Endurecimiento superficial con tvc. Equipo para el endurecimiento de tvch
El calentamiento por inducción se produce al colocar la pieza de trabajo cerca de un conductor de corriente eléctrica alterna llamado inductor. Al pasar por la corriente del inductor alta frecuencia(HFC) se crea un campo electromagnético y, si un producto metálico se encuentra en este campo, entonces se excita una fuerza electromotriz en él, lo que hace que una corriente alterna de la misma frecuencia pase a través del producto como la corriente del inductor.
Así, se induce un efecto térmico que provoca que el producto se caliente. La potencia calorífica P, liberada en la parte calentada, será igual a:
donde K es un coeficiente que depende de la configuración del producto y el tamaño del espacio formado entre las superficies del producto y el inductor; Iin - fuerza actual; f - frecuencia actual (Hz); r - resistividad eléctrica (Ohm · cm); m - permeabilidad magnética (H / E) del acero.
El proceso de calentamiento por inducción está significativamente influenciado por un fenómeno físico llamado efecto de superficie (piel): la corriente se induce principalmente en las capas superficiales y, a altas frecuencias, la densidad de corriente en el núcleo de la pieza es baja. La profundidad de la capa calentada se estima mediante la fórmula:
El aumento de la frecuencia de la corriente le permite concentrar una potencia significativa en un pequeño volumen de la pieza de trabajo calentada. Debido a esto, se realiza un calentamiento a alta velocidad (hasta 500 C / seg).
Parámetros de calentamiento por inducción
El calentamiento por inducción se caracteriza por tres parámetros: potencia específica, duración del calentamiento y frecuencia de corriente. La potencia específica es la potencia convertida en calor por 1 cm2 de la superficie del metal calentado (kW / cm2). La velocidad de calentamiento del producto depende del valor de la potencia específica: cuanto mayor es, más rápido se realiza el calentamiento.
El tiempo de calentamiento determina la cantidad total de energía térmica transferida y, por tanto, la temperatura alcanzada. También es importante tener en cuenta la frecuencia de la corriente, ya que de ella depende la profundidad de la capa endurecida. La frecuencia de la corriente y la profundidad de la capa calentada están en la relación opuesta (segunda fórmula). Cuanto mayor sea la frecuencia, menor será el volumen de metal calentado. Al elegir el valor de la potencia específica, la duración del calentamiento y la frecuencia de la corriente, es posible variar los parámetros finales del calentamiento por inducción dentro de un amplio rango: la dureza y la profundidad de la capa endurecida durante el enfriamiento o el volumen calentado durante el calentamiento para el estampado.
En la práctica, los parámetros de calentamiento controlados son los parámetros eléctricos del generador de corriente (potencia, corriente, voltaje) y la duración del calentamiento. Con la ayuda de pirómetros, también se puede registrar la temperatura de calentamiento del metal. Pero más a menudo no es necesario un control de temperatura constante, ya que se selecciona el modo de calentamiento óptimo, que asegura una calidad constante de endurecimiento o calentamiento de HFC. El modo de endurecimiento óptimo se selecciona cambiando los parámetros eléctricos. De esta forma se endurecen varias piezas. Además, las piezas se someten a análisis de laboratorio con la fijación de la dureza, microestructura, distribución de la capa endurecida en profundidad y plano. Cuando se subenfría, se observa ferrita residual en la estructura de los aceros hipoeutectoides; cuando se sobrecalienta, se produce martensita acicular gruesa. Los signos de defectos cuando la HDTV se calienta son los mismos que cuando tecnologías clásicas tratamiento térmico.
Durante el endurecimiento de la superficie con HFC, el calentamiento se lleva a cabo a una temperatura más alta que durante el endurecimiento a granel convencional. Esto se debe a dos razones. En primer lugar, a una velocidad de calentamiento muy alta, aumentan las temperaturas de los puntos críticos en los que se produce la transición de la perlita a la austenita y, en segundo lugar, es necesario que esta transformación tenga tiempo para completarse en un tiempo de calentamiento y mantenimiento muy corto.
A pesar de que el calentamiento durante el enfriamiento rápido de alta frecuencia se lleva a cabo a una temperatura más alta que durante el enfriamiento normal, el metal no se sobrecalienta. Esto se debe al hecho de que el grano en el acero simplemente no tiene tiempo de crecer en un período de tiempo muy corto. También debe tenerse en cuenta que, en comparación con el temple por volumen, la dureza después del endurecimiento con HFC es más alta en aproximadamente 2-3 unidades de HRC. Esto proporciona una mayor resistencia al desgaste y dureza superficial de la pieza.
Ventajas del temple de alta frecuencia
- alta productividad del proceso
- facilidad para ajustar el grosor de la capa endurecida
- deformación mínima
- ausencia casi completa de escoria
- la capacidad de automatizar completamente todo el proceso
- la posibilidad de colocar una unidad de endurecimiento en el flujo de mecanizado.
Muy a menudo, las piezas hechas de acero al carbono con un contenido de 0,4-0,5% C. se someten a un endurecimiento superficial de alta frecuencia.Estos aceros, después del temple, tienen una dureza superficial de HRC 55-60. Con contenidos de carbono más altos, existe el riesgo de agrietamiento debido a un enfriamiento repentino. Junto con el acero al carbono, también se utilizan aceros de cromo de baja aleación, cromo-níquel, cromo-silicio y otros aceros.
Equipo para realizar el endurecimiento por inducción (HFC)
El endurecimiento por inducción requiere Equipo tecnológico, que incluye tres unidades principales: una fuente de energía - un generador de corrientes de alta frecuencia, un inductor y un dispositivo para las partes móviles de la máquina.
Un generador de corriente de alta frecuencia son máquinas eléctricas que difieren en los principios físicos de la formación de una corriente eléctrica en ellas.
- Dispositivos electrónicos que funcionan según el principio de los tubos de vacío que convierten la corriente continua en corriente alterna de mayor frecuencia: generadores de tubos.
- Dispositivos de máquinas eléctricas que funcionan según el principio de dirigir una corriente eléctrica en un conductor, que se mueven en un campo magnético y convierten una corriente trifásica de frecuencia industrial en corriente alterna de mayor frecuencia: generadores de máquinas.
- Dispositivos semiconductores que funcionan según el principio de dispositivos de tiristores que convierten la corriente continua en corriente alterna de mayor frecuencia: convertidores de tiristores (generadores estáticos).
Los generadores de todos los tipos se diferencian en la frecuencia y la potencia de la corriente generada.
Tipos de generador Potencia, kW Frecuencia, kHz Eficiencia
Tubo 10-160 70-400 0,5 - 0,7
Máquina 50-2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8
Tiristor 160 - 800 1 - 4 0,90 - 0,95
El endurecimiento de la superficie de piezas pequeñas (agujas, contactos, puntas de resorte) se realiza mediante microgeneradores de inducción. La frecuencia generada por ellos alcanza los 50 MHz, el tiempo de calentamiento para el endurecimiento es de 0.01-0.001 s.
Métodos de endurecimiento con HFC
Según el rendimiento del calentamiento, se distinguen el endurecimiento secuencial continuo por inducción y el endurecimiento simultáneo.
Endurecimiento secuencial continuo utilizado para piezas largas de sección constante (ejes, ejes, superficies planas de productos largos). La parte calentada se mueve en el inductor. La parte de la pieza que se encuentra en un momento determinado en la zona de influencia del inductor se calienta a la temperatura de endurecimiento. A la salida del inductor, la sección ingresa a la zona de enfriamiento por aspersión. La desventaja de este método de calentamiento es la baja productividad del proceso. Para aumentar el grosor de la capa endurecida, es necesario aumentar la duración del calentamiento reduciendo la velocidad de movimiento de la pieza en el inductor. Endurecimiento simultáneo asume un calentamiento único de toda la superficie a endurecer.
Efecto de templado automático después del enfriamiento.
Una vez completado el calentamiento, la superficie se enfría mediante una ducha o un chorro de agua directamente en el inductor o en un dispositivo de enfriamiento separado. Este enfriamiento permite apagar cualquier configuración. Midiendo el enfriamiento y cambiando su duración, es posible realizar el efecto del auto-templado en el acero. Este efecto consiste en la eliminación del calor acumulado durante el calentamiento en el núcleo de la pieza hacia la superficie. En otras palabras, cuando la capa superficial se ha enfriado y ha sufrido una transformación martensítica, todavía se almacena una cierta cantidad de energía térmica en la capa subsuperficial, cuya temperatura puede alcanzar la temperatura baja de revenido. Después de detener el enfriamiento, esta energía se dirigirá a la superficie debido a la diferencia de temperatura. Por tanto, no hay necesidad de operaciones adicionales de templado del acero.
Diseño y fabricación de inductores para endurecimiento HFC
El inductor está hecho de tubos de cobre a través de los cuales pasa el agua durante el calentamiento. Esto evita el sobrecalentamiento y quemado de los inductores durante el funcionamiento. También se fabrican inductores, combinados con un dispositivo de endurecimiento, un rociador: en la superficie interna de dichos inductores hay orificios a través de los cuales fluye el refrigerante a la parte calentada.
Para un calentamiento uniforme, es necesario fabricar el inductor de tal manera que la distancia desde el inductor a todos los puntos de la superficie del producto sea la misma. Por lo general, esta distancia es de 1,5 a 3 mm. Al enfriar un producto de forma simple, esta condición se cumple fácilmente. Para un endurecimiento uniforme, la pieza debe moverse y (o) girarse en el inductor. Esto se logra mediante el uso de dispositivos especiales: centros o mesas de endurecimiento.
El desarrollo del diseño del inductor presupone, en primer lugar, la determinación de su forma. En este caso, son repelidos por la forma y dimensiones del producto endurecido y el método de endurecimiento. Además, en la fabricación de inductores, se tiene en cuenta la naturaleza del movimiento de la pieza con respecto al inductor. También se tienen en cuenta la economía y el rendimiento de calefacción.
La refrigeración de piezas se puede utilizar de tres formas: pulverización de agua, flujo de agua, inmersión parcial en un medio de endurecimiento. El enfriamiento de la ducha se puede realizar tanto en inductores-rociadores como en cámaras especiales de enfriamiento. El enfriamiento por flujo permite crear un exceso de presión del orden de 1 atm, lo que contribuye a un enfriamiento más uniforme de la pieza. Para garantizar un enfriamiento intensivo y uniforme, es necesario que el agua se mueva a lo largo de la superficie enfriada a una velocidad de 5-30 m / s.
La fuerza de los elementos en particularmente críticos estructuras de acero depende en gran medida del estado de los nodos. La superficie de las piezas juega un papel importante. Para darle la dureza, durabilidad o tenacidad requeridas, se realizan operaciones de tratamiento térmico. La superficie de las piezas se endurece mediante varios métodos. Uno de ellos es el endurecimiento con corrientes de alta frecuencia, es decir, corriente de alta frecuencia. Es una de las formas más comunes y altamente productivas durante la producción de alto volumen de varios elementos estructurales.
Dicho tratamiento térmico se aplica tanto a las partes completas como a sus áreas individuales. En este caso, el objetivo es lograr ciertos niveles de resistencia, aumentando así la vida útil y el rendimiento.
La tecnología se utiliza para fortalecer los nodos de equipos tecnológicos y transporte, así como para endurecer varias herramientas.
La esencia de la tecnología
El endurecimiento por HFC es una mejora en las características de resistencia de una pieza debido a la capacidad de una corriente eléctrica (con amplitud variable) de penetrar la superficie de la pieza, sometiéndola a calentamiento. La profundidad de penetración debida al campo magnético puede ser diferente. Simultáneamente con el calentamiento y el endurecimiento de la superficie, es posible que el núcleo del conjunto no se caliente en absoluto o que solo aumente ligeramente su temperatura. La capa superficial de la pieza de trabajo forma el espesor requerido, suficiente para el paso de corriente eléctrica. Esta capa representa la profundidad de penetración de la corriente eléctrica.
Los experimentos han demostrado que un aumento en la frecuencia de la corriente contribuye a una disminución en la profundidad de penetración... Este hecho abre posibilidades para regular y obtener piezas con una capa mínima endurecida.
El tratamiento térmico de HDTV se lleva a cabo en instalaciones especiales: generadores, multiplicadores, convertidores de frecuencia, que permiten el ajuste en el rango requerido. Además de las características de frecuencia, el endurecimiento final está influenciado por las dimensiones y la forma de la pieza, el material de fabricación y el inductor utilizado.
También se reveló la siguiente regularidad: cuanto más pequeño es el producto y más simple su forma, mejor es el proceso de endurecimiento. Esto también reduce el consumo total de energía de la instalación.
Inductor de cobre. A menudo hay orificios adicionales en la superficie interior para el suministro de agua durante el enfriamiento. En este caso, el proceso va acompañado de un calentamiento primario y un enfriamiento posterior sin fuente de alimentación. Las configuraciones de los inductores son diferentes. El dispositivo seleccionado depende directamente de la pieza de trabajo que se está procesando. A algunas unidades les faltan agujeros. En tal situación, la pieza se enfría en un tanque de enfriamiento especial.
El principal requisito para el proceso de endurecimiento con HFC es mantener un espacio constante entre el inductor y el producto. Mientras se mantiene el intervalo especificado, la calidad del endurecimiento se vuelve la más alta.
El fortalecimiento se puede hacer de una de las formas:
- Continuo-secuencial: la pieza está estacionaria y el inductor se mueve a lo largo de su eje.
- Simultáneo: el producto se mueve y el inductor es al revés.
- Secuencial: las diferentes partes se procesan en secuencia.
Características de la instalación de inducción.
La unidad de endurecimiento HDTV es un generador de alta frecuencia junto con un inductor. La pieza a procesar se encuentra tanto en el inductor como junto a él. Es una bobina en la que se enrolla un tubo de cobre.
Una corriente eléctrica alterna, al pasar a través de un inductor, crea un campo electromagnético que penetra en la pieza de trabajo. Provoca el desarrollo de corrientes parásitas (corrientes de Foucault), que pasan a la estructura de la pieza y aumentan su temperatura.
La característica principal de la tecnología.- penetración de corrientes parásitas en la estructura superficial del metal.
El aumento de la frecuencia abre oportunidades para concentrar el calor en un área pequeña de la pieza. Esto aumenta la tasa de aumento de temperatura y puede alcanzar hasta 100-200 grados / seg. El grado de dureza aumenta a 4 unidades, que se excluye durante el endurecimiento a granel.
Calentamiento por inducción - características
El grado de calentamiento por inducción depende de tres parámetros: potencia específica, tiempo de calentamiento, frecuencia de la corriente eléctrica. La potencia determina el tiempo empleado en calentar la pieza. En consecuencia, con un valor mayor, se gasta menos tiempo.
El tiempo de calentamiento se caracteriza por la cantidad total de calor consumido y la temperatura desarrollada. La frecuencia, como se mencionó anteriormente, determina la profundidad de penetración de las corrientes y la capa endurecible formada. Estas características están inversamente relacionadas. A medida que aumenta la frecuencia, disminuye la densidad aparente del metal calentado.
Son estos 3 parámetros los que permiten en un amplio rango ajustar el grado de dureza y profundidad de la capa, así como el volumen de calentamiento.
La práctica demuestra que se controlan las características del grupo electrógeno (valores de tensión, potencia y corriente), así como el tiempo de calentamiento. El grado de calentamiento de la pieza se puede controlar mediante un pirómetro. Sin embargo, en general, no se requiere un control continuo de la temperatura porque hay modos óptimos de calentamiento de HDTV que garantizan una calidad estable. El modo apropiado se selecciona teniendo en cuenta las características eléctricas cambiadas.
Después del enfriamiento, el producto se envía al laboratorio para su investigación. Se estudian la dureza, estructura, profundidad y plano de la capa endurecida distribuida.
Endurecimiento de superficies con HFC acompañado de un gran calentamiento en comparación con el proceso convencional. Esto se explica como sigue. En primer lugar, la alta tasa de aumento de temperatura tiende a aumentar los puntos críticos. En segundo lugar, es necesario a corto plazo para asegurar la finalización de la transformación de la perlita en austenita.
El endurecimiento por alta frecuencia, en comparación con el proceso convencional, se acompaña de un mayor calentamiento. Sin embargo, el metal no se sobrecalienta. Esto se explica por el hecho de que los elementos granulares en la estructura de acero no tienen tiempo de crecer en un tiempo mínimo. Además, el endurecimiento volumétrico tiene una resistencia inferior a 2-3 unidades. Después del endurecimiento con HFC, la pieza tiene mayor resistencia al desgaste y dureza.
¿Cómo se elige la temperatura?
El cumplimiento de la tecnología debe ir acompañado de la correcta selección del rango de temperatura. En general, todo dependerá del metal que se procese.
El acero se clasifica en varios tipos:
- Hipoeutectoide: contenido de carbono hasta 0,8%;
- Hipereutectoide: más del 0,8%.
El acero hipoeutectoide se calienta a un valor ligeramente superior al necesario para convertir la perlita y la ferrita en austenita. Rango de 800 a 850 grados. Entonces la parte con alta velocidad enfriado. Después de un enfriamiento brusco, la austenita se transforma en martensita, que tiene una gran dureza y resistencia. Con un tiempo de exposición corto se obtiene austenita de estructura de grano fino, así como martensita acicular fina. El acero adquiere alta dureza y baja fragilidad.
El acero hipereutectoide se calienta menos. El rango es de 750 a 800 grados. En este caso, se realiza un endurecimiento incompleto. Esto se explica por el hecho de que dicha temperatura permite mantener un cierto volumen de cementita en la estructura, que tiene una mayor dureza en comparación con la martensita. Tras un enfriamiento rápido, la austenita se transforma en martensita. La cementita se conserva mediante pequeñas inclusiones. La zona también retiene carbono no completamente disuelto, que se ha convertido en carburo sólido.
Ventajas tecnológicas
- Modos de control;
- Reemplazo de acero aleado por acero al carbono;
- Proceso uniforme de calentamiento del producto;
- La capacidad de no calentar toda la pieza por completo. Reducción del consumo de energía;
- Alta resistencia obtenida de la pieza procesada;
- El proceso de oxidación no ocurre, el carbón no se quema;
- Sin microfisuras;
- No hay puntos deformados;
- Calentamiento y endurecimiento de determinadas áreas de productos;
- Reducir el tiempo dedicado al procedimiento;
- Implementación en la fabricación de piezas para instalaciones HFC en líneas tecnológicas.
desventajas
La principal desventaja de esta tecnología es el importante costo de instalación. Es por esta razón que la conveniencia de la aplicación se justifica solo en la producción a gran escala y excluye la posibilidad de trabajar con sus propias manos en casa.
Conozca más sobre el funcionamiento y principio de funcionamiento de la instalación en los videos presentados.
Muchas piezas críticas funcionan con abrasión y están simultáneamente expuestas a cargas de choque... Tales piezas deben tener una alta dureza superficial, buena resistencia al desgaste y al mismo tiempo no ser quebradizas, es decir, no ser destruidas por impactos.
La alta dureza de la superficie de las piezas mientras se mantiene un núcleo resistente y fuerte se logra mediante el endurecimiento de la superficie.
De los métodos modernos de endurecimiento de superficies, los más comunes en la ingeniería mecánica son los siguientes: endurecimiento cuando se calienta corrientes de alta frecuencia (HFC); endurecimiento por llama y endurecimiento en un electrolito.
La elección de este o aquel método de endurecimiento de la superficie está determinada por la viabilidad tecnológica y económica.
Enfriamiento cuando se calienta por corrientes de alta frecuencia. Este método es uno de los métodos más eficaces de endurecimiento superficial de metales. El descubrimiento de este método y el desarrollo de sus bases tecnológicas pertenece al talentoso científico ruso V.P. Vologdin.
El calentamiento de alta frecuencia se basa en el siguiente fenómeno. Cuando una corriente eléctrica alterna de alta frecuencia pasa a través de un inductor de cobre, se forma un campo magnético alrededor de este último, que penetra en la parte de acero ubicada en el inductor e induce en él corrientes parásitas de Foucault. Estas corrientes provocan el calentamiento del metal.
Característica de calefacción HDTV es que las corrientes parásitas inducidas en el acero no se distribuyen uniformemente sobre la sección de la pieza, sino que son empujadas hacia la superficie. La distribución desigual de las corrientes parásitas conduce a un calentamiento desigual: las capas superficiales se calientan muy rápidamente a altas temperaturas y el núcleo no se calienta en absoluto o se calienta solo ligeramente debido a la conductividad térmica del acero. El espesor de la capa a través de la cual fluye la corriente se denomina profundidad de penetración y se indica con la letra δ.
El espesor de la capa depende principalmente de la frecuencia de la corriente alterna, la resistividad del metal y la permeabilidad magnética. Esta dependencia está determinada por la fórmula
δ = 5.03-10 4 raíz de (ρ / μν) mm,
donde ρ es la resistividad eléctrica, ohmios mm 2 / m;
μ, - permeabilidad magnética, gs / e;
v - frecuencia, hz.
La fórmula muestra que al aumentar la frecuencia, la profundidad de penetración de las corrientes de inducción disminuye. La corriente de alta frecuencia para el calentamiento por inducción de piezas se obtiene de los generadores.
Al elegir la frecuencia actual, además de la capa calentada, es necesario tener en cuenta la forma y dimensiones de la pieza para obtener un endurecimiento superficial de alta calidad y un uso económico. energía eléctrica Instalaciones de alta frecuencia.
Los inductores de cobre son de gran importancia para el calentamiento de piezas de alta calidad.
Los inductores más habituales tienen un sistema de pequeños orificios en el interior a través de los cuales se suministra agua de refrigeración. Tal inductor es un dispositivo de calentamiento y enfriamiento. Tan pronto como la pieza colocada en el inductor se calienta a la temperatura establecida, la corriente se apagará automáticamente y el agua fluirá por los orificios del inductor y usará un rociador (ducha de agua) para enfriar la superficie de la pieza.
Las piezas también se pueden calentar en inductores que no tienen un dispositivo de estrangulamiento. En tales inductores, las piezas después del calentamiento se vierten en un tanque de enfriamiento.
El endurecimiento con HFC se lleva a cabo principalmente mediante métodos simultáneos y secuenciales continuos. Con el método simultáneo, la pieza a templar gira dentro de un inductor estacionario, cuyo ancho es igual a la pieza a templar. Cuando expira el tiempo de calentamiento predeterminado, el relé de tiempo desconecta la corriente del generador, y el otro relé, enclavado con el primero, enciende el suministro de agua, que en pequeños pero fuertes chorros sale de los orificios del inductor y enfría la pieza.
Con un método secuencial continuo, la pieza está estacionaria y el inductor se mueve a lo largo de ella. En este caso, calentamiento secuencial de la pieza a endurecer, tras lo cual la zona cae bajo un chorro de agua procedente de un dispositivo de pulverización situado a cierta distancia del inductor.
Las partes planas se endurecen en inductores de bucle y zigzag, y engranajes con un módulo pequeño, en inductores de anillo al mismo tiempo. Macroestructura de la capa endurecida de un engranaje de automóvil modular fino de acero PPZ-55 (acero de baja templabilidad). La microestructura de la capa templada es martensita acicular fina.
La dureza de la capa superficial de las piezas endurecidas por calentamiento de corriente de alta frecuencia se obtiene en 3-4 unidades. HRC mayor que la dureza con el endurecimiento a granel convencional.
Para aumentar la resistencia del núcleo, las piezas se mejoran o normalizan antes del endurecimiento con HFC.
El uso de calentamiento con HFC para el endurecimiento de la superficie de piezas de máquinas y herramientas puede reducir drásticamente la duración del proceso de tratamiento térmico. Además, este método permite fabricar unidades mecanizadas y automatizadas para el endurecimiento de piezas, que se instalan en el flujo general de talleres de mecanizado. Como resultado, no hay necesidad de transportar piezas a talleres térmicos especiales y se asegura el funcionamiento rítmico de las líneas de producción y los transportadores de ensamblaje.
Endurecimiento de la superficie por llama. Este método consiste en calentar la superficie de las piezas de acero con una llama de acetileno-oxígeno a una temperatura que supera el punto crítico superior en 50-60 ° C. A C 3 , seguido de un enfriamiento rápido con una ducha de agua.
La esencia del proceso de endurecimiento de la llama es que el calor suministrado por la llama de gas desde el quemador a la pieza a endurecer se concentra en su superficie y excede significativamente la cantidad de calor que se propaga profundamente en el metal. Como resultado de tal campo de temperatura, la superficie de la pieza primero se calienta rápidamente hasta la temperatura de endurecimiento, luego se enfría y el núcleo de la pieza prácticamente permanece sin endurecer y después del enfriamiento no cambia su estructura y dureza.
El endurecimiento por llama se utiliza para fortalecer y aumentar la resistencia al desgaste de piezas de acero tan grandes y pesadas como cigüeñales de prensas mecánicas, engranajes gruesos, dientes de cuchara de excavadora, etc. Además de piezas de acero, piezas de fundición gris y perlítica, por ejemplo guías de bancada para máquinas herramienta de corte de metales.
El endurecimiento por llama se divide en cuatro tipos:
a) secuencial, cuando el soplete de enfriamiento con un líquido refrigerante se mueve a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo estacionaria que se está procesando;
b) temple con rotación, en el que el soplete con el líquido refrigerante permanece estacionario y la pieza a endurecer gira;
c) secuencial con la rotación de la pieza, cuando la pieza gira continuamente y un soplete de apagado con un líquido refrigerante se mueve a lo largo de ella;
d) local, en el que la parte estacionaria se calienta a una temperatura de enfriamiento predeterminada con un quemador estacionario, después de lo cual se enfría mediante una corriente de agua.
Un método para apagar la llama de un rodillo que gira a una cierta velocidad mientras el quemador permanece estacionario. La temperatura de calentamiento se controla con un miliscopio.
Dependiendo del propósito de la pieza, la profundidad de la capa endurecida generalmente se toma igual a 2.5-4.5 mm.
Los principales factores que afectan la profundidad de endurecimiento y la estructura del acero endurecido son: la velocidad de movimiento del soplete de endurecimiento en relación con la parte endurecida o la parte en relación con el soplete; velocidad de salida del gas y temperatura de la llama.
La elección de las máquinas de endurecimiento depende de la forma de las piezas, el método de endurecimiento y el número especificado de piezas. Si necesita endurecer piezas de varias formas y tamaños y en pequeñas cantidades, es más conveniente utilizar máquinas de endurecimiento universales. En las fábricas, se suelen utilizar instalaciones especiales y tornos.
Para el endurecimiento se utilizan dos tipos de quemadores: modular con un módulo de M10 a MZ0 y multi-llama con puntas reemplazables con un ancho de llama de 25 a 85 mm. Estructuralmente, los quemadores están dispuestos de tal manera que las aberturas para la llama de gas y el agua de refrigeración se encuentran en una fila, en paralelo. El agua se suministra a los quemadores desde la red de suministro de agua y sirve simultáneamente para endurecer las piezas y enfriar la boquilla.
El acetileno y el oxígeno se utilizan como gases combustibles.
Después del endurecimiento por llama, la microestructura en diferentes zonas de la pieza es diferente. La capa endurecida obtiene una gran dureza y permanece limpia, sin signos de oxidación y descarburación.
La transición de la estructura desde la superficie de la pieza al núcleo se produce sin problemas, lo que es de gran importancia para aumentar la durabilidad operativa de las piezas y elimina por completo los fenómenos dañinos: agrietamiento y pelado de las capas de metal endurecido.
La dureza cambia según la estructura de la capa endurecida. En la superficie de la pieza, es 56-57. HRC, y luego disminuye a la dureza que tenía la pieza antes del endurecimiento de la superficie. Para proveer Alta calidad endurecimiento, obteniendo una dureza uniforme y una mayor resistencia del núcleo, las piezas fundidas y forjadas antes del endurecimiento a la llama son recocidas o normalizadas de acuerdo con las condiciones ordinarias.
Superficial detrásendurecimiento en electrolito. La esencia de este fenómeno es que si se pasa una corriente eléctrica constante a través del electrolito, se forma una capa delgada en el cátodo, que consiste en las burbujas de hidrógeno más pequeñas. Debido a la mala conductividad eléctrica del hidrógeno, la resistencia al paso de la corriente eléctrica aumenta enormemente y el cátodo (parte) se calienta a una temperatura alta, después de lo cual se apaga. Como electrolito se suele utilizar una solución acuosa de carbonato de sodio al 5-10%.
El proceso de endurecimiento es simple y es el siguiente. La pieza a endurecer se sumerge en el electrolito y se conecta al polo negativo de un generador de corriente continua con un voltaje de 200-220. v y densidad 3-4 a / cm 2, como resultado de lo cual se convierte en un cátodo. Dependiendo de qué parte de la pieza tenga la superficie endurecida, la pieza se sumerge hasta una cierta profundidad. La pieza se calienta en unos segundos y se corta la corriente. El medio refrigerante es el mismo electrolito. Por lo tanto, el baño de electrolito sirve tanto como un horno de calentamiento como como un tanque de enfriamiento.
Instalación de enfriamiento para calefacción t. V. h. consta de un generador llamado. h.,
un transformador reductor, bancos de condensadores, un inductor, una máquina herramienta (a veces la máquina se reemplaza con un dispositivo para impulsar una pieza o un inductor) y equipos que llevan un servicio auxiliar (relé de tiempo, relé de control de suministro de líquido de enfriamiento, señalización, dispositivos de bloqueo y regulación).
En las instalaciones consideradas, tales generadores t.v.ch. a frecuencias medias (500-10000 Hz), generadores de máquinas y convertidores de tiristores recientemente estáticos; a altas frecuencias (60.000 Hz y superiores) generadores de tubo. Un tipo prometedor de generadores son los convertidores de iones, los denominados generadores de excitrones. Le permiten mantener las pérdidas de energía al mínimo.
En la Fig. 5 muestra un esquema de una instalación con un generador de máquina. Además del generador de la máquina 2 y motor 3 con excitador 1, la instalación contiene un transformador reductor 4, bancos de condensadores 6 e inductor 5. El transformador reduce el voltaje a un valor seguro (30-50 V) y al mismo tiempo aumenta la intensidad de la corriente 25-30 veces, llevándola a 5000-8000 A.
Imagen 5 Imagen 6
Tabla 1 Tipos y diseños de inductores.
En la Fig. 6 muestra un ejemplo de endurecimiento con un inductor multivuelta. El endurecimiento se lleva a cabo de la siguiente manera:
La pieza se coloca dentro de un inductor estacionario. Con el lanzamiento del aparato HDTV, la pieza comienza a girar alrededor de su eje y al mismo tiempo se calienta, luego, con la ayuda del control automatizado, se suministra líquido (agua) y se enfría. Todo el proceso dura de 30 a 45 segundos.
El temple con HFC es un tipo de tratamiento térmico del metal, como resultado del cual la dureza aumenta significativamente y el material pierde su ductilidad. La diferencia entre el endurecimiento por HFC y otros métodos de endurecimiento es que el calentamiento se realiza mediante instalaciones especiales de HFC, que actúan sobre la parte destinada al endurecimiento con corrientes de alta frecuencia. El enfriamiento con HFC tiene muchas ventajas, la principal es el control total sobre el calentamiento. El uso de estos complejos de endurecimiento puede mejorar significativamente la calidad de los productos, ya que el proceso de endurecimiento se realiza en modo totalmente automático, el trabajo del operador consiste únicamente en asegurar el eje y poner en marcha el ciclo de funcionamiento de la máquina.
5.1. Ventajas de los complejos de endurecimiento por inducción (instalaciones de calentamiento por inducción):
El endurecimiento por HFC se puede realizar con una precisión de 0,1 mm
Al proporcionar un calentamiento uniforme, el endurecimiento por inducción le permite lograr una distribución ideal de la dureza a lo largo de toda la longitud del eje.
La alta dureza del enfriamiento con HFC se logra mediante el uso de inductores especiales con conductos de agua, que enfrían el eje inmediatamente después del calentamiento.
Los equipos de enfriamiento con HFC (hornos de enfriamiento) se seleccionan o fabrican estrictamente de acuerdo con las especificaciones técnicas.
6.Descalado en granalladoras
En las granalladoras, las piezas se limpian de la incrustación con un chorro de granalla de hierro fundido o acero. El chorro se crea mediante aire comprimido con una presión de 0,3-0,5 MPa (granallado neumático) o ruedas de hélice de rotación rápida (limpieza mecánica con palas de granalla).
A granallado neumático en las instalaciones, se puede utilizar tanto arena de granalla como de cuarzo. Sin embargo, en este último caso, se forma una gran cantidad de polvo, llegando al 5-10% de la masa de las piezas a limpiar. Al entrar en los pulmones del personal de mantenimiento, el polvo de cuarzo causa una enfermedad ocupacional: la silicosis. Por tanto, este método se utiliza en casos excepcionales. Al realizar voladuras, la presión del aire comprimido debe ser de 0,5 a 0,6 MPa. La granalla de hierro fundido se fabrica echando hierro líquido en agua rociando una corriente de hierro fundido con aire comprimido, seguido de la clasificación en tamices. La granalla debe tener la estructura de hierro fundido blanco con una dureza de 500 HB, sus dimensiones están en el rango de 0.5-2 mm. El consumo de perdigones de hierro fundido es solo del 0,05-0,1% de la masa de las piezas. Al limpiar con granalla se obtiene una superficie más limpia de la pieza, se consigue una mayor productividad del aparato y se proporcionan mejores condiciones de trabajo que cuando se limpia con arena. Para proteger la atmósfera ambiental del polvo, las máquinas de granallado están equipadas con campanas cerradas con ventilación de escape mejorada. De acuerdo con las normas sanitarias, la concentración máxima de polvo permitida no debe exceder los 2 mg / m3. El transporte de perdigones en instalaciones modernas está totalmente mecanizado.
La parte principal de la instalación neumática es una granalladora, que puede ser de inyección y gravedad. La máquina de granallado por inyección de cámara única más simple (Fig.7) es un cilindro 4, con embudo para disparo en la parte superior, sellado herméticamente con tapa 5. En la parte inferior, el cilindro termina con un embudo, cuya abertura conduce a la cámara de mezcla. 2. El disparo es alimentado por una aleta giratoria. 3. El aire comprimido se suministra a la cámara de mezcla a través de la válvula 1, que captura el disparo y lo transporta a través de una manguera flexible 7 y una boquilla. 6 para detalles. La granalla está bajo la presión de aire comprimido hasta que sale de la boquilla, lo que aumenta la eficiencia del chorro abrasivo. En el aparato del diseño de cámara única descrito, el aire comprimido debe apagarse temporalmente cuando se repone con perdigones.
La corriente de alta frecuencia se genera en la instalación debido al inductor y permite calentar el producto colocado en las inmediaciones del inductor. La máquina de inducción es ideal para endurecer productos metálicos. Es en la instalación de HDTV donde es posible programar claramente: la profundidad requerida de penetración de calor, el tiempo de endurecimiento, la temperatura de calentamiento y el proceso de enfriamiento.
Por primera vez, se utilizó equipo de inducción para el endurecimiento después de una propuesta de V.P. Volodin en 1923. Después de largos ensayos y pruebas, el calentamiento con HFC se ha utilizado para el endurecimiento del acero desde 1935. Las instalaciones de HFC para el endurecimiento son, con mucho, la forma más productiva de tratamiento térmico de productos metálicos.
Por qué una máquina de inducción es más adecuada para el endurecimiento
El endurecimiento con HFC de las piezas metálicas se realiza para aumentar la resistencia de la capa superior del producto al daño mecánico, mientras que el centro de la pieza de trabajo tiene una viscosidad aumentada. Es importante tener en cuenta que el núcleo del producto permanece sin cambios durante el endurecimiento con HFC.
La instalación por inducción tiene muchas ventajas muy importantes en comparación con los tipos alternativos de calefacción: si es anterior Instalaciones de HDTV Eran más engorrosos e inconvenientes, pero ahora esta deficiencia se ha corregido y el equipo se ha vuelto universal para el tratamiento térmico de productos metálicos.
Ventajas del equipo de inducción
Una de las desventajas de un endurecedor por inducción es la imposibilidad de procesar algunos productos con una forma compleja.
Variedades de endurecimiento de metales.
Existen varios tipos de endurecimiento de metales. Para algunos productos basta con calentar el metal y enfriarlo inmediatamente, mientras que para otros es necesario mantenerlo a una determinada temperatura.
Existen los siguientes tipos de endurecimiento:
- Endurecimiento estacionario: utilizado, por regla general, para piezas con una pequeña superficie plana. La posición de la pieza y el inductor permanece sin cambios cuando se usa este método de endurecimiento.
- Endurecimiento secuencial continuo: utilizado para endurecer productos cilíndricos o planos. Con el endurecimiento secuencial continuo, la pieza puede moverse debajo del inductor o mantener su posición sin cambios.
- Endurecimiento tangencial de productos: excelente para el mecanizado de pequeñas piezas cilíndricas. El enfriamiento secuencial continuo tangencial hace girar el producto una vez durante todo el proceso de tratamiento térmico.
- La unidad de endurecimiento de HFC es un equipo capaz de producir un endurecimiento de alta calidad de un producto y al mismo tiempo ahorrar recursos de producción.
