Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Călirea oțelurilor cu curenți de înaltă frecvență (HFC) este una dintre metodele comune de suprafață tratament termic, care vă permite să creșteți duritatea suprafeței pieselor de prelucrat. Folosit pentru piese din carbon și oțeluri structurale sau fontă. Călirea prin inducție de înaltă frecvență este una dintre cele mai economice și mai avansate metode de călire din punct de vedere tehnologic. Face posibilă întărirea întregii suprafețe a unei piese sau a elementelor sau zonelor sale individuale care suferă sarcina principală.

În acest caz, sub suprafața exterioară dură întărită a piesei de prelucrat, rămân straturi vâscoase de metal neîntărite. Această structură reduce fragilitatea, crește durabilitatea și fiabilitatea întregului produs și, de asemenea, reduce consumul de energie pentru încălzirea întregii piese.

Tehnologie de întărire de înaltă frecvență

Călirea suprafeței HDTV este un proces de tratament termic pentru a crește caracteristicile de rezistență și duritatea piesei de prelucrat.

Principalele etape ale întăririi suprafeței HDTV sunt încălzirea prin inducție la o temperatură ridicată, menținerea acesteia, apoi răcirea rapidă. Încălzirea în timpul întăririi HDTV se realizează cu ajutorul unui dispozitiv special instalație de inducție. Răcirea se realizează într-o baie cu un lichid de răcire (apă, ulei sau emulsie) sau prin pulverizarea acestuia pe piesa de la instalații speciale de duș.

Selectarea temperaturii

Pentru finalizarea corectă a procesului de întărire, este foarte importantă alegerea corectă a temperaturii, care depinde de materialul utilizat.

Oțelurile bazate pe conținutul de carbon sunt împărțite în hipoeutectoide - mai puțin de 0,8% și hipereutectoide - mai mult de 0,8%. Oțelul cu carbon mai mic de 0,4% nu este întărit din cauza durității scăzute rezultate. Oțelurile hipoeutectoide sunt încălzite ușor peste temperatura transformării de fază a perlitei și feritei în austenită. Acest lucru se întâmplă în intervalul 800-850°C. Apoi piesa de prelucrat se răcește rapid. Când este răcită brusc, austenita se transformă în martensită, care are duritate și rezistență ridicate. Un timp scurt de păstrare face posibilă obținerea de austenită cu granulație fină și martensită cu ac fin boabele nu au timp să crească și rămân mici; Această structură de oțel are duritate mare și, în același timp, fragilitate scăzută.

Otelurile hipereutectoide se incalzesc putin mai jos decat otelurile hipoeutectoide, la o temperatura de 750-800°C, adica se realizeaza o calire incompleta. Acest lucru se datorează faptului că atunci când este încălzită la această temperatură, pe lângă formarea de austenită, o cantitate mică de cementită, care are o duritate mai mare decât martensita, rămâne nedizolvată în topitura metalică. După răcirea rapidă, austenita se transformă în martensită, iar cementitul rămâne sub formă de mici incluziuni. Tot în această zonă, carbonul care nu a avut timp să se dizolve complet formează carburi solide.

În zona de tranziție în timpul călirii de înaltă frecvență, temperatura este apropiată de temperatura de tranziție și se formează austenită cu resturi de ferită. Dar, deoarece zona de tranziție nu se răcește la fel de repede ca suprafața, ci se răcește lent, ca în timpul normalizării. În același timp, structura din această zonă se îmbunătățește, devine cu granulație fină și uniformă.

Supraîncălzirea suprafeței piesei de prelucrat promovează creșterea cristalelor de austenită, care are un efect dăunător asupra fragilității. Subîncălzirea împiedică transformarea completă a structurii ferită-perită în austenită și se pot forma pete neîntărite.

După răcire, pe suprafața metalică rămân tensiuni mari de compresiune, ceea ce mărește proprietățile de performanță ale piesei. Tensiunile interne dintre stratul de suprafață și mijloc trebuie eliminate. Acest lucru se realizează folosind călirea la temperatură joasă - menținerea la o temperatură de aproximativ 200°C într-un cuptor. Pentru a evita apariția microfisurilor la suprafață, este necesar să se minimizeze timpul dintre călire și revenire.

De asemenea, puteți efectua așa-numita auto-călire - răciți piesa nu complet, ci la o temperatură de 200 ° C, în timp ce căldura va rămâne în miezul ei. Apoi piesa trebuie să se răcească încet. Acest lucru va egaliza tensiunile interne.

Instalare cu inducție

Unitatea de tratament termic prin inducție HDTV este un generator de înaltă frecvență și inductor pentru întărirea HDTV. Piesa de călit poate fi amplasată în sau în apropierea inductorului. Inductorul este realizat sub formă de bobină, cu un tub de cupru înfășurat pe el. Poate avea orice formă în funcție de forma și dimensiunea piesei. Când curentul alternativ trece prin inductor, apare un câmp electromagnetic alternativ în acesta, care trece prin piesă. Acest câmp electromagnetic face ca în piesa de prelucrat să apară curenți turbionari cunoscuți sub numele de curenți Foucault. Astfel de curenți turbionari, care trec prin straturi de metal, îl încălzesc la o temperatură ridicată.

O caracteristică distinctivă a încălzirii prin inducție folosind HDTV este trecerea curenților turbionari pe suprafața părții încălzite. În acest fel, numai stratul exterior al metalului este încălzit, iar cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât adâncimea de încălzire este mai mică și, în consecință, adâncimea întăririi HDTV. Acest lucru face posibilă întărirea numai a suprafeței piesei de prelucrat, lăsând stratul interior moale și dur pentru a evita fragilitatea excesivă. Mai mult, puteți regla adâncimea stratului întărit prin modificarea parametrilor actuali.

Frecvența crescută a curentului vă permite să concentrați o cantitate mare de căldură într-o zonă mică, ceea ce crește viteza de încălzire la câteva sute de grade pe secundă. Astfel de de mare vitezăîncălzirea mută tranziția de fază într-o zonă de temperatură mai ridicată. În acest caz, duritatea crește cu 2-4 unități, până la 58-62 HRC, ceea ce nu poate fi realizat cu călirea volumetrică.

Pentru implementarea corectă a procesului de întărire HDTV, este necesar să se asigure că se menține același spațiu între inductor și piesa de prelucrat pe întreaga suprafață de întărire și trebuie evitată atingerea reciprocă. Acest lucru este asigurat, dacă este posibil, prin rotirea piesei de prelucrat în centre, ceea ce permite o încălzire uniformă și, în consecință, aceeași structură și duritate a suprafeței piesei de prelucrat călit.

Inductorul pentru întărirea HDTV are mai multe versiuni:

• inelar cu o singură tură sau cu mai multe ture - pentru încălzirea suprafeței exterioare sau interioare a pieselor sub formă de corpuri de revoluție - arbori, roți sau găuri în ele;
• buclă - pentru încălzirea planului de lucru al produsului, de exemplu, suprafața patului sau marginea de lucru a instrumentului;
• formă - pentru încălzirea părților de formă complexă sau neregulată, de exemplu, dinții roți dintate.

În funcție de forma, dimensiunea și adâncimea stratului de întărire, sunt utilizate următoarele moduri de întărire HDTV:

• simultan - întreaga suprafață a piesei de prelucrat sau o anumită zonă este încălzită simultan, apoi, de asemenea, răcită simultan;
• continuu-secvențial - o zonă a unei piese este încălzită, apoi atunci când inductorul sau piesa este deplasată, o altă zonă este încălzită, în timp ce cea anterioară este răcită.

Încălzirea simultană a întregii suprafețe prin frecvență de înaltă frecvență necesită costuri ridicate putere, deci este mai profitabil să îl folosiți pentru călirea pieselor mici - role, bucșe, știfturi, precum și elemente componente - găuri, gâturi etc. După încălzire, piesa este complet coborâtă într-un rezervor cu lichid de răcire sau pulverizată cu un jet de apă.

Întărirea continuă-secvențială a frecvențelor de înaltă frecvență vă permite să întăriți piesele de dimensiuni mari, de exemplu, coroanele roților dințate, deoarece în timpul acestui proces o zonă mică a piesei este încălzită, ceea ce necesită mai puțină putere a generatorului de înaltă frecvență. .

Piese de răcire

Răcire - secundă etapa importanta procesul de întărire, calitatea și duritatea întregii suprafețe depinde de viteza și uniformitatea acesteia. Răcirea are loc în rezervoare de lichid de răcire sau prin pulverizare. Pentru o întărire de înaltă calitate, este necesar să se mențină o temperatură stabilă a lichidului de răcire și să se prevină supraîncălzirea acestuia. Orificiile din pulverizator trebuie sa fie de acelasi diametru si distantate uniform, astfel se obtine aceeasi structura metalica la suprafata.

Pentru a preveni supraîncălzirea inductorului în timpul funcționării, apa circulă constant prin tubul de cupru. Unele inductori sunt realizate combinate cu un sistem de răcire a piesei de prelucrat. În tubul inductor sunt tăiate găuri prin care apa rece pătrunde în partea fierbinte și o răcește.

Avantaje și dezavantaje

Întărirea pieselor folosind HDTV are atât avantaje, cât și dezavantaje. Avantajele includ următoarele:

• După călirea de înaltă frecvență, piesa păstrează un mijloc moale, ceea ce îi crește semnificativ rezistența la deformarea plastică.
• Eficiența costurilor procesului de întărire a pieselor HDTV se datorează faptului că numai suprafața sau zona care trebuie întărită este încălzită, și nu întreaga piesă.
• La producție în serie piese, trebuie să configurați procesul și apoi acesta se va repeta automat, asigurând calitatea necesară a călirii.
• Abilitatea de a calcula și ajusta cu precizie adâncimea stratului întărit.
• Metoda de călire continuă-secvențială permite utilizarea echipamentelor de putere redusă.
• Un timp scurt de încălzire și menținere la temperatură ridicată contribuie la absența oxidării, la decarburarea stratului superior și la formarea depunerilor pe suprafața piesei.
• Încălzirea și răcirea rapidă nu duc la deformare și deformare mari, ceea ce permite o reducere a permisiunii de finisare.

Dar este fezabil din punct de vedere economic utilizarea instalațiilor de inducție numai pentru producția de masă, iar pentru producția unică, achiziționarea sau fabricarea unui inductor este neprofitabilă. Pentru unele piese cu forme complexe, producția prin inducție este foarte dificilă sau imposibilă obținerea unui strat uniform întărit. În astfel de cazuri, se folosesc alte tipuri de întărire a suprafeței, de exemplu, întărirea cu flacără de gaz sau întărirea volumetrică.

Încălzirea prin inducție este o metodă de încălzire fără contact cu curenți de înaltă frecvență (RFH - încălzire prin radiofrecvență, încălzire prin unde de radiofrecvență) a materialelor conductoare de electricitate.

Descrierea metodei.

Încălzirea prin inducție este încălzirea materialelor prin curenți electrici care sunt induși de un câmp magnetic alternativ. În consecință, aceasta este încălzirea produselor din materiale conductoare (conductoare) de către câmpul magnetic al inductorilor (surse de câmp magnetic alternativ). Încălzirea prin inducție se realizează după cum urmează. O piesă de prelucrat conductoare electric (metal, grafit) este plasată într-un așa-numit inductor, care este una sau mai multe spire de sârmă (cel mai adesea cupru). Curenți puternici de diferite frecvențe (de la zeci de Hz la câțiva MHz) sunt induși în inductor folosind un generator special, în urma căruia apare un câmp electromagnetic în jurul inductorului. Câmpul electromagnetic induce curenți turbionari în piesa de prelucrat. Curenții turbionari încălzesc piesa de prelucrat sub influența căldurii Joule (vezi legea Joule-Lenz).

Sistemul inductor-blank este un transformator fără miez în care inductorul este înfășurarea primară. Piesa de prelucrat este înfășurarea secundară, scurtcircuitată. Fluxul magnetic dintre înfășurări este închis prin aer.

La frecvențe înalte, curenții turbionari sunt deplasați de câmpul magnetic pe care îl generează ei înșiși în straturi subțiri ale suprafeței piesei de prelucrat Δ ​​(efectul de suprafață), în urma căruia densitatea lor crește brusc și piesa de prelucrat se încălzește. Straturile de metal subiacente sunt încălzite datorită conductivității termice. Nu curentul este important, ci densitatea mare de curent. În stratul de piele Δ, densitatea de curent scade de e ori în raport cu densitatea de curent pe suprafața piesei de prelucrat, în timp ce 86,4% din căldură este eliberată în stratul de piele (din degajarea totală de căldură. Adâncimea stratului de piele. depinde de frecvența radiației: cu cât frecvența este mai mare, stratul de piele mai subțire depinde și de permeabilitatea magnetică relativă a materialului piesei de prelucrat.

Pentru fier, cobalt, nichel și aliaje magnetice la temperaturi sub punctul Curie, μ are o valoare de la câteva sute la zeci de mii. Pentru alte materiale (topite, metale neferoase, eutectice lichide cu punct de topire scăzut, grafit, electroliți, ceramică conductoare de electricitate etc.) μ este aproximativ egal cu unitatea.

De exemplu, la o frecvență de 2 MHz, adâncimea pielii pentru cupru este de aproximativ 0,25 mm, pentru fier ≈ 0,001 mm.

Inductorul devine foarte fierbinte în timpul funcționării, deoarece își absoarbe propria radiație. În plus, absoarbe radiația termică din piesa fierbinte. Inductoarele sunt fabricate din tuburi de cupru răcite cu apă. Apa este furnizată prin aspirație - aceasta asigură siguranță în caz de ardere sau altă depresurizare a inductorului.

Aplicație:
Topirea, lipirea și sudarea metalului fără contact ultra-curate.
Obținerea de prototipuri de aliaje.
Îndoirea și tratarea termică a pieselor mașinii.
Fabricarea de bijuterii.
Prelucrarea pieselor mici care pot fi deteriorate de flacăra de gaz sau încălzirea cu arc.
Întărirea suprafeței.
Călirea și tratarea termică a pieselor cu forme complexe.
Dezinfectarea instrumentelor medicale.

Avantaje.

Încălzirea de mare viteză sau topirea oricărui material conductor electric.

Încălzirea este posibilă în atmosferă de gaz protectoare, într-un mediu oxidant (sau reducător), într-un lichid neconductor sau în vid.

Încălzirea prin pereții unei camere de protecție din sticlă, ciment, materiale plastice, lemn - aceste materiale absorb radiațiile electromagnetice foarte slab și rămân reci în timpul funcționării instalației. Se încălzește numai materialul electric conductor - metal (inclusiv topit), carbon, ceramică conductoare, electroliți, metale lichide etc.

Datorită forțelor MHD care apar, are loc amestecarea intensivă a metalului lichid, până la menținerea acestuia în suspensie în aer sau într-un gaz protector - așa se obțin aliaje ultrapure în cantități mici (topirea prin levitare, topirea într-un creuzet electromagnetic) .

Deoarece încălzirea se realizează prin radiație electromagnetică, nu există nicio contaminare a piesei de prelucrat cu produse de ardere a pistolului în cazul încălzirii cu flacără cu gaz sau cu materialul electrodului în cazul încălzirii cu arc. Plasarea probelor într-o atmosferă de gaz inert și viteze mari de încălzire va elimina formarea de calcar.

Ușurință în utilizare datorită dimensiunii reduse a inductorului.

Inductorul poate fi realizat dintr-o formă specială - acest lucru va face posibilă încălzirea uniformă a părților unei configurații complexe pe întreaga suprafață, fără a duce la deformarea sau neîncălzirea locală a acestora.

Este ușor de realizat încălzire locală și selectivă.

Deoarece cea mai intensă încălzire are loc în straturile superioare subțiri ale piesei de prelucrat, iar straturile de dedesubt sunt încălzite mai ușor datorită conductivității termice, metoda este ideală pentru întărirea suprafeței pieselor (miezul rămâne vâscos).

Automatizare ușoară a echipamentelor - cicluri de încălzire și răcire, reglarea și întreținerea temperaturii, alimentarea și îndepărtarea pieselor de prelucrat.

Unități de încălzire prin inducție:

Pentru instalațiile cu frecvențe de funcționare de până la 300 kHz se folosesc invertoare bazate pe ansambluri IGBT sau tranzistoare MOSFET. Astfel de instalații sunt proiectate pentru încălzirea pieselor mari. Pentru încălzirea pieselor mici se folosesc frecvențe înalte (până la 5 MHz, interval de unde medii și scurte), instalațiile de înaltă frecvență sunt construite pe tuburi vidate.

De asemenea, pentru încălzirea pieselor mici, se construiesc instalații de înaltă frecvență folosind tranzistoare MOSFET pentru frecvențe de operare de până la 1,7 MHz. Controlul tranzistorilor și protejarea lor la frecvențe mai înalte prezintă anumite dificultăți, așa că setările de frecvență mai înaltă sunt încă destul de costisitoare.

Inductorul pentru încălzirea pieselor mici este de dimensiuni mici și are inductanță scăzută, ceea ce duce la o scădere a factorului de calitate al circuitului oscilator de lucru la frecvențe joase și o scădere a eficienței și, de asemenea, prezintă un pericol pentru oscilatorul principal (calitatea factorul circuitului oscilator este proporțional cu L/C, un circuit oscilator cu un factor de calitate scăzut este prea bun „pompat” cu energie, formează un scurtcircuit în inductor și dezactivează oscilatorul principal). Pentru a crește factorul de calitate al circuitului oscilator, sunt utilizate două moduri:
- cresterea frecventei de functionare, ceea ce duce la instalatii mai complexe si mai costisitoare;
- utilizarea inserţiilor feromagnetice în inductor; lipirea inductorului cu panouri din material feromagnetic.

Deoarece inductorul funcționează cel mai eficient la frecvențe înalte, aplicație industrialăÎncălzirea prin inducție a fost obținută după dezvoltarea și începerea producției de lămpi puternice generatoare. Înainte de Primul Război Mondial, încălzirea prin inducție avea o utilizare limitată. Ca generatoare s-au folosit apoi generatoare de mașini de înaltă frecvență (lucrări V.P. Vologdin) sau instalații de descărcare cu scântei.

Circuitul generatorului poate fi, în principiu, orice (multivibrator, generator RC, generator cu excitație independentă, diverse generatoare de relaxare), funcționând la o sarcină sub formă de bobină inductor și având o putere suficientă. De asemenea, este necesar ca frecvența de oscilație să fie suficient de mare.

De exemplu, pentru a „taia” un fir de oțel cu diametrul de 4 mm în câteva secunde, este necesară o putere oscilativă de cel puțin 2 kW la o frecvență de cel puțin 300 kHz.

Schema este selectată în funcție de următoarele criterii: fiabilitate; stabilitate la vibrații; stabilitatea puterii eliberate în piesa de prelucrat; ușurință de fabricație; ușurință de configurare; număr minim de piese pentru a reduce costurile; utilizarea unor piese care împreună au ca rezultat o reducere a greutății și dimensiunilor etc.

Timp de multe decenii, un generator inductiv în trei puncte (generator Hartley, generator cu feedback autotransformator, circuit bazat pe un divizor de tensiune în buclă inductivă) a fost folosit ca generator de oscilații de înaltă frecvență. Acesta este un circuit de alimentare paralel cu autoexcitare pentru anod și un circuit selectiv de frecvență realizat pe un circuit oscilant. A fost folosit cu succes și continuă să fie folosit în laboratoare, ateliere de bijuterii, întreprinderile industriale, precum și în practica amatorilor. De exemplu, în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, pe astfel de instalații a fost efectuată întărirea suprafeței rolelor tancului T-34.

Dezavantajele celor trei puncte:

Eficiență scăzută (mai puțin de 40% atunci când utilizați o lampă).

O abatere puternică de frecvență în momentul încălzirii pieselor de prelucrat din materiale magnetice deasupra punctului Curie (≈700C) (modificări μ), care modifică adâncimea stratului de piele și schimbă în mod imprevizibil modul de tratament termic. Atunci când se tratează termic părți critice, acest lucru poate fi inacceptabil. De asemenea, instalațiile HDTV puternice trebuie să funcționeze într-o gamă restrânsă de frecvențe permise de Rossvyazohrankultura, deoarece cu o ecranare slabă sunt de fapt transmițătoare radio și pot interfera cu transmisiile de televiziune și radio, serviciile de coastă și de salvare.

La schimbarea pieselor de prelucrat (de exemplu, una mai mică cu una mai mare), inductanța sistemului inductor-piesă de prelucrat se modifică, ceea ce duce, de asemenea, la o modificare a frecvenței și adâncimii stratului de piele.

La schimbarea inductoarelor cu o singură tură cu cele cu mai multe ture, cu altele mai mari sau mai mici, se modifică și frecvența.

Sub conducerea lui Babat, Lozinsky și alți oameni de știință, au fost dezvoltate circuite generatoare cu două și trei circuite care au o eficiență mai mare (până la 70%) și, de asemenea, mențin mai bine frecvența de funcționare. Principiul funcționării lor este următorul. Datorită utilizării circuitelor cuplate și slăbirii conexiunii dintre ele, o modificare a inductanței circuitului de funcționare nu implică o schimbare puternică a frecvenței circuitului de setare a frecvenței. Transmițătoarele radio sunt proiectate folosind același principiu.

Generatoarele moderne HDTV sunt invertoare bazate pe ansambluri IGBT sau tranzistoare MOSFET puternice, realizate de obicei după un circuit în punte sau semipunte. Funcționează la frecvențe de până la 500 kHz. Porțile tranzistorului sunt deschise folosind un sistem de control cu ​​microcontroler. Sistemul de control, în funcție de sarcina la îndemână, vă permite să țineți automat

A) frecventa constanta
b) putere constantă eliberată în piesa de prelucrat
c) cea mai mare eficienţă posibilă.

De exemplu, atunci când un material magnetic este încălzit deasupra punctului Curie, grosimea stratului de piele crește brusc, densitatea curentului scade și piesa de prelucrat începe să se încălzească mai rău. Proprietățile magnetice ale materialului dispar, de asemenea, și procesul de inversare a magnetizării se oprește - piesa de prelucrat începe să se încălzească mai rău, rezistența la sarcină scade brusc - acest lucru poate duce la „împrăștierea” generatorului și eșecul acestuia. Sistemul de control monitorizează trecerea prin punctul Curie și crește automat frecvența atunci când sarcina scade brusc (sau reduce puterea).

Note.

Dacă este posibil, inductorul trebuie amplasat cât mai aproape de piesa de prelucrat. Acest lucru nu numai că crește densitatea câmpului electromagnetic în apropierea piesei de prelucrat (proporțional cu pătratul distanței), dar crește și factorul de putere Cos(φ).

Creșterea frecvenței reduce brusc factorul de putere (proporțional cu cubul frecvenței).

La încălzirea materialelor magnetice, se eliberează și căldură suplimentară datorită inversării magnetizării, încălzirea lor până la punctul Curie este mult mai eficientă.

La calcularea unui inductor, este necesar să se țină cont de inductanța barelor care conduc la inductor, care poate fi mult mai mare decât inductanța inductorului în sine (dacă inductorul este realizat sub forma unei spire de diametru mic sau chiar și o parte a unei viraj - un arc).

Există două cazuri de rezonanță în circuitele oscilatoare: rezonanța de tensiune și rezonanța curentului.
Circuit oscilator paralel – rezonanța curentului.
În acest caz, tensiunea de pe bobină și de pe condensator este aceeași cu cea a generatorului. La rezonanță, rezistența circuitului dintre punctele de ramificare devine maximă, iar curentul (I total) prin rezistența de sarcină Rн va fi minim (curentul din interiorul circuitului I-1l și I-2s este mai mare decât curentul generatorului).

În mod ideal, impedanța buclei este infinită - circuitul nu atrage curent de la sursă. Când frecvența generatorului se schimbă în orice direcție față de frecvența de rezonanță, impedanța circuitului scade și curentul de linie (I total) crește.

Circuit oscilator serie – rezonanță de tensiune.

Caracteristica principală a unui circuit rezonant în serie este că impedanța sa este minimă la rezonanță. (ZL + ZC – minim). Când reglați frecvența deasupra sau sub frecvența de rezonanță, impedanța crește.
Concluzie:
Într-un circuit paralel la rezonanță, curentul prin bornele circuitului este 0 și tensiunea este maximă.
Într-un circuit în serie, dimpotrivă, tensiunea tinde spre zero, iar curentul este maxim.

Articolul a fost preluat de pe site-ul http://dic.academic.ru/ și revizuit într-un text mai ușor de înțeles pentru cititor de către Prominductor LLC.

Un curent de înaltă frecvență este generat în instalație datorită unui inductor și face posibilă încălzirea unui produs plasat în imediata apropiere a inductorului. Instalația de inducție este ideală pentru călirea produselor metalice. În instalația HDTV puteți programa clar: adâncimea dorită de pătrundere a căldurii, timpul de întărire, temperatura de încălzire și procesul de răcire.

Pentru prima dată, echipamentele de inducție au fost folosite pentru călire după o propunere primită de la V.P. Volodin în 1923. După multe încercări și teste de încălzire de înaltă frecvență, a început să fie folosit pentru călirea oțelului în 1935. Instalațiile de călire de înaltă frecvență sunt de departe cea mai productivă metodă de tratare termică a produselor metalice.

De ce inducția este mai bună pentru întărire

Întărirea de înaltă frecvență a pieselor metalice este efectuată pentru a crește rezistența stratului superior al produsului la deteriorarea mecanică, în timp ce centrul piesei de prelucrat are vâscozitate crescută. Este important de reținut că miezul produsului rămâne complet neschimbat în timpul întăririi de înaltă frecvență.
O instalație de inducție are multe avantaje foarte importante în comparație cu tipurile alternative de încălzire: dacă anterior instalațiile HDTV erau mai voluminoase și mai incomode, acum acest dezavantaj a fost corectat, iar echipamentul a devenit universal pentru tratarea termică a produselor metalice.

Avantajele echipamentelor de inducție

Unul dintre dezavantajele unei unități de întărire prin inducție este incapacitatea de a procesa unele produse cu forme complexe.

Tipuri de călire a metalelor

Există mai multe tipuri de întărire a metalelor. Pentru unele produse, este suficient să încălziți metalul și să-l răciți imediat, în timp ce pentru altele este necesar să îl mențineți la o anumită temperatură.
Sunt următoarele tipuri intarire:

• Călirea staționară: utilizată, de regulă, pentru piese cu o suprafață plană mică. Poziția piesei și a inductorului la utilizarea acestei metode de întărire rămâne neschimbată.
• Călire continuă-secvențială: utilizată pentru călirea produselor cilindrice sau plate. În timpul călirii continuu-secvențiale, piesa se poate deplasa sub inductor sau își poate menține poziția neschimbată.
• Călirea tangenţială a produselor: excelentă pentru prelucrarea pieselor mici care au formă cilindrică. Întărirea tangenţială continuă-secvenţială transformă produsul o dată pe parcursul întregului proces de tratament termic.
• O instalație de călire de înaltă frecvență este un echipament care poate produce călirea de înaltă calitate a unui produs și, în același timp, poate economisi resursele de producție.

Pentru prima dată, V.P a propus călirea pieselor folosind încălzirea prin inducție. Volodin. Acest lucru s-a întâmplat cu aproape un secol în urmă - în 1923. Și în 1935 acest tip Tratamentul termic a fost folosit pentru întărirea oțelului. Popularitatea călirii astăzi este greu de supraestimat - este utilizată în mod activ în aproape toate ramurile ingineriei mecanice, iar instalațiile HDTV pentru călire sunt, de asemenea, la mare căutare.

Pentru a crește duritatea stratului întărit și a crește duritatea în centrul piesei de oțel, este necesar să se utilizeze călirea de înaltă frecvență la suprafață. În acest caz, stratul superior al piesei este încălzit la temperatura de întărire și răcit brusc. Este important ca proprietățile miezului piesei să rămână neschimbate. Deoarece centrul piesei își păstrează duritatea, piesa în sine devine mai puternică.

Cu ajutorul călirii de înaltă frecvență este posibilă întărirea stratului interior al unei piese aliate, se utilizează pentru oțeluri cu carbon mediu (0,4-0,45% C).

Avantajele călirii de înaltă frecvență:

1. Cu încălzirea prin inducție, se schimbă doar partea necesară a piesei, această metodă este mai economică decât încălzirea convențională. În plus, întărirea la frecvență înaltă durează mai puțin timp;
2. Cu întărirea de înaltă frecvență a oțelului, este posibil să se evite apariția fisurilor și, de asemenea, să se reducă riscul de deformare;
3. În timpul încălzirii HDTV, nu se produce arderea carbonului și formarea de calcar;
4. Dacă este necesar, sunt posibile modificări în adâncimea stratului întărit;
5. Folosind întărirea de înaltă frecvență, este posibilă creșterea proprietăți mecanice oţel;
6. La utilizarea încălzirii prin inducție, este posibil să se evite apariția deformărilor;
7. Automatizarea și mecanizarea întregului proces de încălzire este la un nivel înalt.

Cu toate acestea, întărirea de înaltă frecvență are și dezavantaje. Astfel, este foarte problematică procesarea unor piese complexe, iar în unele cazuri încălzirea prin inducție este complet inacceptabilă.

Călirea oțelului de înaltă frecvență - soiuri:

Întărire staționară de înaltă frecvență. Se folosește pentru călirea părților plate mici (suprafețe). În acest caz, poziția piesei și a încălzitorului este menținută în mod constant.

Întărire continuă-secvențială de înaltă frecvență. Când se efectuează acest tip de călire, piesa fie se mișcă sub încălzitor, fie rămâne pe loc. În acest din urmă caz, încălzitorul în sine se mișcă în direcția piesei. Această întărire de înaltă frecvență este potrivită pentru prelucrarea pieselor și suprafețelor plate și cilindrice.

Întărire tangenţială continuă-secvenţială de înaltă frecvenţă. Se folosește la încălzirea exclusivă a pieselor cilindrice mici care sunt rotite o singură dată.

Doriți să achiziționați echipamente de întărire de înaltă calitate? Apoi contactați compania de cercetare și producție „Ambit”. Vă garantăm că fiecare produs pe care îl producem Instalare HDTV pentru călire - fiabil și de înaltă tehnologie.

Încălzirea prin inducție a diferitelor freze înainte de lipire, întărire,
unitate de încălzire prin inducție IHM 15-8-50

Lipirea prin inducție, întărirea (repararea) ferăstrăilor circulare,
unitate de încălzire prin inducție IHM 15-8-50

Încălzirea prin inducție a diferitelor freze înainte de lipire, întărire

Multe piese critice suferă abraziune și sunt expuse simultan la sarcini de șoc. Astfel de piese trebuie să aibă o duritate mare a suprafeței, o rezistență bună la uzură și, în același timp, să nu fie fragile, adică să nu fie distruse de impact.

Duritatea ridicată a suprafeței pieselor, menținând în același timp un miez dur și puternic, este obținută prin întărirea suprafeței.

Din metode moderneÎntărirea la suprafață este cea mai utilizată în inginerie mecanică: întărire când este încălzită curenți de înaltă frecvență (HFC); întărirea la flacără și întărirea electrolitului.

Alegerea uneia sau alteia metode de întărire a suprafeței este determinată de tehnologia și fezabilitate economică.

Întărire prin încălzire cu curenți de înaltă frecvență. Această metodă este una dintre cele mai productive metode de întărire la suprafață a metalelor. Descoperirea acestei metode și dezvoltarea bazelor sale tehnologice aparține talentatului om de știință rus V. P. Vologdin.

Încălzirea de înaltă frecvență se bazează pe următorul fenomen. Când un curent electric alternativ de înaltă frecvență trece printr-un inductor de cupru, în jurul acestuia din urmă se formează un câmp magnetic, care pătrunde în partea de oțel situată în inductor și induce curenți turbionari Foucault în acesta. Acești curenți provoacă încălzirea metalului.

Funcție de încălzire HDTV este că curenții turbionari induși în oțel nu sunt distribuiți uniform pe secțiunea transversală a piesei, ci sunt împinși spre suprafață. Distribuția neuniformă a curenților turbionari duce la încălzire neuniformă: straturile de suprafață se încălzesc foarte repede la temperaturi ridicate, iar miezul fie nu se încălzește deloc, fie se încălzește ușor din cauza conductivității termice a oțelului. Grosimea stratului prin care trece curentul se numește adâncime de penetrare și se notează cu litera δ.

Grosimea stratului depinde în principal de frecvența curentului alternativ, de rezistivitatea metalului și de permeabilitatea magnetică. Această dependență este determinată de formula

δ = 5,03-10 4 rădăcină a (ρ/μν) mm,

unde ρ este rezistivitatea electrică, ohm mm 2 /m;

μ, - permeabilitatea magnetică, gs/e;

v - frecventa, Hz.

Din formulă se poate observa că odată cu creșterea frecvenței, adâncimea de penetrare a curenților de inducție scade. Curentul de înaltă frecvență pentru încălzirea prin inducție a pieselor se obține de la generatoare.

La alegerea frecvenței curente, pe lângă stratul încălzit, este necesar să se țină cont de forma și dimensiunile piesei pentru a obține o întărire a suprafeței de înaltă calitate și a o utiliza economic energie electrica instalatii de inalta frecventa.

Inductoarele de cupru sunt de mare importanță pentru încălzirea de înaltă calitate a pieselor.

Cele mai obișnuite inductori au un sistem de găuri mici în interior prin care este furnizată apă de răcire. Un astfel de inductor este atât un dispozitiv de încălzire, cât și un dispozitiv de răcire. De îndată ce piesa plasată în inductor se încălzește până la temperatura setată, curentul se va opri automat și apa va curge din orificiile inductorului și va răci suprafața piesei cu un spray (duș de apă).

Piesele pot fi încălzite și în inductori care nu au dispozitive de duș. În astfel de inductori, după încălzire, piesele sunt aruncate într-un rezervor de stingere.

Călirea de înaltă frecvență se realizează în principal folosind metode simultane și continuu-secvențiale. Cu metoda simultană, piesa care se întărește se rotește în interiorul unui inductor staționar, a cărui lățime este egală cu suprafața întărită. Când timpul de încălzire specificat expiră, releul de timp oprește curentul de la generator, iar un alt releu, interblocat cu primul, pornește alimentarea cu apă, care iese din orificiile inductorului în jeturi mici, dar puternice și răcește piesa. .

Cu metoda secvențială continuă, piesa este staționară, iar inductorul se mișcă de-a lungul ei. În acest caz, are loc încălzirea secvențială a secțiunii întărite a piesei, după care secțiunea cade sub curentul de apă dintr-un dispozitiv de duș situat la o anumită distanță de inductor.

Părțile plate sunt întărite în inductori în buclă și în zig-zag, iar angrenajele cu un modul mic sunt călite în inductori inel în mod simultan. Macrostructura stratului întărit al unui angrenaj auto cu modul fin din oțel de calitate PPZ-55 (oțel cu întăribilitate redusă). Microstructura stratului întărit este martensită fin sub formă de ac.

Duritatea stratului de suprafață al pieselor întărite prin încălzire de înaltă frecvență este de 3-4 unități H.R.C. mai mare decât duritatea cu călirea volumetrică convenţională.

Pentru a crește rezistența miezului, piesele sunt supuse îmbunătățirii sau normalizării înainte de întărirea cu căldură de înaltă frecvență.

Utilizarea încălzirii de înaltă frecvență pentru întărirea suprafeței pieselor și sculelor de mașini face posibilă reducerea drastică a duratei proces tehnologic tratament termic. În plus, această metodă face posibilă fabricarea de unități mecanizate și automatizate pentru călirea pieselor, care sunt instalate în fluxul general al atelierelor de prelucrare. Ca urmare, nu este nevoie de transportul pieselor la magazine termice speciale și este asigurată funcționarea ritmică a liniilor de producție și a transportoarelor de asamblare.

Întărirea suprafeței la flacără. Această metodă constă în încălzirea suprafeței pieselor de oțel cu o flacără de oxigen-acetilenă la o temperatură cu 50-60°C mai mare decât punctul critic superior. A C 3 , urmată de răcire rapidă cu un duș cu apă.

Esența procesului de întărire la flacără este că căldura furnizată de o flacără de gaz de la arzător către piesa care este întărită este concentrată pe suprafața sa și depășește semnificativ cantitatea de căldură distribuită adânc în metal. Ca urmare a unui astfel de câmp de temperatură, suprafața piesei se încălzește mai întâi rapid până la temperatura de întărire, apoi se răcește, iar miezul piesei rămâne practic neîntărit și nu își schimbă structura și duritatea după răcire.

Călirea la flacără este utilizată pentru a întări și a crește rezistența la uzură a unor piese de oțel atât de mari și grele, cum ar fi arborii cotiți ai preselor mecanice, angrenajele cu module mari, dinții cupelor de excavator etc. Pe lângă piesele din oțel, piese din fontă gri și perlitică. sunt supuse întăririi la flacără, de exemplu ghidaje pentru paturile mașinilor de tăiat metale.

Întărirea la flacără este împărțită în patru tipuri:

a) secvenţial, când pistolul de întărire cu lichid de răcire se deplasează de-a lungul suprafeţei piesei staţionare care se prelucrează;

b) călire cu rotație, în care arzătorul cu lichidul de răcire rămâne staționar, iar piesa care se călit se rotește;

c) secvenţial cu rotaţia piesei, când piesa se roteşte continuu şi de-a lungul ei se deplasează o pistoletă de stingere cu lichid de răcire;

d) local, în care o piesă staționară este încălzită la o temperatură de întărire dată de un arzător staționar, după care este răcită cu un jet de apă.

O metodă de întărire la flacără a unei role, care se rotește cu o anumită viteză, iar arzătorul rămâne staționar. Temperatura de încălzire este controlată cu ajutorul unui miliscop.

În funcție de scopul piesei, adâncimea stratului întărit este de obicei considerată 2,5-4,5. mm.

Principalii factori care influențează adâncimea de călire și structura oțelului care se călit sunt: ​​viteza de mișcare a arzătorului de călire față de piesa care se călit sau piesa raportată la arzător; viteza de eliberare a gazului și temperatura flăcării.

Alegerea mașinilor de călire depinde de forma pieselor, de metoda de călire și de numărul specificat de piese. Dacă aveți nevoie să căliți piese de diferite forme și dimensiuni și în cantități mici, atunci este mai indicat să folosiți mașini de călire universale. Fabricile folosesc de obicei instalații și strunguri speciale.

Pentru călire se folosesc două tipuri de arzătoare: modulare cu un modul de la M10 la M30 și multi-flamare cu vârfuri înlocuibile având o lățime a flăcării de la 25 la 85 mm. Din punct de vedere structural, arzatoarele sunt proiectate in asa fel incat orificiile pentru flacara de gaz si apa de racire sa fie amplasate pe un singur rand, paralel. Apa este furnizată arzătoarelor din rețeaua de alimentare cu apă și servește simultan la întărirea pieselor și la răcirea muștiucului.

Acetilena și oxigenul sunt folosite ca gaze inflamabile.

După întărirea la flacără, microstructura în diferite zone ale piesei este diferită. Stratul intarit capata duritate mare si ramane curat, fara urme de oxidare sau decarburare.

Tranziția structurii de la suprafața piesei la miez are loc fără probleme, ceea ce are mare valoare pentru a crește durabilitatea operațională a pieselor și pentru a elimina complet fenomenele dăunătoare - fisurarea și decojirea straturilor de metal întărit.

Duritatea variază în funcție de structura stratului întărit. Pe suprafața piesei este 56-57 H.R.C., iar apoi scade la duritatea pe care o avea piesa înainte de întărirea suprafeţei. Pentru a asigura calitate superioară călirea, obținerea durității uniforme și rezistența crescută a miezului, piesele turnate și forjate înainte de călirea la flacără sunt supuse recoacerii sau normalizării în conformitate cu modurile obișnuite.

Superficial pentrucalcinare în electrolit. Esența acestui fenomen este că, dacă un curent electric continuu trece prin electrolit, atunci pe catod se formează un strat subțire format din bule minuscule de hidrogen. Din cauza conductibilității electrice slabe a hidrogenului, rezistența la trecerea curentului electric crește foarte mult, iar catodul (partea) este încălzit la o temperatură ridicată, după care este întărit. O soluție apoasă de 5-10% de sodă este utilizată de obicei ca electrolit.

Procesul de întărire este simplu și constă în următoarele. Piesa de întărit este scufundată în electrolit și conectată la polul negativ al unui generator de curent continuu cu o tensiune de 200-220 V iar densitatea 3-4 a/cm2, ca urmare, devine catod. În funcție de ce parte a piesei este supusă întăririi suprafeței, piesa este scufundată la o anumită adâncime. Piesa se încălzește în câteva secunde, iar curentul este oprit. Mediul de răcire este același electrolit. Deci, baia de electroliți servește atât ca cuptor de încălzire, cât și ca rezervor de stingere.