры. 2. Также изменена и техника закалки. EMA Indutec GmbH использует четыре независимых друг от друга регулируемых закалочных контура: посредством выходных отверстий нижнего штампа, посредством верхнего штампа, с помощью калибрирующей оправки и дополнительно традиционным душевым закалочным охлаждением снаружи (рис. 4). Эти четыре закалочных опции предоставляют максимально возможную гибкость и позволяют корректировать форму только за счет раздельного регулирования работы форсунок душирования. Само собой, также индивидуально программируются и нормы расхода, и время выдержки. Все форсунки душирования контролируются расходомерами.
Рис. 4. Четыре индивидуально контролируемые системы форсунок
Преимущества технологии Посредством вышеописанной установки и процесса EMA INDUTEC GmbH объединяет преимущества индукционной закалки с преимуществами закалки в заневоленном состоянии:
- процесс может быть интегрирован прямо в линию,
- непрерывный поток в производстве (One-piece flow),
- отсутствие задержки в начале процесса — без задержки нагрева,
- экономия энергии за счет короткого нагрева,
- прекрасная воспроизводимость за счет хорошего регулирования,
- размер детали еще более близок к конечным размерам,
- минимизирование брака,
- минимизирование процессов доработки.
Процесс базируется на работе с деталями после цементации. Таким образом, нет необходимости менять материал (к примеру, на улучшаемую сталь с достаточным содержанием углерода) — допускаемые параметры закалки не нужно изменять. Т. е. процесс настройки менее затратный финансово и по времени по сравнению с полностью новой технологией и деталями, которые изготавливаются из другого материала.
Концепция с кольцевой печью
Установка в соответствии с современным уровнем техники Рис. 5 показывает схему традиционной установки. Основными компонентами являются печь с вращающимся подом для цементации и обычный закалочный пресс для предварительно нагретых деталей. Так как традиционная установка в качестве закалочной среды использует масло, далее в линию должна быть включена моечная машина для последующей очистки деталей. Затем отдельная отпускная печь. Все компоненты установки соединяются транспортной системой.
Рис. 5. Традиционная установка
Индукционная промышленная установка — схема размещения Уже на первый взгляд очевидно, что количество отдельных компонентов установки (рис. 6) заметно сокращено. Остаются только печь с вращающимся подом и новая индукционная установка для закалки в заневоленном состоянии с последующим отпуском. Моечная машина более не нужна, так как индукционная закалка обычно работает с закалочной средой на водной основе так, что не возникает потребности очищать детали после термической обработки. В дополнение можно отказаться от отдельно стоящей печи отпуска. Отпуск интегрирован в новом процессе, как результат, не требуется дополнительная энергия. Индуктор позволяет как нагрев под закалку, так и отпуск без какой-либо переналадки — лишь различается подводимая мощность.
Рис. 6. Индукционная промышленная установка
Рис. 7. Закалочная установка
Вследствие этого сокращается число составных частей установки, а также число систем передачи и, как результат, значительное сокращение источников сбоя и требуемого обслуживания. Сердце нового процесса — модуль, состоящий из индуктора, верхней и нижней фиксации детали, а также калибрующей оправки, может быть интегрирован в (почти) каждую стандартную установку EMA Indutec GmbH (рис. 7). Применение Процесс подходит для следующих деталей:
- скользящие муфты,
- поворотные круги,
- синхронизирующие кольца,
- тарельчатые колеса,
- корпуса сцепления,
- любой тип высокоточных цилиндрических деталей.
Выводы
Представлен полностью новый процесс, который объединяет как преимущества индукционного нагрева и индукционной закалки, так и преимущества закалки в заневоленном (фиксированном) состоянии для изготовления высокоточных деталей с существенно сокращенными или полностью исключенными последующими процессами обработки. Главным компонентом является закалочная машина, оснащенная встроенным устройством закалки в заневоленном состоянии в координации с индукционным нагревом. Индуктивная энергия может использоваться для нагрева детали перед закалкой в прессе, а также для нагрева под отпуск, что гарантирует легкое снятие/вывод калибрирующей оправки без какого-либо ее износа или повреждения поверхности. Комплектная установка отдельно или в производственной линии не требует ни моечной машины, ни отдельной отпускной печи.
Вильфред Гой (Wilfried Goy), Михаил Гаркуша EMA-Indutec GmbH, Германия Petersbergstr. 9, D-65451 Meckesheim Тел.: +49-6226-788-0 Факс: +49-6226-788-100 E-mail www.ema-indutec.com
Литература 1. Heess K. et al., Maß-und Formänderungen infolge Wärmebehandlung, Expert Verlag, Renningen 2007. 2. Benkowsky G. , Induktionserwärmung, Verlag Technik GmbH, Berlin 1990. 3. Schreiner, A.; Irretier, O., Praxishandbuch Härtereitechnik, Vulkan-Verlag, Essen 2013. 4. Nacke, B.; Baake, E., Induktives Erwärmen, Vulkan-Verlag, Essen 2014.
Достоинства и недостатки
Любой метод обработки металлов обладает сильными и слабыми сторонами. Преимущества:
- У изделий, прошедших закалку токами высокой частоты остаётся мягкая середина. Это делает их устойчивее к пластической деформации.
- Глубину закалки можно отрегулировать.
- Металлическая поверхность непродолжительное время подвергается нагреву. Благодаря этому не происходит процессов окисления.
- Возможность обрабатывать изделия различной формы, размера.
- На поверхности заготовок не образуется нагар.
- Минимальное изменение габаритов после проведения технологического процесса. Это позволяет использовать незначительный припуск на готовую деталь.
Недостатки:
- Для работы в мастерской или гараже приобретать оборудование невыгодно, поскольку оно дорого стоит.
- Индукционную установку невозможно создать своими руками.
Станки применяются при серийном производстве износоустойчивых деталей.
Достоинства технологии
- Контролирование режимов;
- Замена легированной стали на углеродистую;
- Равномерный процесс прогрева изделия;
- Возможность не нагревать всю деталь полностью. Снижение энергопотребления;
- Высокая получаемая прочность обработанной заготовки;
- Не происходит процесс окисления, не сжигается углерод;
- Нет микротрещин;
- Отсутствуют коробленые точки;
- Нагрев и закаливание определенных участков изделий;
- Снижение временных затрат на процедуру;
- Внедрение при изготовлении деталей ТВЧ установок в технологические линии.
Таблица №1
параметры | GCK1050 | GCK10120 | GCK10200 | GCQ10300 | GCQ10500 |
Макс. длина вала, мм | 500 | 1200 | 2000 | 3000 | 5000 |
Макс. ход движка, мм | 600 | 1300 | 2100 | 3200 | 5200 |
Макс. Диаметр заготовки, мм | 300 | 400 | 400 | 500 | 600 |
Макс. вес обрабатываемой детали, кг | 50 | 150 | 200 | 400 | 800 |
Скорость движения обрабатываемой детали, мм/с | 1-30 | 1-30 | 1-30 | 1-30 | 1-30 |
Скорость спуска обрабатываемой детали, мм/с | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 |
Скорость вращения главного вала, обор./мин | 1-200 | 1-200 | 1-200 | 1-200 | 1-200 |
Мощность эл. двигателя станка, кВт | 1,5 | 2,5 | 2,5 | 4 | 4 + 1,5 |
Вес станка, кг | 900 | 1600 | 2500 | 3240 | 4000 |
Габариты , мм | 1100х900х2000 | 1720х840х3600 | 1720х840х5300 | 2700х1300х5800 | 3200х1900х7800 |
Индукционная установка
Индукционная установка для термообработки ТВЧ представляет собой высокочастотный генератор и индуктор для закалки ТВЧ. Закаливаемая деталь может располагаться в индукторе или возле него. Индуктор изготовлен в виде катушки, на ней навита медная трубка. Он может иметь любую форму в зависимости от формы и размеров детали. При прохождении переменного тока через индуктор в нем появляется переменное электромагнитное поле, проходящее через деталь. Это электромагнитное поле вызывает возникновение в заготовке вихревых токов, известных как токи Фуко. Такие вихревые токи, проходя в слоях металла, нагревают его до высокой температуры.
Индукционный нагреватель ТВЧ
Отличительной чертой индукционного нагрева с помощью ТВЧ является прохождение вихревых токов на поверхности нагреваемой детали. Так нагревается только наружный слой металла, причем, чем выше частота тока, тем меньше глубина прогрева, и, соответственно, глубина закалки ТВЧ. Это дает возможность закалить только поверхность заготовки, оставив внутренний слой мягким и вязким во избежание излишней хрупкости. Причем можно регулировать глубину закаленного слоя, изменяя параметры тока.
Повышенная частота тока позволяет сконцентрировать большое количество тепла в малой зоне, что повышает скорость нагревания до нескольких сотен градусов в секунду. Такая высокая скорость нагрева передвигает фазовый переход в зону более высокой температуры. При этом твердость возрастает на 2—4 единицы, до 58—62 HRC, чего невозможно добиться при объемной закалке.
Для правильного протекания процесса закалки ТВЧ необходимо следить за тем, чтобы сохранялся одинаковый просвет между индуктором и заготовкой на всей поверхности закаливания, необходимо исключить взаимные прикосновения. Это обеспечивается при возможности вращением заготовки в центрах, что позволяет обеспечить равномерное нагревание, и, как следствие, одинаковую структуру и твердость поверхности закаленной заготовки.
Индуктор для закалки ТВЧ имеет несколько вариантов исполнения:
- одно- или многовитковой кольцевой — для нагрева наружной или внутренней поверхности деталей в форме тел вращения — валов, колес или отверстий в них;
- петлевой — для нагрева рабочей плоскости изделия, например, поверхности станины или рабочей кромки инструмента;
- фасонный — для нагрева деталей сложной или неправильной формы, например, зубьев зубчатых колес.
В зависимости от формы, размеров и глубины слоя закаливания используют такие режимы закалки ТВЧ:
- одновременная — нагревается сразу вся поверхность заготовки или определенная зона, затем также одновременно охлаждается;
- непрерывно-последовательная — нагревается одна зона детали, затем при смещении индуктора или детали нагревается другая зона, в то время как предыдущая охлаждается.
Одновременный нагрев ТВЧ всей поверхности требует больших затрат мощности, поэтому его выгоднее использовать для закалки мелких деталей — валки, втулки, пальцы, а также элементов детали — отверстий, шеек и т.д. После нагревания деталь полностью опускают в бак с охлаждающей жидкостью или поливают струей воды.
Непрерывно-последовательная закалка ТВЧ позволяет закалять крупногабаритные детали, например, венцы зубчатых колес, так как при этом процессе происходит нагрев малой зоны детали, для чего нужна меньшая мощность генератора ТВЧ.
Устройства отображения информации высокого разрешения
Основной вопрос, который возникает у потенциальных зрителей ТВЧ, какое устройство отображения выбрать? Ведь дорогостоящую покупку нужно выбрать так, чтобы она не устарела через год-другой из-за смены технологий или формата вещания, и представляла собой разумный компромисс между размером экрана, качеством изображения и ценой.
В сущности, выбор придется делать между тремя типами устройств: плазменным или жидкокристаллическим дисплеем либо проектором с поддержкой формата высокой четкости (рис. 9).
Рис. 9.
Устройства отображения информации с поддержкой режима Full HD
Окончательное решение всегда остается за покупателем, однако следует иметь в виду, что каждое из перечисленных устройств обладает своими особенностями, достоинствами и недостатками.
Жидкокристаллические дисплеи
На сегодняшний день это, пожалуй, наиболее распространенное устройство отображения телевизионного сигнала высокой четкости. Когда речь заходит о плоских телевизорах, то, как правило, подразумевают жидкокристаллические TFT-панели. В настоящее время они пользуются заслуженной популярностью из-за высокой надежности, относительно невысокой цены и неплохого качества изображения. Еще совсем недавно у покупателя практически не было выбора, поскольку мультимедийные проекторы стоили чрезвычайно дорого, а плазменные дисплеи еще не были столь совершенны, как в настоящее время. Сегодня и плазменные панели, и видеопроекторы избавились от ряда серьезных конструктивных недостатков, так что при непосредственном сравнении с ними TFT-телевизоры по некоторым параметрам даже отстают.
Недостатки TFT-технологии заключаются главным образом в худшей контрастности, которая к тому же зависит от угла обзора. Правда, к дорогим PVA-, MVA- или IPS-матрицам это не относится. Помимо этого большое время отклика (прежде всего, у дешевых моделей) ухудшает впечатление от просмотра динамичных сцен из-за появления смазанного изображения на экране. Для преодоления этих недостатков разработчики современных моделей жидкокристаллических панелей используют 100-герцовую частоту смены кадров и ряд схемотехнических и технологических решений, направленных на улучшение качества изображения.
Плазменные дисплеи
Если вам нужен новый телевизор, то, возможно, наилучшим выбором будет плазменная панель. Прежние недостатки этой технологии, такие как выгорание экрана, большое энергопотребление и шум вентиляторов остались в прошлом.
У плазменных телевизоров не ухудшается четкость картинки в зависимости от угла обзора, а контрастность изображения зачастую на порядок выше, чем у TFT-дисплеев. В настоящее время в магазинах бытовой электроники продаются плазменные панели уже одиннадцатого поколения: при правильной эксплуатации экран у них уже не выгорает, а некоторым моделям не нужны вентиляторы. Все это делает их удачным выбором для использования в составе домашнего кинотеатра.
Видеопроекторы
В то время как классический телевизор представляет собой своего рода центр, вокруг которого выстраивается вся обстановка жилого помещения, проектор предоставляет большую свободу выбора при организации жизненного пространства, ведь его можно с помощью специального кронштейна подвесить к потолку, нужно только выбрать место для установки экрана. Размер изображения по диагонали может достигать нескольких метров, а проблемы с ухудшением контрастности при изменении угла обзора отсутствуют. Однако у проектора есть целый ряд существенных недостатков. Вопервых, это шум вентилятора, так как проекторные лампы разогреваются до очень высоких температур, и охлаждения за счет естественной конвекции воздуха оказывается недостаточно. Во-вторых, проекторные лампы стоят дорого — цена лампы составляет заметную часть цены проектора, а срок службы лампы составляет, в лучшем случае, несколько тысяч часов. Наконец, третья проблема — это проблема яркости светового потока, создаваемого лампой. Если не считать топовых моделей проекторов, способных отображать картинку даже при дневном свете, сегодня нет ни одного устройства, способного воспроизводить в незатемненном помещении изображение приемлемого качества. Это значит, что при просмотре фильмов потребуется закрывать окна шторами и выключать свет.
Сегодня при производстве проекторов используются две разные технологии — LCD и DLP. LCD-проекторы посылают свет на экран через своеобразный слайд, формируемый LCD-матрицей, изображение в DLP-моделях создается при помощи тысяч микроскопических зеркал в DMD-микросхемах. Каждое из них представляет собой один пиксель проецируемого изображения. DLP-проекторы отличаются от LCD более высокой контрастностью изображения и тем, что они не проецируют на экран заметную «решетку». Но DLP-модели значительно дороже LCD-конкурентов. К цене проектора следует добавить стоимость экрана, акустики и внешнего ТВ-тюнера. Наличие проектора в гостиной удобно лишь в том случае, если в другой комнате есть обычный телевизор, который можно периодически включать для просмотра телепередач. Ведь включение проектора на короткое время — довольно хлопотное занятие: нужно задернуть шторы и включить акустическую систему.
Закалка ТВЧ стали — разновидности:
Стационарная ТВЧ закалка.
Она применяется для закалки небольших плоских деталей (поверхностей). При этом положение детали и нагревателя постоянно сохраняется.
Непрерывно-последовательная ТВЧ закалка
. При осуществлении данного вида закалки деталь либо перемещается под нагревателем, либо остается на месте. В последнем случае нагреватель сам движется по направлению детали. Такая ТВЧ закалка подходит для обработки плоских и цилиндрических деталей, поверхностей.
Тангенциальная непрерывно-последовательная ТВЧ закалка
. Ее применяют при нагреве исключительно небольших цилиндрических деталей, которые прокручиваются единожды.
Вы хотите приобрести качественное оборудование для закалки? Тогда обращайтесь в научно-производственную . Мы гарантируем, что каждая выпущенная нами установка ТВЧ для закалки — надежна и высокотехнологична.
Индукционный нагрев различных резцов перед пайкой, закалкой, установка индукционного нагрева IHM 15-8-50
Индукционная пайка, закалка (ремонт) дисковых пил, установка индукционного нагрева IHM 15-8-50
Индукционный нагрев различных резцов перед пайкой, закалкой
Особенности индукционной установки
Установка для ТВЧ закалки является высокочастотным генератором совместно с индуктором. Обрабатываемое изделие располагается как в самом индукторе, так и рядом с ним. Он представляет собой катушку, на которой накручена трубочка из меди.
Переменный электрический ток при прохождении через индуктор создает электромагнитное поле, проникающее в заготовку. Оно провоцирует развитие вихревых токов (токов Фуко), которые проходят в структуру детали и повышают ее температуру.
Главная особенность технологии – проникновение вихревого тока в поверхностную структуру металла.
Повышение частоты открывает возможности для концентрации тепла на малом участке детали. Это увеличивает скорость поднятия температуры и может достигать до 100 – 200 градусов/сек. Степень твердости увеличивается до 4 единиц, что исключено во время объемного закаливания.
Выбор температуры
Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.
Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800—850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.