Endurecimiento de metales por corrientes de alta frecuencia. Equipo hfc para endurecimiento de acero

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 puede 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 de inducción tiene muchas ventajas muy importantes en comparación con los tipos alternativos de calefacción: si las instalaciones de HFC anteriores eran más engorrosas e inconvenientes, ahora este inconveniente 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 una unidad de endurecimiento 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: generalmente se usa 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 endurecimiento secuencial continuo tangencial hace girar el producto una vez durante todo el proceso de tratamiento térmico.
La unidad HFC para endurecimiento es un equipo capaz de producir un endurecimiento de alta calidad de un producto y al mismo tiempo ahorrar recursos de producción.

Por acuerdo, es posible el tratamiento térmico y el endurecimiento de piezas de metal y acero con dimensiones mayores que las de esta tabla.

El tratamiento térmico (tratamiento térmico del acero) de metales y aleaciones en Moscú es un servicio que nuestra planta brinda a sus clientes. Disponemos de todo el equipamiento necesario, para el que trabajan especialistas cualificados. Realizamos todos los pedidos con alta calidad y puntualmente. También aceptamos y realizamos pedidos para el tratamiento térmico de aceros y corrientes de alta frecuencia que nos llegan y de otras regiones de Rusia.

Los principales tipos de tratamiento térmico del acero.

Recocido de tipo I:

Recocido por difusión del primer tipo (homogeneización) - Calentamiento rápido hasta t 1423 K, mantenimiento prolongado y posterior enfriamiento lento. Alineación de la falta de homogeneidad química del material en piezas de fundición de acero aleado de forma grande

Recocido de recristalización del primer tipo - Calentamiento a una temperatura de 873-973 K, mantenimiento prolongado y posterior enfriamiento lento. Hay una disminución de la dureza y un aumento de la plasticidad después de la deformación en frío (el procesamiento es interoperativo)

Recocido del primer tipo, que reduce la tensión - Calentamiento a una temperatura de 473-673 K y posterior enfriamiento lento. Elimina las tensiones residuales después de la fundición, soldadura, deformación plástica o mecanizado.

Recocido tipo II:

Recocido completo tipo II: calentamiento a una temperatura superior al punto Ac3 en 20-30 K, mantenimiento y posterior enfriamiento. Hay una disminución de la dureza, mejora de la maquinabilidad, eliminación de tensiones internas en aceros hipoeutectoides y eutectoides antes del endurecimiento (ver nota de la tabla)

El recocido del tipo II es incompleto: calentamiento a una temperatura entre los puntos Ac1 y Ac3, mantenimiento y posterior enfriamiento. Hay una disminución de la dureza, mejora de la maquinabilidad, eliminación de tensiones internas en el acero hipereutectoide antes del endurecimiento.

Recocido isotérmico Tipo II - Calentamiento hasta una temperatura de 30-50 K por encima del punto Ac3 (para acero hipereutectoide) o por encima del punto Ac1 (para acero hipereutectoide), mantenimiento y posterior enfriamiento escalonado. Mecanizado acelerado de pequeños productos laminados o forjados de aceros aleados y con alto contenido de carbono para reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad y aliviar la tensión interna

Recocido esferoidizante de tipo II: calentamiento a una temperatura superior al punto Ac1 en 10-25 K, mantenimiento y posterior enfriamiento escalonado. Hay una disminución de la dureza, una mejora en la maquinabilidad, una eliminación de las tensiones internas en el acero para herramientas antes del endurecimiento, un aumento en la ductilidad de los aceros de baja aleación y medio carbono antes de la deformación en frío.

Recocido ligero tipo II: calentamiento en un ambiente controlado a una temperatura por encima del punto Ac3 en 20-30 K, mantenimiento y posterior enfriamiento en un ambiente controlado. Ocurre Protección de la superficie del acero contra la oxidación y descarburación

Recocido del segundo tipo Normalización (recocido de normalización) - Calentamiento a una temperatura superior al punto Ac3 en 30-50 K, mantenimiento y posterior enfriamiento en aire tranquilo. Hay una corrección de la estructura del acero calentado, eliminación de tensiones internas en las piezas de acero estructural y mejora de su maquinabilidad, un aumento en la profundidad de templabilidad de las herramientas. acero antes de endurecer

Endurecimiento:

Enfriamiento completo continuo: calentamiento a una temperatura superior al punto Ac3 en 30-50 K, mantenimiento y posterior enfriamiento brusco. Obtención (en combinación con el revenido) de alta dureza y resistencia al desgaste de piezas fabricadas con aceros hipoeutectoides y eutectoides

Templado incompleto - Calentamiento a una temperatura entre los puntos Ac1 y Ac3, mantenimiento y posterior enfriamiento brusco. Obtención (en combinación con el revenido) de alta dureza y resistencia al desgaste de piezas fabricadas en acero hipereutectoide

Endurecimiento intermitente - Calentamiento hasta t por encima del punto Ac3 en 30-50 K (para aceros hipoeutectoides y eutectoides) o entre los puntos Ac1 y Ac3 (para acero hipereutectoide), mantenimiento y posterior enfriamiento en agua y luego en aceite. Reduce las tensiones y deformaciones residuales en piezas de acero para herramientas con alto contenido de carbono

Enfriamiento isotérmico: calentamiento a una temperatura superior al punto Ac3 en 30-50 K, mantenimiento y posterior enfriamiento en sales fundidas y luego en aire. Ocurre Obteniendo una deformación mínima (alabeo), aumentando la ductilidad, el límite de duración y la resistencia a la flexión de piezas hechas de acero de aleación para herramientas

Endurecimiento escalonado: el mismo (se diferencia del endurecimiento isotérmico en un tiempo de residencia más corto de la pieza en el medio refrigerante). Reduce las tensiones, deformaciones y evita el agrietamiento en herramientas pequeñas de acero al carbono, así como en herramientas de acero de aleación más grandes y herramientas HSS.

Endurecimiento de la superficie: calentamiento por corriente eléctrica o llama de gas de la capa superficial del producto para apagarlo, seguido de un enfriamiento rápido de la capa calentada. Hay un aumento en la dureza de la superficie hasta una cierta profundidad, resistencia al desgaste y mayor resistencia de las piezas de la máquina y las herramientas.

Templado automático - Calentamiento a una temperatura superior al punto Ac3 en 30-50 K, mantenimiento y posterior enfriamiento incompleto. El calor retenido dentro de la pieza proporciona un templado de la capa exterior endurecida.

Enfriamiento con tratamiento en frío - Enfriamiento profundo después del enfriamiento a una temperatura de 253-193 K. Se produce un aumento de la dureza y la obtención de dimensiones estables de las piezas de acero de alta aleación.

Enfriamiento con enfriamiento: antes de la inmersión en un medio de enfriamiento, las piezas calentadas se enfrían en aire durante algún tiempo o se mantienen en un termostato con una t reducida. Hay una reducción en el ciclo de tratamiento térmico del acero (generalmente utilizado después de la carburación).

Endurecimiento por luz - Calentamiento en un ambiente controlado a una temperatura por encima del punto Ac3 en 20-30 K, manteniendo y posterior enfriamiento en un ambiente controlado. Ocurre Protección contra la oxidación y descarburación de partes complejas de moldes, matrices y accesorios que no están sujetos a rectificado

Vacaciones bajas: calentamiento en el rango de temperatura 423-523 K y posterior enfriamiento acelerado. Hay una liberación de tensiones internas y una disminución de la fragilidad de las herramientas de corte y medición después del endurecimiento de la superficie; para piezas cementadas después del endurecimiento

Vacaciones medias - Calefacción en el intervalo t = 623-773 K y posterior enfriamiento lento o acelerado. Hay un aumento en el límite elástico de resortes, resortes y otros elementos elásticos.

Vacaciones altas: calentamiento en el rango de temperatura 773-953 K y posterior enfriamiento lento o rápido. Ocurre Proporciona una alta ductilidad de las piezas de acero estructural, como regla, durante la mejora térmica

Mejora térmica - Templado y posterior revenido elevado. Se produce la eliminación completa de las tensiones residuales. Proporciona una combinación de alta resistencia y ductilidad durante el tratamiento térmico final de las piezas de acero estructural que operan bajo cargas de choque y vibración.

Tratamiento termomecánico - Calentamiento, enfriamiento rápido a 673-773 K, deformación plástica múltiple, temple y revenido. Provisión para productos laminados y piezas de forma simple que no están soldadas, mayor resistencia en comparación con la resistencia obtenida por tratamiento térmico convencional

Envejecimiento: calentamiento y exposición prolongada a temperaturas elevadas. Hay una estabilización de las dimensiones de piezas y herramientas.

Carburación: saturación de la capa superficial de acero dulce con carbono (carburación). Le sigue un endurecimiento posterior con un revenido bajo. La profundidad de la capa cementada es de 0,5 a 2 mm. Imparte una alta dureza superficial al producto mientras mantiene un núcleo viscoso. Los aceros al carbono o aleados con contenido de carbono se someten a cementación: para productos pequeños y medianos 0,08-0,15%, para productos más grandes 0,15-0,5%. Las ruedas dentadas, los pasadores de pistón, etc. están sujetos a cementación.

Cianuración: tratamiento termoquímico de productos de acero en una solución de sales de cianuro a una temperatura de 820ºC. La capa superficial del acero está saturada con carbono y nitrógeno (capa 0,15-0,3 mm). Los aceros con bajo contenido de carbono se someten a cianuración, como resultado de lo cual , junto con una superficie sólida, el producto tiene un núcleo viscoso. Dichos productos se caracterizan por una alta resistencia al desgaste y a los golpes.

Nitruración (nitruración): saturación de nitrógeno de la capa superficial de productos de acero a una profundidad de 0,2-0,3 mm. Da una alta dureza superficial, mayor resistencia a la abrasión y corrosión. Los calibres, engranajes, muñones de ejes, etc. están sujetos a nitruración.

Tratamiento en frío: enfriado después de enfriarlo a temperaturas bajo cero. Hay un cambio en la estructura interna de los aceros templados. Se utiliza para aceros para herramientas, productos cementados y algunos aceros de alta aleación.

TRATAMIENTO TÉRMICO DE METALES (TRATAMIENTO TÉRMICO), un ciclo de tiempo determinado de calentamiento y enfriamiento, al que los metales están sujetos a cambiar sus propiedades físicas. El tratamiento térmico en el sentido habitual del término se lleva a cabo a temperaturas por debajo del punto de fusión. Los procesos de fundición y colada que tienen un efecto significativo sobre las propiedades del metal no se incluyen en este concepto. Los cambios en las propiedades físicas causados por el tratamiento térmico se deben a cambios en la estructura interna y las relaciones químicas que ocurren en el material sólido. Los ciclos de tratamiento térmico son varias combinaciones de calentamiento, mantenimiento a una determinada temperatura y enfriamiento rápido o lento, correspondientes a los cambios estructurales y químicos que se deben provocar.

Estructura granular de metales. Cualquier metal generalmente consta de muchos cristales en contacto entre sí (llamados granos), generalmente de tamaño microscópico, pero a veces visibles a simple vista. Los átomos dentro de cada grano están dispuestos de tal manera que forman una red geométrica tridimensional regular. El tipo de red, llamada estructura cristalina, es una característica del material y puede determinarse mediante métodos de análisis de difracción de rayos X. La disposición correcta de los átomos se conserva a lo largo de todo el grano, a excepción de infracciones menores, como los sitios de celosía individuales que quedan accidentalmente vacíos. Todos los granos tienen la misma estructura cristalina, pero, por regla general, están orientados de manera diferente en el espacio. Por lo tanto, en el límite de dos granos, los átomos siempre están menos ordenados que dentro de ellos. Esto explica, en particular, que los límites de los granos son más fáciles de grabar con reactivos químicos. Una superficie de metal plana pulida tratada con un grabador adecuado generalmente exhibe un patrón de límite de grano claro. Las propiedades físicas de un material están determinadas por las propiedades de los granos individuales, su efecto entre sí y las propiedades de los límites de los granos. Las propiedades de un material metálico dependen sustancialmente del tamaño, forma y orientación de los granos, y el propósito del tratamiento térmico es controlar estos factores.

Procesos atómicos durante el tratamiento térmico. A medida que aumenta la temperatura de un material cristalino sólido, es más fácil para sus átomos moverse de un sitio de la red cristalina a otro. En esta difusión de átomos se basa el tratamiento térmico. El mecanismo más eficaz para el movimiento de los átomos en una red cristalina se puede imaginar como el movimiento de los sitios vacíos de la red, que siempre están presentes en cualquier cristal. A temperaturas elevadas, debido a un aumento en la velocidad de difusión, se acelera el proceso de transición de la estructura de desequilibrio de una sustancia a una de equilibrio. La temperatura a la que aumenta notablemente la velocidad de difusión no es la misma para diferentes metales. Por lo general, es más alto para los metales con un alto punto de fusión. En tungsteno, con su punto de fusión igual a 3387 C, la recristalización no ocurre ni siquiera con calor rojo, mientras que el tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio fundiéndose a bajas temperaturas, en algunos casos, es posible realizarlo a temperatura ambiente.

En muchos casos, el tratamiento térmico implica un enfriamiento muy rápido, llamado temple, para preservar la estructura formada a la temperatura elevada. Aunque, estrictamente hablando, tal estructura no puede considerarse termodinámicamente estable a temperatura ambiente, en la práctica es bastante estable debido a la baja tasa de difusión. Muchas aleaciones útiles tienen esta estructura "metaestable".

Los cambios provocados por el tratamiento térmico pueden ser de dos tipos principales. Primero, tanto en los metales puros como en las aleaciones, los cambios que afectan solo a la estructura física son posibles. Estos pueden ser cambios en el estado de tensión del material, cambios en el tamaño, forma, estructura cristalina y orientación de sus granos cristalinos. En segundo lugar, la estructura química del metal también puede cambiar. Esto puede expresarse en el suavizado de las heterogeneidades en la composición y la formación de precipitados de otra fase, en interacción con la atmósfera circundante, creada para purificar el metal o impartirle propiedades superficiales específicas. Los cambios de ambos tipos pueden ocurrir simultáneamente.

Alivio del estrés. La deformación en frío aumenta la dureza y la fragilidad de la mayoría de los metales. A veces, este "endurecimiento por deformación" es deseable. Los metales no ferrosos y sus aleaciones suelen recibir cierto grado de dureza mediante laminación en frío. Los aceros dulces también se suelen templar en frío. Los aceros con alto contenido de carbono que se han laminado en frío o estirado en frío para obtener la mayor resistencia requerida, por ejemplo, para la fabricación de resortes, generalmente se someten a un recocido de alivio de tensión, calentado a una temperatura relativamente baja, a la cual el material permanece casi tan duro como antes, pero desaparece en él. inhomogeneidad de la distribución de tensiones internas. Esto reduce la tendencia a agrietarse, especialmente en ambientes corrosivos. Tal alivio de la tensión se produce, por regla general, debido al flujo plástico local en el material, que no conduce a cambios en la estructura general.

Recristalización. Con diferentes métodos de conformado de metal por presión, a menudo se requiere cambiar en gran medida la forma de la pieza de trabajo. Si el modelado se va a llevar a cabo en un estado frío (lo que a menudo viene dictado por consideraciones prácticas), entonces el proceso debe dividirse en varias etapas, con recristalización en el medio. Después de la primera etapa de deformación, cuando el material se endurece hasta tal punto que una deformación adicional puede conducir a la fractura, la pieza de trabajo se calienta a una temperatura más alta que la temperatura de recocido de alivio de tensión y se mantiene para recristalización. Debido a la rápida difusión a esta temperatura, surge una estructura completamente nueva debido al reordenamiento atómico. Los nuevos granos comienzan a crecer dentro de la estructura de granos del material deformado, que con el tiempo lo reemplazan por completo. En primer lugar, se forman pequeños granos nuevos en los lugares donde la estructura antigua está más alterada, es decir, en los límites de los granos antiguos. Tras el recocido adicional, los átomos de la estructura deformada se reorganizan para que también se conviertan en parte de nuevos granos, que crecen y finalmente absorben toda la estructura antigua. La pieza de trabajo conserva su forma anterior, pero ahora está hecha de un material suave y libre de tensiones que puede someterse a un nuevo ciclo de deformación. Este proceso puede repetirse varias veces si así lo requiere un determinado grado de deformación.

El trabajo en frío es la deformación a una temperatura demasiado baja para la recristalización. Para la mayoría de los metales, la temperatura ambiente cumple con esta definición. Si la deformación se lleva a cabo a una temperatura suficientemente alta para que la recristalización tenga tiempo de seguir a la deformación del material, este tratamiento se denomina en caliente. Siempre que la temperatura se mantenga lo suficientemente alta, se puede deformar tanto como se desee. El estado caliente de un metal está determinado principalmente por lo cerca que está su temperatura de su punto de fusión. La alta maleabilidad del plomo significa que se recristaliza fácilmente, es decir, su procesamiento "caliente" se puede realizar a temperatura ambiente.

Control de textura. Las propiedades físicas de un grano, en términos generales, no son las mismas en diferentes direcciones, ya que cada grano es un solo cristal con su propia estructura cristalina. Las propiedades de una muestra de metal se promedian para todos los granos. En el caso de una orientación de grano aleatoria, las propiedades físicas generales son las mismas en todas las direcciones. Si algunos planos cristalinos o filas atómicas de la mayoría de los granos son paralelos, entonces las propiedades de la muestra se vuelven "anisotrópicas", es decir, dependiendo de la dirección. En este caso, la copa, obtenida por extrusión profunda a partir de una placa circular, tendrá "lengüetas" o "vieiras" en el borde superior, debido a que en algunas direcciones el material se deforma más fácilmente que en otras. En la conformación mecánica, la anisotropía de las propiedades físicas es generalmente indeseable. Pero en láminas de materiales magnéticos para transformadores y otros dispositivos, es muy deseable que la dirección de magnetización fácil, que en los monocristales está determinada por la estructura cristalina, en todos los granos coincida con la dirección dada del flujo magnético. Por tanto, la "orientación preferida" (textura) puede ser deseable o indeseable dependiendo del propósito del material. En términos generales, a medida que un material se recristaliza, cambia su orientación preferida. La naturaleza de esta orientación depende de la composición y pureza del material, del tipo y grado de deformación en frío, así como de la duración y temperatura del recocido.

Control de tamaño de grano. Las propiedades físicas de una muestra de metal están determinadas en gran medida por el tamaño de grano medio. Una estructura de grano fino casi siempre corresponde a las mejores propiedades mecánicas. La reducción del tamaño de grano es a menudo uno de los objetivos del tratamiento térmico (así como de la fusión y la colada). A medida que aumenta la temperatura, la difusión se acelera y, por lo tanto, aumenta el tamaño medio de grano. Los límites de los granos cambian para que los granos más grandes crezcan a expensas de los más pequeños, que eventualmente desaparecen. Por lo tanto, los procesos finales de trabajo en caliente se suelen llevar a cabo a la temperatura más baja posible para que los tamaños de grano se mantengan al mínimo. El trabajo en caliente a baja temperatura a menudo se proporciona deliberadamente, principalmente para reducir el tamaño de grano, aunque se puede lograr el mismo resultado mediante trabajo en frío seguido de recristalización.

Homogeneización. Los procesos mencionados anteriormente tienen lugar tanto en metales puros como en aleaciones. Pero hay una serie de otros procesos que solo son posibles en materiales metálicos que contienen dos o más componentes. Entonces, por ejemplo, en la fundición de la aleación, es casi seguro que habrá inhomogeneidades en la composición química, que está determinada por el proceso de solidificación desigual. En una aleación en solidificación, la composición de la fase sólida formada en un momento dado no es la misma que en la fase líquida, que está en equilibrio con ella. En consecuencia, la composición del sólido que aparece en el momento inicial de solidificación será diferente que al final de la solidificación, y esto conduce a una falta de homogeneidad espacial de la composición a escala microscópica. Esta falta de homogeneidad se elimina mediante un simple calentamiento, especialmente en combinación con la deformación mecánica.

Limpieza. Aunque la pureza del metal está determinada principalmente por las condiciones de fusión y colada, la purificación del metal a menudo se logra mediante un tratamiento térmico en estado sólido. Las impurezas contenidas en el metal reaccionan en su superficie con la atmósfera en la que se calienta; por tanto, una atmósfera de hidrógeno u otro agente reductor puede convertir una parte significativa de los óxidos en metal puro. La profundidad de dicha limpieza depende de la capacidad de las impurezas para difundirse desde el volumen a la superficie y, por lo tanto, está determinada por la duración y la temperatura del tratamiento térmico.

Aislamiento de fases secundarias. Un efecto importante subyace a la mayoría de los modos de tratamiento térmico de aleaciones. Está relacionado con el hecho de que la solubilidad en estado sólido de los componentes de la aleación depende de la temperatura. A diferencia del metal puro, en el que todos los átomos son iguales, en una solución de dos componentes, por ejemplo sólida, hay átomos de dos tipos diferentes, distribuidos aleatoriamente en los sitios de la red cristalina. Si aumenta el número de átomos del segundo tipo, entonces puede alcanzar un estado en el que no pueden simplemente reemplazar los átomos del primer tipo. Si la cantidad del segundo componente supera este límite de solubilidad en estado sólido, en la estructura de equilibrio de la aleación aparecen inclusiones de la segunda fase, que difieren en composición y estructura de los granos iniciales y suelen estar dispersas entre ellos en forma de partículas individuales. Estas partículas de segunda fase pueden tener un efecto profundo en las propiedades físicas del material, que depende de su tamaño, forma y distribución. Estos factores pueden modificarse mediante tratamiento térmico (tratamiento térmico).

El tratamiento térmico es el proceso de procesamiento de productos de metal y aleaciones mediante acción térmica para cambiar su estructura y propiedades en una dirección determinada. Este efecto también se puede combinar con químicos, deformación, magnéticos, etc.

Información histórica sobre el tratamiento térmico.
El hombre ha estado utilizando el tratamiento térmico de los metales desde la antigüedad. Incluso en la era calcolítica, utilizando la forja en frío de oro y cobre nativos, el hombre primitivo se enfrentó al fenómeno del endurecimiento por trabajo, lo que dificultaba la fabricación de productos con hojas delgadas y puntas afiladas, y para restaurar la plasticidad, el herrero tenía que calentar Cobre forjado en frío en el hogar. La evidencia más temprana del uso del recocido por ablandamiento del metal endurecido se remonta a finales del quinto milenio antes de Cristo. NS. Dicho recocido fue, en términos del momento de su aparición, la primera operación del tratamiento térmico de los metales. En la fabricación de armas y herramientas a partir de hierro obtenido mediante el proceso de soplado en bruto, el herrero calentaba la plancha de hierro para forjar en caliente en una forja de carbón. Al mismo tiempo, se carburó el hierro, es decir, se realizó la cementación, una de las variedades de tratamiento químico-térmico. Al enfriar un producto forjado de hierro carburado en agua, el herrero descubrió un fuerte aumento en su dureza y una mejora en otras propiedades. El temple con agua del hierro carburado se ha utilizado desde finales del segundo primer milenio antes de Cristo. NS. La Odisea de Homero (siglos VIII-VII a. C.) contiene las siguientes líneas: "Cómo un herrero sumerge un hacha al rojo vivo o un hacha en agua fría, y el silbido de hierro con un gorgoteo es más fuerte que el hierro, siendo templado en fuego y agua . " En el siglo quinto. antes de Cristo NS. Los etruscos templaron espejos de bronce con alto contenido de estaño en agua (lo más probable es que mejore el brillo durante el pulido). La cementación de hierro en carbón vegetal o materia orgánica, el endurecimiento y revenido del acero se utilizó ampliamente en la Edad Media en la producción de cuchillos, espadas, limas y otras herramientas. Sin conocer la esencia de las transformaciones internas en el metal, los artesanos medievales a menudo atribuían la obtención de altas propiedades durante el tratamiento térmico de los metales a la manifestación de fuerzas sobrenaturales. Hasta mediados del siglo XIX. El conocimiento humano sobre el tratamiento térmico de los metales fue un conjunto de recetas desarrolladas sobre la base de siglos de experiencia. Las necesidades para el desarrollo de la tecnología y, en primer lugar, para el desarrollo de la producción de cañones de acero, llevaron a la transformación del tratamiento térmico de metales del arte en ciencia. A mediados del siglo XIX, cuando el ejército se esforzaba por reemplazar los cañones de bronce y hierro fundido por cañones de acero más potentes, el problema de fabricar cañones de armas de alta y garantizada resistencia era extremadamente agudo. A pesar de que los metalúrgicos conocían las recetas para fundir y fundir acero, los cañones de las armas a menudo estallan sin razón aparente. DK Chernov en la acería de Obukhov en San Petersburgo, estudiando secciones delgadas grabadas preparadas a partir de las bocas de las armas bajo un microscopio y observando la estructura de las fracturas en el sitio de la ruptura con una lupa, concluyó que el acero es más fuerte, cuanto más fino es. estructura. En 1868, Chernov descubrió transformaciones estructurales internas en el acero de enfriamiento que ocurren a ciertas temperaturas. a los que llamó los puntos críticos ay b. Si el acero se calienta a temperaturas por debajo del punto a, entonces no se puede endurecer, y para obtener una estructura de grano fino, el acero debe calentarse a temperaturas por encima del punto b. El descubrimiento por Chernov de los puntos críticos de las transformaciones estructurales en el acero hizo posible seleccionar científicamente el modo de tratamiento térmico para obtener las propiedades requeridas de los productos de acero.

En 1906 A. Wilm (Alemania) descubrió el envejecimiento después del endurecimiento en el duraluminio inventado por él (ver Envejecimiento de metales) la forma más importante refuerzo de aleaciones sobre diferentes bases (aluminio, cobre, níquel, hierro, etc.). En los años 30. siglo 20 Apareció el tratamiento termomecánico de las aleaciones de cobre envejecidas, y en los años 50 el tratamiento termomecánico de los aceros, que permitió aumentar significativamente la resistencia de los productos. Los tipos combinados de tratamiento térmico incluyen el tratamiento termomagnético, que permite, como resultado de enfriar productos en un campo magnético, mejorar algunas de sus propiedades magnéticas.

El resultado de numerosos estudios de cambios en la estructura y propiedades de metales y aleaciones bajo acción térmica fue una teoría armoniosa del tratamiento térmico de metales.

La clasificación de los tipos de tratamiento térmico se basa en qué tipo de cambios estructurales en el metal ocurren cuando se expone al calor. El tratamiento térmico de los metales se subdivide en el propio tratamiento térmico, que consiste únicamente en el efecto térmico sobre el metal, el tratamiento químico-térmico, que combina efectos térmicos y químicos, y el termomecánico, que combina efectos térmicos y deformación plástica. El tratamiento térmico actual incluye los siguientes tipos: recocido de 1ª clase, recocido de 2ª clase, temple sin transformación polimórfica y con transformación polimórfica, envejecimiento y revenido.

Nitruración: saturación de la superficie de las piezas metálicas con nitrógeno para aumentar la dureza, la resistencia al desgaste, el límite de fatiga y la resistencia a la corrosión. El acero, el titanio, algunas aleaciones, la mayoría de los aceros aleados, especialmente el cromo-aluminio, así como el acero que contiene vanadio y molibdeno, se someten a nitruración.
La nitruración del acero se produce a t 500 650 C en un ambiente de amoníaco. Por encima de 400 ° C, comienza la disociación del amoníaco según la reacción NH3 '3H + N. El nitrógeno atómico formado se difunde en el metal, formando fases nitrogenadas. A una temperatura de nitruración por debajo de 591 C, la capa nitrurada consta de tres fases (Fig.): Μ nitruro de Fe2N, ³ nitruro de Fe4N, ± ferrita nitrogenada que contiene aproximadamente 0.01% de nitrógeno a temperatura ambiente. Y la fase ³, que, como un resultado del enfriamiento lento, se descompone a 591 C en un eutectoide ± + ³ 1. La dureza de la capa nitrurada aumenta a HV = 1200 (correspondiente a 12 H / m2) y permanece en calentamiento repetido hasta 500 600 C, lo que asegura una alta resistencia al desgaste de piezas a temperaturas elevadas. Los aceros nitrurados son significativamente superiores en resistencia al desgaste que los aceros cementados y endurecidos. La nitruración es un proceso largo, se necesitan de 20 a 50 horas para obtener una capa con un espesor de 0,2 a 0,4 mm. Se utilizan nitruración, estañado (para aceros estructurales) y niquelado (para aceros inoxidables y resistentes al calor). La dureza de la capa de nitruración de los aceros resistentes al calor se lleva a cabo a veces en una mezcla de amoníaco y nitrógeno.
La nitruración de las aleaciones de titanio se realiza a 850-950 C en nitrógeno de alta pureza (no se usa la nitruración en amoníaco debido a la mayor fragilidad del metal).

Durante la nitruración, se forman una capa superior fina de nitruro y una solución sólida de nitrógeno en ± titanio. La profundidad de capa en 30 h es de 0,08 mm con una dureza superficial de HV = 800 850 (corresponde a 8 8,5 H / m2). La introducción de algunos elementos de aleación en la aleación (hasta 3% Al, 3 5% Zr, etc.) aumenta la velocidad de difusión del nitrógeno, aumenta la profundidad de la capa nitrurada y el cromo reduce la velocidad de difusión. La nitruración de aleaciones de titanio en nitrógeno enrarecido permite obtener una capa más profunda sin una zona de nitruro quebradiza.
La nitruración se utiliza ampliamente en la industria, incluso para piezas que operan a t hasta 500 600 C (camisas de cilindros, cigüeñales, engranajes, pares de válvulas deslizantes, piezas equipo de combustible y etc.).
Literatura: Minkevich A.N., Tratamiento químico térmico de metales y aleaciones, 2a ed., M., 1965: Gulyaev A.P. Metallovedenie, 4a ed., M., 1966.

El calentamiento por inducción se produce al colocar la pieza de trabajo cerca de un conductor de corriente eléctrica alterna llamado inductor. Cuando una corriente de alta frecuencia (HFC) pasa a través del inductor, se crea un campo electromagnético y, si se ubica un producto metálico en este campo, se excita una fuerza electromotriz en él, lo que provoca una corriente alterna de la misma frecuencia que la corriente del inductor para pasar a través del producto.

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 parte 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 lleva a cabo 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 actual, 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 cuando se calienta 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 la mayoría de las veces no es necesario un control de temperatura constante, ya que se selecciona el modo de calentamiento óptimo, que garantiza una calidad constante de endurecimiento o calentamiento del 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; martensita acicular gruesa aparece cuando se sobrecalienta. Los signos de defectos cuando la HDTV se calienta son los mismos que cuando tecnologías clásicas tratamiento térmico.

En el caso del endurecimiento superficial con HFC, el calentamiento se lleva a cabo a una temperatura más alta que en el caso del 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, esta transformación debe tener tiempo para completarse en un tiempo de calentamiento y mantenimiento muy corto.

A pesar del hecho de que el calentamiento durante el enfriamiento rápido de alta frecuencia se lleva a cabo a una temperatura más alta que durante el enfriamiento rápido normal, no se produce un sobrecalentamiento del metal. 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 escala
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 tubos electrónicos 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 baja temperatura de revenido. Después del cese del enfriamiento, esta energía se eliminará a la superficie debido a la diferencia de temperatura. Esto elimina la necesidad de operaciones adicionales de templado de 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 enfriamiento. El enfriamiento de la ducha se puede realizar tanto en inductores-rociadores como en cámaras especiales de enfriamiento. El enfriamiento por flujo permite crear una sobrepresión 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.

El calentamiento por inducción es un método de calentamiento sin contacto por corrientes de alta frecuencia (RFH - calentamiento por radiofrecuencia) de materiales eléctricamente conductores.

Descripción del método.

El calentamiento por inducción es el calentamiento de materiales por corrientes eléctricas inducidas por un campo magnético alterno. En consecuencia, este es el calentamiento de productos hechos de materiales conductores (conductores) por el campo magnético de inductores (fuentes de un campo magnético alterno). El calentamiento por inducción se realiza de la siguiente manera. Una pieza de trabajo eléctricamente conductora (metal, grafito) se coloca en un llamado inductor, que es una o más vueltas de alambre (generalmente de cobre). En el inductor, con la ayuda de un generador especial, se inducen corrientes potentes de varias frecuencias (de diez Hz a varios MHz), como resultado de lo cual surge un campo electromagnético alrededor del inductor. El campo electromagnético induce corrientes parásitas en la pieza de trabajo. Las corrientes de Foucault calientan la pieza de trabajo bajo la influencia del calor de Joule (consulte la ley de Joule-Lenz).

El sistema inductor de la pieza de trabajo es un transformador sin núcleo en el que el inductor es el devanado primario. La pieza de trabajo es un devanado secundario en cortocircuito. El flujo magnético entre los devanados se cierra en el aire.

A alta frecuencia, las corrientes parásitas son desplazadas por el campo magnético formado por ellas hacia las delgadas capas superficiales de la pieza de trabajo Δ (efecto de superficie), como resultado de lo cual su densidad aumenta bruscamente y la pieza de trabajo se calienta. Las capas de metal subyacentes se calientan debido a la conductividad térmica. No es la corriente lo que importa, sino la alta densidad de corriente. En la capa de piel Δ, la densidad de corriente disminuye en un factor de e en relación con la densidad de corriente en la superficie de la pieza de trabajo, mientras que el 86,4% del calor se libera en la capa de piel (de la liberación total de calor. La profundidad de la piel La capa depende de la frecuencia de radiación: cuanto mayor es la frecuencia, más fina es la capa de piel. También depende de la permeabilidad magnética relativa μ del material de la pieza de trabajo.

Para hierro, cobalto, níquel y aleaciones magnéticas a temperaturas por debajo del punto de Curie, μ tiene un valor de varios cientos a decenas de miles. Para otros materiales (fundidos, metales no ferrosos, eutécticos líquidos de bajo punto de fusión, grafito, electrolitos, cerámicas eléctricamente conductoras, etc.) μ es aproximadamente igual a la unidad.

Por ejemplo, a una frecuencia de 2 MHz, la profundidad de la capa superficial del cobre es de aproximadamente 0,25 mm, para el hierro ≈ 0,001 mm.

El inductor se calienta mucho durante el funcionamiento, ya que absorbe su propia radiación. Además, absorbe la radiación de calor de una pieza de trabajo caliente. Los inductores están hechos de tubos de cobre enfriados por agua. El agua se suministra por succión, lo que garantiza la seguridad en caso de quemado u otra despresurización del inductor.

Solicitud:
Fusión, soldadura fuerte y soldadura de metales ultrapuros sin contacto.
Obtención de prototipos de aleaciones.
Doblado y tratamiento térmico de piezas de máquinas.
Producir joyería.
Procesamiento de piezas pequeñas que pueden resultar dañadas por el calentamiento de la llama o del arco.
Endurecimiento superficial.
Templado y tratamiento térmico de piezas de formas complejas.
Desinfección de instrumental médico.

Ventajas.

Calentamiento o fusión a alta velocidad de cualquier material conductor de electricidad.

El calentamiento es posible en una atmósfera de gas protector, en un ambiente oxidante (o reductor), en un líquido no conductor, en el vacío.

Calentamiento a través de las paredes de una cámara protectora hecha de vidrio, cemento, plásticos, madera: estos materiales absorben la radiación electromagnética muy débilmente y permanecen fríos durante el funcionamiento de la instalación. Solo se calienta el material conductor de electricidad: metal (incluido el fundido), carbono, cerámica conductora, electrolitos, metales líquidos, etc.

Debido a las fuerzas MHD que surgen, el metal líquido se mezcla intensamente, hasta mantenerlo suspendido en el aire o el gas protector; así es como se obtienen las aleaciones ultrapuras en pequeñas cantidades (fusión por levitación, fusión en un crisol electromagnético).

Dado que el calentamiento se realiza por medio de radiación electromagnética, no hay contaminación de la pieza de trabajo por los productos de la combustión del soplete en el caso del calentamiento por llama de gas, o por el material del electrodo en el caso del calentamiento por arco. Colocar las muestras en una atmósfera de gas inerte y alta velocidad el calentamiento eliminará la formación de incrustaciones.

Facilidad de uso debido al pequeño tamaño del inductor.

El inductor puede tener una forma especial: esto permitirá calentar uniformemente partes de una configuración compleja en toda la superficie, sin provocar su deformación o falta de calentamiento local.

El calentamiento local y selectivo es sencillo.

Dado que el calentamiento es más intenso en las capas superiores delgadas de la pieza de trabajo y las capas subyacentes se calientan más suavemente debido a la conductividad térmica, el método es ideal para el endurecimiento de la superficie de las piezas (el núcleo permanece viscoso).

Fácil automatización de equipos: ciclos de calentamiento y enfriamiento, control y retención de temperatura, suministro y extracción de piezas de trabajo.

Instalaciones de calentamiento por inducción:

En instalaciones con una frecuencia de funcionamiento de hasta 300 kHz, los inversores se utilizan en conjuntos IGBT o transistores MOSFET. Estas instalaciones están diseñadas para calentar piezas grandes. Para calentar piezas pequeñas se utilizan altas frecuencias (hasta 5 MHz, el rango de ondas medias y cortas), las instalaciones de alta frecuencia se construyen sobre tubos electrónicos.

Además, para calentar piezas pequeñas, se están construyendo instalaciones de mayor frecuencia en transistores MOSFET para frecuencias de funcionamiento de hasta 1,7 MHz. Controlar los transistores y protegerlos a frecuencias más altas presenta ciertas dificultades, por lo tanto, los ajustes de frecuencias más altas siguen siendo bastante costosos.

Un inductor para calentar piezas pequeñas tiene un tamaño pequeño y baja inductancia, lo que conduce a una disminución en el factor de calidad del circuito oscilante operativo a bajas frecuencias y una disminución en la eficiencia, y también representa un peligro para el oscilador maestro (el factor de calidad del circuito oscilante es proporcional a L / C, un circuito oscilante con un factor de calidad bajo es demasiado bueno "Bombeado" con energía, forma un cortocircuito en el inductor y desactiva el oscilador maestro). Para aumentar el factor de calidad del circuito oscilatorio, se utilizan dos formas:
- un aumento en la frecuencia de operación, lo que conduce a la complicación y al aumento del costo de la instalación;
- el uso de insertos ferromagnéticos en el inductor; encolado del inductor con paneles de material ferromagnético.

Dado que el inductor funciona de manera más eficiente a altas frecuencias, el calentamiento por inducción recibió una aplicación industrial después del desarrollo y el inicio de la producción de potentes lámparas generadoras. Antes de la Primera Guerra Mundial, el calentamiento por inducción tenía un uso limitado. En ese momento, se utilizaban como generadores generadores de máquinas de mayor frecuencia (obra de V.P. Vologdin) o instalaciones de descarga de chispas.

El circuito generador puede ser, en principio, cualquier (multivibrador, generador RC, generador con excitación independiente, varios generadores de relajación), funcionando con una carga en forma de bobina-inductor y con potencia suficiente. También es necesario que la frecuencia de vibración sea lo suficientemente alta.

Por ejemplo, para "cortar" un alambre de acero con un diámetro de 4 mm en unos pocos segundos, se requiere una potencia de oscilación de al menos 2 kW a una frecuencia de al menos 300 kHz.

Elija un esquema de acuerdo con siguientes criterios: fiabilidad; estabilidad de fluctuaciones; estabilidad de la potencia liberada en la pieza de trabajo; facilidad de fabricación; facilidad de personalización; el número mínimo de piezas para reducir el costo; el uso de piezas que juntas dan una reducción de peso y dimensiones, etc.

Durante muchas décadas, se utilizó un inductivo de tres puntos como generador de oscilaciones de alta frecuencia (generador Hartley, generador con retroalimentación de autotransformador, circuito en un divisor de voltaje de bucle inductivo). Este es un circuito autoexcitado de suministro de energía paralelo del ánodo y un circuito selectivo de frecuencia hecho en un circuito oscilatorio. Se ha utilizado con éxito y se sigue utilizando en laboratorios, talleres de joyería, empresas industriales así como en la práctica amateur. Por ejemplo, durante la Segunda Guerra Mundial, en tales instalaciones se llevó a cabo el endurecimiento de la superficie de los rodillos del tanque T-34.

Desventajas de los tres puntos:

Baja eficiencia (menos del 40% cuando se usa una lámpara).

Una fuerte desviación de frecuencia en el momento del calentamiento de piezas de trabajo hechas de materiales magnéticos por encima del punto de Curie (≈700C) (cambios de μ), que cambia la profundidad de la capa de piel y cambia de manera impredecible el modo de tratamiento térmico. Cuando se tratan con calor piezas críticas, esto puede ser inaceptable. Además, los televisores potentes deben funcionar en un rango estrecho de frecuencias permitidas por Rossvyazokhrankultura, ya que con un blindaje deficiente son en realidad transmisores de radio y pueden interferir con la transmisión de radio y televisión, los servicios costeros y de rescate.

Al cambiar piezas de trabajo (por ejemplo, una más pequeña por una más grande), la inductancia del sistema inductor-pieza de trabajo cambia, lo que también conduce a un cambio en la frecuencia y profundidad de la capa de piel.

Al cambiar de inductores de una sola vuelta a inductores de múltiples vueltas, a inductores más grandes o más pequeños, la frecuencia también cambia.

Bajo el liderazgo de Babat, Lozinsky y otros científicos, se desarrollaron circuitos generadores de dos y tres circuitos que tienen una mayor eficiencia (hasta un 70%), además de mantener mejor la frecuencia de operación. Su principio de funcionamiento es el siguiente. Debido al uso de circuitos acoplados y al debilitamiento de la conexión entre ellos, un cambio en la inductancia del circuito de trabajo no implica un cambio fuerte en la frecuencia del circuito de ajuste de frecuencia. Los transmisores de radio están diseñados según el mismo principio.

Los generadores TVF modernos son inversores basados en ensamblajes IGBT o poderosos transistores MOSFET, generalmente hechos en un esquema de puente o medio puente. Opere a frecuencias de hasta 500 kHz. Las puertas de los transistores se abren mediante un sistema de control por microcontrolador. El sistema de control, dependiendo de la tarea en cuestión, le permite mantener automáticamente

A) frecuencia constante
b) potencia constante liberada en la pieza de trabajo
c) la mayor eficiencia posible.

Por ejemplo, cuando un material magnético se calienta por encima del punto de Curie, el grosor de la capa superficial aumenta bruscamente, la densidad de corriente disminuye y la pieza de trabajo comienza a calentarse peor. Además, las propiedades magnéticas del material desaparecen y el proceso de inversión de magnetización se detiene: la pieza de trabajo comienza a calentarse peor, la resistencia de carga disminuye abruptamente, esto puede provocar la "separación" del generador y su falla. El sistema de control monitorea la transición a través del punto Curie y automáticamente aumenta la frecuencia cuando la carga se reduce repentinamente (o disminuye la potencia).

Observaciones.

El inductor debe colocarse lo más cerca posible de la pieza de trabajo. Esto no solo aumenta la densidad del campo electromagnético cerca de la pieza de trabajo (proporcional al cuadrado de la distancia), sino que también aumenta el factor de potencia Cos (φ).

El aumento de la frecuencia disminuye drásticamente el factor de potencia (proporcional al cubo de la frecuencia).

Cuando los materiales magnéticos se calientan, también se libera calor adicional debido a la inversión de la magnetización; su calentamiento hasta el punto de Curie es mucho más eficiente.

Al calcular el inductor, es necesario tener en cuenta la inductancia de los buses que alimentan el inductor, que puede ser mucho mayor que la inductancia del inductor en sí (si el inductor está hecho en forma de una vuelta de un diámetro pequeño o incluso parte de un giro, un arco).

Hay dos casos de resonancia en circuitos oscilatorios: resonancia de voltaje y resonancia de corriente.
Circuito oscilatorio paralelo - resonancia de corriente.
En este caso, el voltaje en la bobina y en el capacitor es el mismo que el del generador. En la resonancia, la resistencia del bucle entre los puntos de ramificación se vuelve máxima y la corriente (I total) a través de la resistencia de carga Rн será mínima (la corriente dentro del bucle I-1L e I-2c es mayor que la corriente del generador).

Idealmente, la impedancia del bucle es infinita: el circuito no extrae corriente de la fuente. Cuando la frecuencia del generador cambia en cualquier dirección desde la frecuencia resonante, la resistencia total del circuito disminuye y la corriente de línea (I total) aumenta.

Circuito oscilatorio en serie - resonancia de voltaje.

La característica principal de un circuito resonante en serie es que su impedancia es mínima en resonancia. (ZL + ZC - mínimo). Cuando la frecuencia se sintoniza a un valor mayor o menor que la frecuencia resonante, la impedancia aumenta.
Producción:
En un circuito paralelo en resonancia, la corriente a través de los terminales del circuito es 0 y el voltaje es máximo.
En un circuito en serie, por el contrario, el voltaje tiende a cero y la corriente es máxima.

El artículo fue tomado del sitio http://dic.academic.ru/ y reelaborado en un texto que es más comprensible para el lector por la empresa Prominduktor LLC.

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. Excepto por el 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 endurecimiento por 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 con HFC y otros métodos de endurecimiento es que el calentamiento se realiza utilizando Instalaciones de HDTV que actúan sobre la pieza a templar 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 paletas 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 fundiendo 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 perdigones se obtiene una superficie más limpia de la pieza, se logra una mayor productividad de los dispositivos 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, cuyo orificio 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 expira por 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.