Metallide kõvenemine kõrgsagedusvoolude abil. Hfc seadmed terase karastamiseks

Kõrgsageduslik vool tekitatakse käitises induktiivpooli tõttu ja see võimaldab induktiivpooli vahetusse lähedusse paigutatud toodet kuumutada. Induktsioonmasin sobib ideaalselt metalltoodete karastamiseks. HDTV paigalduses on võimalik selgelt programmeerida: nõutav soojuse läbitungimise sügavus, kõvenemisaeg, kuumutamistemperatuur ja jahutusprotsess.

Esimest korda kasutati pärast V.P ettepanekut kõvenemiseks induktsiooniseadmeid. Volodin 1923. aastal. Pärast pikki katseid ja katsetusi on HFC -kuumutamist kasutatud terase kõvendamiseks alates 1935. aastast. Karastamiseks mõeldud HFC -seadmed on vaieldamatult kõige produktiivsem metallitoodete kuumtöötlemise viis.

Miks sobib induktsioonmasin kõvendamiseks paremini

Metallosade HFC -kõvenemine viiakse läbi, et suurendada toote ülemise kihi vastupidavust mehaanilistele kahjustustele, samas kui tooriku keskel on suurenenud viskoossus. Oluline on märkida, et toote tuum jääb HFC kõvenemise ajal täielikult muutumatuks.
Induktsioonpaigaldisel on alternatiivsete kütteliikidega võrreldes palju väga olulisi eeliseid: kui varasemad HFC -seadmed olid tülikamad ja ebamugavamad, siis nüüd on see puudus parandatud ja seadmed on muutunud universaalseks metalltoodete kuumtöötlemiseks.

Induktsiooniseadmete eelised

Induktsioonkarastusüksuse üheks puuduseks on võimatu töödelda mõnda keeruka kujuga toodet.

Metalli kõvenemise sordid

Metallikõvenemist on mitut tüüpi. Mõne toote puhul piisab metalli kuumutamisest ja selle kohe jahutamisest, teiste puhul on vajalik teatud temperatuuril hoidmine.
On olemas järgmised kõvenemise tüübid:

Statsionaarne kõvenemine: kasutatakse reeglina väikese tasase pinnaga osade jaoks. Selle kõvenemismeetodi kasutamisel jääb detaili ja induktiivpooli asend muutumatuks.
Pidev järjestikune kõvenemine: kasutatakse silindriliste või lamedate toodete kõvastamiseks. Pideva järjestikuse kõvenemise korral võib detail liikuda induktiivpooli alla või hoida oma asendit muutumatuna.
Toodete tangentsiaalne kõvenemine: suurepärane väikeste silindriliste osade töötlemiseks. Tangentsiaalne pidev järjestikune kõvenemine pöörleb toodet üks kord kogu kuumtöötlusprotsessi jooksul.
Karastamiseks mõeldud HFC-seade on seade, mis on võimeline tootma kvaliteetset kõvastumist ja säästma samal ajal tootmisressursse.

Kokkuleppel on võimalik metall- ja terasdetailide kuumtöötlemine ja kõvendamine, mille mõõtmed on suuremad kui tabelis.

Metallide ja sulamite kuumtöötlus (terase kuumtöötlus) Moskvas on teenus, mida meie tehas pakub oma klientidele. Meil on kõik vajalikud seadmed, mille jaoks töötavad kvalifitseeritud spetsialistid. Täidame kõik tellimused õigeaegselt ja kvaliteetselt. Samuti võtame vastu ja täidame tellimusi meile ja teistest Venemaa piirkondadest saabuvate teraste ja kõrgsagedusvoolu kuumtöötlemiseks.

Terase kuumtöötluse peamised tüübid

Esimest tüüpi lõõmutamine:

Esimest tüüpi difusioonne lõõmutamine (homogeniseerimine) - Kiire kuumutamine kuni t 1423 K, pikk hoidmine ja sellele järgnev aeglane jahutamine. Materjali keemilise ebahomogeensuse joondamine suurte kujuga legeerterasest valandites

Esimest tüüpi ümberkristallimise lõõmutamine - kuumutamine temperatuurini 873–973 K, pikk hoidmine ja sellele järgnev aeglane jahutamine. Pärast külma deformatsiooni väheneb kõvadus ja suureneb plastilisus (töötlemine on koostalitlusvõimeline)

Esimest tüüpi lõõmutamine, stressi vähendamine - kuumutamine temperatuurini 473-673 K ja sellele järgnev aeglane jahutamine. See eemaldab jääkpinged pärast valamist, keevitamist, plastilist deformatsiooni või töötlemist.

II tüüpi lõõmutamine:

Täielik II tüüpi lõõmutamine - kuumutamine temperatuurini üle Ac3 punkti 20–30 K, hoidmine ja sellele järgnev jahutamine. Enne kõvenemist väheneb kõvadus, paraneb töödeldavus, eemaldatakse sisepinged hüpo- ja eutektoidsetes terases (vt tabeli märkus)

II tüüpi lõõmutamine on mittetäielik - kuumutamine temperatuurini punktide Ac1 ja Ac3 vahel, hoidmine ja sellele järgnev jahutamine. Enne kõvenemist väheneb kõvadus, paraneb töödeldavus, eemaldatakse sisepinged hüpereutektoidses terases

II tüüpi isotermiline lõõmutamine - kuumutamine temperatuurini 30–50 K kõrgemal Ac3 punktist (hüpereutektoidsel terasel) või kõrgemal Ac1 punktist (hüpereutektoidsel terasel), hoidmine ja sellele järgnev järkjärguline jahutamine. Legeeritud ja kõrge süsinikusisaldusega terasest valmistatud väikeste valtstoodete või sepiste kiirendatud töötlemine, et vähendada kõvadust, parandada töödeldavust ja leevendada sisemist pinget

Teist tüüpi lõõmutamine, sferoidimine - kuumutamine temperatuurini Ac1 üle 10–25 K, hoidmine ja sellele järgnev järkjärguline jahutamine. Väheneb kõvadus, paraneb töödeldavus, kõrvaldatakse tööriistaterase sisepinged enne kõvenemist, vähese legeeritud ja keskmise süsinikusisaldusega teraste elastsus suureneb enne külma deformatsiooni

II tüüpi kerge lõõmutamine - kuumutamine kontrollitud keskkonnas temperatuurini 20-30 K üle Ac3 punkti, hoidmine ja sellele järgnev jahutamine kontrollitud keskkonnas. Tekib teraspinna kaitse oksüdeerumise ja dekarburiseerimise eest

Teist tüüpi lõõmutamine Normaliseerimine (lõõmutamise normaliseerimine) - kuumutamine temperatuurini 303 K üle Ac3 punkti, hoidmine ja sellele järgnev jahutamine rahulikus õhus. Seal on kuumutatud terase struktuuri korrigeerimine, konstruktsiooniterasest osade sisepingete eemaldamine ja nende töödeldavuse parandamine, tööriistade kõvenemissügavuse suurenemine. teras enne kõvenemist

Karastamine:

Pidev täielik kustutamine - kuumutamine temperatuurini 30–50 K üle Ac3 punkti, hoidmine ja sellele järgnev järsk jahutamine. Hüpoeutektoidsetest ja eutektoidsetest terasest osade suure kõvaduse ja kulumiskindluse saavutamine (koos karastamisega)

Lõpetamine on mittetäielik - kuumutamine punktide Ac1 ja Ac3 vahelisele temperatuurile, hoidmine ja sellele järgnev järsk jahutamine. Hüpereutektoidsest terasest osade kõrge kareduse ja kulumiskindluse saavutamine (koos karastamisega)

Vahelduv kõvenemine - kuumutamine kuni t Ac3 punkti kohal 30-50 K võrra (hüpoeutektoidsete ja eutektoidsete teraste puhul) või Ac1 ja Ac3 punktide vahel (hüpereutektoidsete teraste puhul), hoides ja seejärel jahutades vees ja seejärel õlis. Vähendab kõrge süsinikusisaldusega tööriistaterasest jääkpingeid ja pingeid

Isotermiline karastamine - kuumutamine temperatuurini 30–50 K üle Ac3 punkti, sulatatud soolade ja seejärel õhu käes hoidmine ja sellele järgnev jahutamine. Esineb Legeeritud tööriistaterasest osade minimaalse deformatsiooni (väändumine), elastsuse, vastupidavuse piiri ja paindumiskindluse suurendamine

Astmeline kõvenemine - sama (erineb isotermilisest kõvenemisest selle osa lühema viibeajaga jahutuskeskkonnas). Vähendab pingeid, pingeid ja hoiab ära pragunemise väikestes süsinikutööriistade tööriistades, samuti suuremates legeeritud tööriistaterastes ja HSS -tööriistades

Pinna kõvenemine - kuumutamine toote pinnakihi elektrivoolu või gaasileegi abil karastamiseks t, millele järgneb kuumutatud kihi kiire jahutamine. Pinna kõvadus suureneb teatud sügavusele, kulumiskindlus ja masinaosade ja tööriistade vastupidavus suurenevad

Isetempeeruv karastamine-kuumutamine temperatuurini 30–50 K üle Ac3 punkti, hoidmine ja sellele järgnev mittetäielik jahutamine. Osa sees säiliv soojus tagab karastatud väliskihi karastamise

Karastamine külmtöötlusega-sügav jahutamine pärast jahutamist temperatuurini 253–193 K. Suureneb karedus ja saadakse legeerterasest osade stabiilsed mõõtmed

Jahutamine jahutamisega - enne jahutuskeskkonda kastmist kuumutatakse kuumutatud osi mõnda aega õhus või hoitakse vähendatud temperatuuriga termostaadis. Terase kuumtöötlustsükkel väheneb (seda kasutatakse tavaliselt pärast süsinikustamist).

Kerge karastamine - kuumutamine kontrollitud keskkonnas temperatuurini 20-30 K üle Ac3 punkti, hoidmine ja sellele järgnev jahutamine kontrollitud keskkonnas. Tekib kaitse vormide, stantside ja kinnitusdetailide keerukate osade oksüdeerumise ja dekarburiseerimise eest, mis ei ole lihvitavad

Puhkus madal - kuumutamine temperatuurivahemikus 423–523 K ja sellele järgnev kiirendatud jahutus. Pärast pinna kõvenemist vabanevad sisepinged ja lõikamis- ja mõõteriistade rabedus väheneb; korpusega karastatud osadele pärast kõvenemist

Keskmine puhkus - kuumutamine intervalliga t = 623-773 K ja sellele järgnev aeglane või kiirendatud jahutamine. Vedrude, vedrude ja muude elastsete elementide elastsuspiir suureneb

Puhkus kõrge - kuumutamine temperatuurivahemikus 773-953 K ja sellele järgnev aeglane või kiire jahutamine. Esineb Terasest konstruktsiooniosade kõrge elastsuse tagamine reeglina termilise parendamise ajal

Termiline parendamine - karastamine ja sellele järgnev kõrge karastamine. Tekib jääkpingete täielik eemaldamine. Löögi- ja vibratsioonikoormuste all töötavate terasest konstruktsiooniosade lõplikul kuumtöötlemisel suure tugevuse ja elastsuse kombinatsioon

Termomehaaniline töötlemine - kuumutamine, kiire jahutamine temperatuurini 673-773 K, mitmekordne plastiline deformatsioon, karastamine ja karastamine. Eraldis keevitamata valtstoodetele ja lihtsa kujuga osadele, suurem tugevus võrreldes tavapärase kuumtöötlusega saadud tugevusega

Vananemine - kuumutamine ja pikaajaline kokkupuude kõrgel temperatuuril. Osade ja tööriistade mõõtmed stabiliseeruvad

Karboniseerimine - maheterase pinnakihi küllastumine süsinikuga (karburiseerimine). Sellele järgneb karastamine madala karastamisega. Tsementeeritud kihi sügavus on 0,5-2 mm. See annab tootele suure pinnakareduse, säilitades samal ajal viskoosse südamiku. Süsinikusisaldusega süsinik- või legeerterased tsementeeritakse: väikeste ja keskmise suurusega toodete puhul 0,08–0,15%, suuremate puhul 0,15–0,5%. Hammasrattad, kolvipoldid jne tsementeeritakse.

Tsüanidiseerimine-terasetoodete termokeemiline töötlemine tsüaniidsoolade lahuses temperatuuril 820. Terase pindmine kiht on küllastunud süsiniku ja lämmastikuga (kiht 0,15-0,3 mm.) Madala süsinikusisaldusega terasel toimub tsüanideerimine, mille tagajärjel koos tahke pinnaga on tootel viskoosne tuum. Selliseid tooteid iseloomustab kõrge kulumiskindlus ja löögikindlus.

Nitriding (nitriding) - terasetoodete pinnakihi lämmastikuga küllastumine 0,2-0,3 mm sügavusele. Annab pinnale kõrge kõvaduse, suurema kulumiskindluse ja korrosiooni. Näidikud, hammasrattad, võllipostid jms allutatakse nitreerimisele.

Külmtöötlus - jahutatakse pärast jahutamist miinuskraadini. Karastatud teraste sisemine struktuur muutub. Seda kasutatakse tööriistateraste, ümbrisega karastatud toodete, mõnede legeerteraste jaoks.

METALLIDE KUUMUTÖÖTLEMINE (KUUMETÖÖTLUS), teatud kuumutamise ja jahutamise ajatsükkel, mille puhul metallid muudavad oma füüsikalisi omadusi. Termotöötlus selle mõiste tavapärases tähenduses toimub temperatuuridel, mis on madalamad kui sulamistemperatuur. Sellesse kontseptsiooni ei kuulu sulamis- ja valamisprotsessid, millel on oluline mõju metalli omadustele. Kuumtöötlemisest tingitud füüsikaliste omaduste muutused on tingitud tahke materjali sisemise struktuuri ja keemiliste suhete muutustest. Kuumtöötlustsüklid on kuumutamise, teatud temperatuuril hoidmise ja kiire või aeglase jahutamise erinevad kombinatsioonid, mis vastavad vajalikele struktuurilistele ja keemilistele muutustele.

Metallide granuleeritud struktuur. Mis tahes metall koosneb tavaliselt paljudest üksteisega kokkupuutuvatest kristallidest (nn terad), tavaliselt mikroskoopilise suurusega, kuid mõnikord palja silmaga nähtavad. Iga tera sees olevad aatomid on paigutatud nii, et need moodustavad korrapärase kolmemõõtmelise geomeetrilise võre. Võre tüüp, mida nimetatakse kristallstruktuuriks, on materjali omadus ja seda saab määrata röntgendifraktsiooni analüüsimeetoditega. Aatomite õige paigutus säilib kogu tera ulatuses, välja arvatud väikesed rikkumised, näiteks üksikud võrekohad, mis kogemata vabanevad. Kõik terad on sama kristallstruktuuriga, kuid reeglina on need ruumis erinevalt orienteeritud. Seetõttu on kahe tera piiril aatomid alati vähem järjestatud kui nende sees. See seletab eelkõige seda, et terade piire on lihtsam keemiliste reaktiividega söövitada. Poleeritud tasase metallpinnaga, mida on töödeldud sobiva söövitajaga, on tavaliselt selge terade piirjoon. Materjali füüsikalised omadused määravad üksikute terade omadused, nende mõju üksteisele ja terade piiride omadused. Metallmaterjali omadused sõltuvad kriitiliselt terade suurusest, kujust ja suunast ning kuumtöötlemise eesmärk on neid tegureid kontrollida.

Aatomiprotsessid kuumtöötluse ajal. Kui tahke kristalse materjali temperatuur tõuseb, on selle aatomitel kergem liikuda kristallvõre ühest kohast teise. Just sellel aatomite difusioonil põhineb kuumtöötlus. Kõige tõhusamat mehhanismi aatomite liikumiseks kristallvõres võib ette kujutada vabade võrekohtade liikumisena, mis on alati igas kristallis. Kõrgendatud temperatuuridel kiireneb difusioonikiiruse suurenemise tõttu aine tasakaalustamata struktuuri üleminek tasakaaluprotsessile. Temperatuur, mille juures difusioonikiirus märgatavalt suureneb, ei ole erinevate metallide puhul sama. Tavaliselt on see kõrgem sulamistemperatuuriga metallide puhul. Volframis, mille sulamistemperatuur on võrdne 3387 ° C, ei toimu ümberkristallimist isegi punase kuumusega, samal ajal kui alumiiniumisulamite kuumtöötlus, mis sulab madalatel temperatuuridel, on mõnel juhul võimalik toatemperatuuril.

Kuumtöötlus hõlmab paljudel juhtudel väga kiiret jahutamist, mida nimetatakse karastamiseks, et säilitada kõrgendatud temperatuuril moodustunud struktuur. Kuigi rangelt võttes ei saa sellist struktuuri pidada toatemperatuuril termodünaamiliselt stabiilseks, on see praktikas madala difusioonikiiruse tõttu üsna stabiilne. Paljudel kasulikel sulamitel on selline "metastabiilne" struktuur.

Kuumtöötlusest tingitud muutused võivad olla kahte tüüpi. Esiteks on nii puhaste metallide kui ka sulamite puhul võimalikud muutused, mis mõjutavad ainult füüsilist struktuuri. Need võivad olla muutused materjali pingeseisundis, muutused selle kristalliterade suuruses, kujus, kristallstruktuuris ja orientatsioonis. Teiseks võib muutuda ka metalli keemiline struktuur. Seda võib väljendada kompositsiooni ebahomogeensuse silumises ja teise faasi sademete moodustumises koostoimes ümbritseva atmosfääriga, mis on loodud metalli puhastamiseks või sellele määratud pinnaomaduste andmiseks. Mõlemat tüüpi muutused võivad toimuda samaaegselt.

Stressi leevendamine. Külm deformatsioon suurendab enamiku metallide kõvadust ja rabedust. Mõnikord on selline "tüve kõvenemine" soovitav. Värvilistele metallidele ja nende sulamitele antakse tavaliselt külmvaltsimisel teatud kõvadusaste. Kerge teras on ka sageli külmtöödeldud. Kõrge süsinikusisaldusega terased, mis on külmvaltsitud või külmutatud, kasutades näiteks vedrude tootmiseks vajalikku tugevust, allutatakse tavaliselt pingeid vähendavale lõõmutamisele ja kuumutatakse suhteliselt madalale temperatuurile, kus materjal jääb peaaegu sama kõvaks kui varem , kuid kaob selles.sisemiste pingete jaotuse ebahomogeensus. See vähendab pragunemise kalduvust, eriti söövitavas keskkonnas. Selline pingete maandamine toimub reeglina materjali kohaliku plastvoolu tõttu, mis ei too kaasa üldise struktuuri muutusi.

Ümberkristallimine. Erinevate metallide survega vormimise meetodite puhul on sageli vaja tooriku kuju oluliselt muuta. Kui vormimist tuleb läbi viia külmas olekus (mis on sageli tingitud praktilistest kaalutlustest), tuleb protsess jagada mitmeks etapiks, mille vahel on ümberkristallimine. Pärast esimest deformatsioonietappi, kui materjal on kõvastunud sedavõrd, et edasine deformatsioon võib põhjustada purunemise, kuumutatakse toorik pingest vabastava lõõmutamistemperatuurist kõrgemale temperatuurile ja hoitakse ümberkristallimiseks. Kiire difusiooni tõttu sellel temperatuuril tekib aatomite ümberkorraldamise tõttu täiesti uus struktuur. Deformeerunud materjali terakonstruktsiooni sees hakkavad kasvama uued terad, mis aja jooksul selle täielikult asendavad. Esiteks tekivad väikesed uued terad kohtadesse, kus vana struktuur on kõige rohkem häiritud, nimelt vanade terade piiridel. Edasisel lõõmutamisel paigutatakse deformeerunud struktuuri aatomid ümber nii, et need muutuvad osaks ka uutest teradest, mis kasvavad ja lõpuks neelavad kogu vana struktuuri. Töödeldav detail säilitab oma endise kuju, kuid nüüd on see valmistatud pehmest, pingevabast materjalist, mida saab uuele deformatsioonitsüklile allutada. Seda protsessi saab korrata mitu korda, kui seda nõuab teatud deformatsioon.

Külmtöötlus on deformatsioon temperatuuril, mis on ümberkristallimiseks liiga madal. Enamiku metallide puhul vastab toatemperatuur sellele määratlusele. Kui deformatsioon viiakse läbi piisavalt kõrgel temperatuuril, nii et ümberkristallimisel on aega materjali deformatsiooni järgimiseks, nimetatakse seda töötlust kuumaks. Niikaua kui temperatuur jääb piisavalt kõrgeks, saab seda deformeerida nii palju kui soovite. Metalli kuuma oleku määrab eelkõige see, kui lähedal on selle temperatuur sulamistemperatuurile. Plii kõrge vormitavus tähendab seda, et see kristalliseerub kergesti ümber, see tähendab, et selle "kuuma" töötlemist saab läbi viia toatemperatuuril.

Tekstuuri kontroll. Tera füüsikalised omadused ei ole üldiselt erinevates suundades ühesugused, kuna iga tera on oma kristallstruktuuriga monokristall. Metalliproovi omadused keskmistatakse kõigi terade kohta. Tera juhusliku orientatsiooni korral on üldised füüsikalised omadused igas suunas ühesugused. Kui enamiku terade mõned kristalltasandid või aatomiridad on paralleelsed, muutuvad proovi omadused "anisotroopseteks", st sõltuvalt suunast. Sel juhul on ümmarguse plaadi sügava ekstrusiooni teel saadud tassil ülemised servad "keeled" või "kammkarbid", mis on tingitud asjaolust, et mõnes suunas deformeerub materjal kergemini kui teistes. Mehaanilise vormimise korral on füüsikaliste omaduste anisotroopia üldiselt ebasoovitav. Kuid trafode ja muude seadmete magnetmaterjalide lehtedel on väga soovitav, et hõlpsa magnetiseerimise suund, mis üksikristallides määratakse kristallstruktuuri järgi, langeks kõikide terade puhul kokku magnetvoo antud suunaga. Seega võib "eelistatud orientatsioon" (tekstuur) sõltuvalt materjali otstarbest olla soovitav või ebasoovitav. Üldiselt muutub materjali ümberkristallimisel selle eelistatud suund. Selle orientatsiooni olemus sõltub materjali koostisest ja puhtusest, külma deformatsiooni tüübist ja astmest, samuti lõõmutamise kestusest ja temperatuurist.

Tera suuruse kontroll. Metalliproovi füüsikalised omadused määravad suuresti keskmine tera suurus. Peeneteraline struktuur vastab peaaegu alati parimatele mehaanilistele omadustele. Tera suuruse vähendamine on sageli üks kuumtöötlemise (samuti sulatamise ja valamise) eesmärke. Temperatuuri tõustes kiireneb difusioon ja seetõttu suureneb keskmine tera suurus. Terapiirid nihkuvad nii, et suuremad terad kasvavad väiksemate arvelt, mis lõpuks kaovad. Seetõttu viiakse viimased kuumtöötlusprotsessid tavaliselt läbi võimalikult madalal temperatuuril, nii et tera suurus oleks minimaalne. Kuumtöötlemine madalal temperatuuril on sageli ette nähtud teadlikult, peamiselt terade suuruse vähendamiseks, kuigi sama tulemuse saab saavutada külmtöötlemisega, millele järgneb ümberkristallimine.

Homogeniseerimine. Eespool nimetatud protsessid toimuvad nii puhaste metallide kui ka sulamite puhul. Kuid on ka mitmeid muid protsesse, mis on võimalikud ainult metallmaterjalides, mis sisaldavad kahte või enamat komponenti. Nii et näiteks sulami valamisel esineb peaaegu kindlasti keemilise koostise ebaühtlust, mille määrab ebaühtlane tahkumisprotsess. Tarduva sulami puhul ei ole igal hetkel tekkinud tahke faasi koostis sama, mis vedelas faasis, mis on sellega tasakaalus. Järelikult on tahkumise esialgsel hetkel tekkinud tahke aine koostis teistsugune kui tahkestumise lõpus ja see viib kompositsiooni ruumilise heterogeensuseni mikroskoopilisel skaalal. See ebaühtlus kõrvaldatakse lihtsa kuumutamisega, eriti koos mehaanilise deformatsiooniga.

Puhastamine. Kuigi metalli puhtuse määravad eelkõige sulamis- ja valamistingimused, saavutatakse metalli puhastamine sageli tahkis -kuumtöötlemise teel. Metallis sisalduvad lisandid reageerivad selle pinnal atmosfääriga, milles seda kuumutatakse; seega võib vesiniku või muu redutseeriva aine atmosfäär muuta olulise osa oksiididest puhtaks metalliks. Sellise puhastamise sügavus sõltub lisandite võimest hajutada ruumalast pinnale ning seetõttu määratakse see kuumtöötluse kestuse ja temperatuuri järgi.

Sekundaarsete faaside eraldamine. Üks oluline efekt on enamiku sulamite kuumtöötlusviiside aluseks. See on seotud asjaoluga, et sulami komponentide lahustuvus tahkes olekus sõltub temperatuurist. Erinevalt puhtast metallist, milles kõik aatomid on ühesugused, on kahekomponendilises, näiteks tahke lahuses kahe aatomi aatomid, mis on juhuslikult jaotatud kristallvõre kohtadesse. Kui suurendate teist tüüpi aatomite arvu, võite jõuda olekusse, kus nad ei saa lihtsalt esimest tüüpi aatomeid asendada. Kui teise komponendi kogus ületab selle lahustuvuspiiri tahkes olekus, ilmuvad sulami tasakaalustruktuuri teise faasi lisandid, mis erinevad koostise ja struktuuri poolest algsetest teradest ning on tavaliselt nende vahel hajutatud kujul eraldi osakestest. Sellised teise faasi osakesed võivad avaldada sügavat mõju materjali füüsikalistele omadustele, mis sõltub nende suurusest, kujust ja levikust. Neid tegureid saab muuta kuumtöötlemisega (kuumtöötlus).

Kuumtöötlus on metall- ja sulamtoodete töötlemise protsess termilise toime abil, et muuta nende struktuuri ja omadusi teatud suunas. Seda efekti saab kombineerida ka keemilise, deformatsioonilise, magnetilise jne.

Kuumtöötluse ajalooline taust.
Inimene on metallide kuumtöötlust kasutanud iidsetest aegadest. Isegi eneoliitikumi ajastul, ürginimesel, kasutades natiivse kulla ja vase külma sepistamist, seisis silmitsi töökarastamise fenomeniga, mis raskendas õhukeste labade ja teravate otstega toodete valmistamist ning plastilisuse taastamiseks pidi sepp kuumutama koldes külma sepistatud vask. Varasemad tõendid karastatud metalli pehmendava lõõmutamise kasutamise kohta pärinevad 5. aastatuhande lõpust eKr. NS. Selline lõõmutamine oli oma välimuse aja poolest esimene metallide kuumtöötlemise operatsioon. Relvade ja tööriistade valmistamisel toorelt puhutud meetodil saadud rauast kuumutas sepp rauast toorikut kuuma sepistamiseks söetööstuses. Samal ajal rauda karastati, st toimus tsementeerimine, üks keemilise-termilise töötlemise sortidest. Jahutades vees karastatud rauast valmistatud sepistatud toodet, avastas sepp selle kõvaduse järsu tõusu ja muude omaduste paranemise. Karboniseeritud raua vee kustutamist on kasutatud alates II aastatuhande algusest eKr. NS. Homerose Odüsseia (8.-7. Sajandil eKr) sisaldab järgmisi ridu: "Kuidas sepp uputab tulikuuma kirve või kirve külma vette ja ragisev rauahüüd on tugevam, kui raud juhtub, olles tules ja vees karastatud . " 5. sajandil. EKr NS. Etruskid kustutasid kõrge tinaga pronkspeeglid vees (tõenäoliselt parandavad poleerimist heledust). Raua tsementeerimist söes või orgaanilises aines, terase kõvendamist ja karastamist kasutati keskajal laialdaselt nugade, mõõkade, viilide ja muude tööriistade tootmisel. Teadmata metalli sisemiste muundamiste olemust, omistasid keskaegsed käsitöölised metallide kuumtöötlemisel kõrgete omaduste saamise sageli üleloomulike jõudude avaldumisele. Kuni 19. sajandi keskpaigani. inimeste teadmised metallide kuumtöötlusest olid sajanditepikkuse kogemuse põhjal välja töötatud retseptide kogum. Nõuded tehnoloogia arengule ja ennekõike teraskahurite tootmise arendamisele viisid metallide kuumtöötlemise muutumiseni kunstist teaduseks. 19. sajandi keskel, kui armee püüdis asendada pronksist ja malmist suurtükid võimsamate teraskahuritega, oli kõrge ja garanteeritud tugevusega püstolitorude valmistamise probleem äärmiselt terav. Hoolimata asjaolust, et metallurgid teadsid terase sulatamise ja valamise retsepte, lõhkesid relvatünnid väga sageli ilma nähtava põhjuseta. DKChernov Peterburi Obukhovi terasetehases, uurides mikroskoobi all relvade koonadest valmistatud söövitatud õhukesi sektsioone ja jälgides luubi all purunemiskoha luumurdude struktuuri, jõudis järeldusele, et teras on tugevam, seda peenem on struktuur. Aastal 1868 avastas Tšernov jahutusterasest sisemised struktuurimuutused, mis toimuvad teatud temperatuuridel. mida ta nimetas kriitilisteks punktideks a ja b. Kui terast kuumutatakse temperatuurini alla punkti a, siis ei saa seda karastada ja peeneteralise struktuuri saamiseks tuleb terast kuumutada temperatuurist üle punkti b. Tšernovi avastatud terase struktuurimuutuste kriitilised punktid võimaldasid terasetoodete nõutavate omaduste saamiseks teaduslikult valida kuumtöötlusrežiimi.

1906. aastal avastas A. Wilm (Saksamaa) tema leiutatud duralumiiniumi vananemise pärast kõvenemist (vt metallide vananemine) kõige olulisem viis sulamite kõvastumine erinevatel alustel (alumiinium, vask, nikkel, raud jne). 30ndatel. 20. sajand ilmus vananevate vasesulamite termomehaaniline töötlemine ja 50ndatel teraste termomehaaniline töötlemine, mis võimaldas oluliselt suurendada toodete tugevust. Kombineeritud kuumtöötlustüübid hõlmavad termomagnetilist töötlemist, mis võimaldab magnetväljas jahutamise tulemusena parandada nende magnetilisi omadusi.

Metallide ja sulamite struktuuri ja omaduste muutumise termilise mõju all tehtud arvukate uuringute tulemus oli harmooniline metallide kuumtöötlemise teooria.

Kuumtöötlemise tüüpide klassifikatsioon põhineb sellel, milliseid struktuurseid muutusi metallis tekib kuumusega kokkupuutel. Metallide kuumtöötlus jaguneb omakorda termiliseks töötlemiseks, mis koosneb ainult termilisest mõjust metallile, keemilis-termilisest töötlemisest, mis ühendab termilised ja keemilised mõjud, ning termomehaanilisest, mis ühendab termilised mõjud ja plastilise deformatsiooni. Tegelik kuumtöötlus hõlmab järgmisi tüüpe: 1. tüüpi lõõmutamine, 2. liigi lõõmutamine, karastamine ilma polümorfse muundamiseta ja polümorfse muundamisega, vananemine ja karastamine.

Nitridimine - metallosade pinna küllastumine lämmastikuga, et suurendada kõvadust, kulumiskindlust, väsimuspiiri ja korrosioonikindlust. Teras, titaan, mõned sulamid, kõige sagedamini legeeritud teras, eriti kroom-alumiinium, samuti vanaadiumit ja molübdeeni sisaldav teras allutatakse nitreerimisele.
Terase nitreerimine toimub ammoniaagis t 500 650 C juures. Üle 400 C algab ammoniaagi dissotsiatsioon vastavalt reaktsioonile NH3 '3H + N. Moodustunud aatomlämmastik hajub metalli, moodustades lämmastikfaase. Kui nitreerimistemperatuur on alla 591 ° C, koosneb nitreeritud kiht kolmest faasist (joonis): Μ Fe2N-nitriid, ³ Fe4N-nitriid, ± lämmastikku sisaldav ferriit, mis sisaldab toatemperatuuril umbes 0,01% lämmastikku, ja ³-faas, mis aeglase jahtumise tagajärjel laguneb 591 C juures eutektoidiks ± + ³ 1. Nitroidkihi kõvadus tõuseb HV = 1200 (vastab 12 H / m2) ja jääb korduval kuumutamisel kuni 500 600 C, mis tagab kõrge osade kulumiskindlus kõrgendatud temperatuuridel. Nitreeritud teras on kulumiskindluse poolest oluliselt parem kui karastatud ja karastatud teras. Nitridimine on pikk protsess, 0,2 0,4 mm paksuse kihi saamiseks kulub 20–50 tundi. kasutatakse nitreerimist, tinamist (konstruktsiooniteraste puhul) ja nikeldamist (roostevabade ja kuumakindlate teraste puhul). Kuumuskindlate teraste lämmastikukihi kõvadus viiakse mõnikord läbi ammoniaagi ja lämmastiku segus.
Titaanisulamite nitreerimine toimub temperatuuril 850–950 ° C kõrge puhtusastmega lämmastikus (metalli suurenenud hapruse tõttu ei kasutata ammoniaagis nitreerimist).

Nitreerimise käigus moodustub ülemine õhuke nitriidikiht ja tahke lämmastiku lahus ± titaanis. Kihi sügavus 30 h jooksul on 0,08 mm, pinna karedus HV = 800 850 (vastab 8 8,5 H / m2). Mõne legeeriva elemendi (kuni 3% Al, 3 5% Zr jne) sisseviimine sulamisse suurendab lämmastiku difusiooni kiirust, suurendades nitriidkihi sügavust ja kroom vähendab difusiooni kiirust. Titaanisulamite nitreerimine haruldases lämmastikus võimaldab saada sügavama kihi ilma rabeda nitriidtsoonita.
Nitriidimist kasutatakse laialdaselt tööstuses, sealhulgas osadel, mis töötavad temperatuuril kuni 500 600 ° C (silindrite vooderdised, väntvõllid, hammasrattad, ventiilipaarid, osad kütteseadmed ja jne).
Kirjeldus: Minkevich A.N., metallide ja sulamite keemiline kuumtöötlus, 2. väljaanne, M., 1965: Gulyaev A.P. Metallovedenie, 4. väljaanne, M., 1966.

Induktsioonkuumutamine toimub, asetades tooriku vahelduvvoolujuhtme lähedale, mida nimetatakse induktiivpooliks. Kui kõrgsagedusvool (HFC) läbib induktiivpooli, tekib elektromagnetväli ja kui selles valdkonnas asub metalltoode, ergutab see elektromotoorjõudu, mis põhjustab sama sagedusega vahelduvvoolu induktiivvool, mis läbib toodet.

Seega indutseeritakse termiline efekt, mis põhjustab toote soojenemise. Kuumutatavas osas vabanev soojusvõimsus P on võrdne:

kus K on koefitsient, mis sõltub toote konfiguratsioonist ning toote pindade ja induktiivpoolide vahel tekkinud pilu suurusest; Iin - voolu tugevus; f - praegune sagedus (Hz); r - elektriline takistus (Ohm · cm); m - terase magnetiline läbilaskvus (H / E).

Induktsioonkuumutamise protsessi mõjutab oluliselt füüsiline nähtus, mida nimetatakse pinna (naha) efektiks: vool indutseeritakse peamiselt pinnakihtides ja kõrgetel sagedustel on voolutihedus detaili südamikus madal. Kuumutatud kihi sügavust hinnatakse järgmise valemi abil:

Voolu sageduse suurendamine võimaldab teil kontsentreerida märkimisväärset võimsust kuumutatud osa väikeses mahus. Tänu sellele saavutatakse kiire (kuni 500 C / sek) kuumutamine.

Induktsioonkuumutuse parameetrid

Induktsioonkuumutust iseloomustavad kolm parameetrit: erivõimsus, kütte kestus ja voolusagedus. Erivõimsus on soojuseks muundatud võimsus kuumutatud metalli pinna 1 cm2 kohta (kW / cm2). Toote kuumutamise kiirus sõltub konkreetse võimsuse väärtusest: mida kõrgem see on, seda kiiremini kuumutatakse.

Kütteaeg määrab ülekantud soojusenergia kogumahu ja seega ka saavutatud temperatuuri. Samuti on oluline arvestada voolu sagedusega, kuna sellest sõltub karastatud kihi sügavus. Voolu sagedus ja kuumutatud kihi sügavus on vastupidises suhtes (teine valem). Mida kõrgem on sagedus, seda väiksem on kuumutatud metalli maht. Spetsiifilise võimsuse väärtuse, kuumutamise kestuse ja praeguse sageduse valimisel on võimalik induktsioonkuumutamise lõppparameetreid varieerida laias vahemikus - karastatud kihi kõvadust ja sügavust kustutamise ajal või kuumutatud mahtu stantsimiseks kuumutamisel. .

Praktikas on kontrollitavad kütteparameetrid voolugeneraatori elektrilised parameetrid (võimsus, vool, pinge) ja kütte kestus. Püromeetrite abil saab registreerida ka metalli kuumutamistemperatuuri. Kuid sagedamini pole temperatuuri pidevat reguleerimist vaja, kuna valitakse optimaalne kuumutusrežiim, mis tagab HFC kõvenemise või kuumutamise püsiva kvaliteedi. Optimaalne kõvenemisrežiim valitakse elektriliste parameetrite muutmisega. Sel viisil karastatakse mitu osa. Lisaks tehakse osadele laboratoorne analüüs, mille käigus määratakse kindlaks kõvadus, mikrostruktuur, karastatud kihi jaotus sügavusel ja tasapinnal. Alamjahutamisel täheldatakse hüpoeutektoidsete teraste struktuuris ferriidi jääke; ülekuumenemisel ilmub jäme acikulaarne martensiit. HDTV kuumutamisel esinevad defektid on samad mis ajal klassikalised tehnoloogiad kuumtöötlus.

HFC -ga pinna karastamise korral kuumutatakse kõrgemale temperatuurile kui tavalise puistekõvastumise korral. See on tingitud kahest põhjusest. Esiteks, väga kõrge kuumutamiskiiruse korral tõusevad kriitiliste punktide temperatuurid, mille korral pärliit austeniidiks läheb, ja teiseks peab sellel muundumisel olema aega väga lühikese kuumutus- ja hoidmisajaga.

Hoolimata asjaolust, et kuumutamine kõrgsagedusliku kustutamise ajal viiakse kõrgemale temperatuurile kui tavalise kustutamise ajal, ei toimu metalli ülekuumenemist. See on tingitud asjaolust, et terases oleval teraviljal pole lihtsalt aega väga lühikese aja jooksul kasvada. Samuti tuleb märkida, et võrreldes mahu kustutamisega on kõvadus pärast kõvenemist HFC -ga kõrgem umbes 2–3 HRC ühiku võrra. See tagab detaili suurema kulumiskindluse ja pinna kõvaduse.

Kõrgsagedusliku kustutamise eelised

kõrge protsessi tootlikkus
karastatud kihi paksuse reguleerimise lihtsus
minimaalne väändumine
skaala peaaegu täielik puudumine
võime kogu protsessi täielikult automatiseerida
võimalus asetada kõvenemisüksus töötlusvoogu.

Kõige sagedamini allutatakse kõrgsageduslikule pinna kõvastumisele süsinikterasest valmistatud osad, mille sisaldus on 0,4–0,5% C. Need terased on pärast karastamist pinna kõvadusega HRC 55–60. Suurema süsinikusisalduse korral on äkilise jahtumise tõttu pragunemise oht. Koos süsinikterasega kasutatakse ka madala legeeritud kroomi, kroom-niklit, kroom-räni ja muid terasid.

Seadmed induktsioonkõvenemise teostamiseks (HFC)

Induktsioonkarastamine nõuab erilist tehnoloogilised seadmed, mis sisaldab kolme põhiseadet: toiteallikas - kõrgsagedusvoolude generaator, induktiivpool ja seade masina liikuvate osade jaoks.

Kõrgsageduslik voolugeneraator on elektrimasinad, mis erinevad neis elektrivoolu tekkimise füüsikaliste põhimõtete poolest.

Elektroonilised seadmed, mis töötavad elektrooniliste torude põhimõttel, mis muudavad alalisvoolu suure sagedusega vahelduvvooluks - torugeneraatorid.
Elektrimasinate seadmed, mis töötavad elektrivoolu juhtimisel elektrijuhtmes, liiguvad magnetväljas, muudavad tööstusliku sagedusega kolmefaasilise voolu kõrgendatud sagedusega vahelduvvooluks - masinageneraatorid.
Türistoriseadmete põhimõttel töötavad pooljuhtseadised, mis muudavad alalisvoolu kõrgendatud sagedusega vahelduvvooluks - türistormuundurid (staatilised generaatorid).

Igat tüüpi generaatorid erinevad genereeritud voolu sageduse ja võimsuse poolest

Generaatoritüübid Võimsus, kW Sagedus, kHz Tõhusus

Toru 10 - 160 70 - 400 0,5 - 0,7

Masin 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

Türistor 160 - 800 1 - 4 0,90 - 0,95

Väikeste osade (nõelad, kontaktid, vedruotsad) pinna karastamine toimub mikroinduktsioonigeneraatorite abil. Nende tekitatud sagedus ulatub 50 MHz-ni, kõvenemisaeg kõvenemiseks on 0,01-0,001 s.

HFC kõvenemise meetodid

Vastavalt kuumutamise tulemustele eristatakse induktsiooni pidevat järjestikust kõvenemist ja samaaegset kõvenemist.

Pidev järjestikune kõvenemine kasutatakse konstantse ristlõikega pikkade osade jaoks (võllid, teljed, pikkade toodete lamedad pinnad). Kuumutatud osa liigub induktiivpoolis. Osa osa, mis on teatud hetkel induktiivpooli mõjupiirkonnas, kuumutatakse kõvenemistemperatuurini. Induktorist väljumisel siseneb sektsioon pihustusjahutustsooni. Selle kuumutusmeetodi puuduseks on protsessi madal tootlikkus. Karastatud kihi paksuse suurendamiseks on vaja kuumutamise kestust suurendada, vähendades osa liikumiskiirust induktiivpoolis. Samaaegne kõvenemine eeldab kogu karastatava pinna ühekordset kuumutamist.

Enesekarastav efekt pärast kustutamist

Pärast kuumutamise lõppu jahutatakse pinda duši või veevooluga otse induktiivpooli või eraldi jahutusseadmes. See jahutus võimaldab kustutada mis tahes konfiguratsiooni. Jahutuse mõõtmisega ja selle kestuse muutmisega on võimalik aru saada terasest karastamise mõjust. See efekt seisneb kuumutamisel kogunenud soojuse eemaldamises detaili südamikus pinnale. Teisisõnu, kui pindmine kiht on jahtunud ja läbinud martensiidilise muundumise, salvestatakse aluspinna kihti ikkagi teatud kogus soojusenergiat, mille temperatuur võib jõuda madala karastamistemperatuurini. Pärast jahutamise lõpetamist eemaldatakse see energia temperatuuride erinevuse tõttu pinnale. Seega ei ole vaja täiendavaid terase karastamistoiminguid.

Induktiivpoolide projekteerimine ja tootmine HFC kõvendamiseks

Induktiivpool on valmistatud vasktorudest, mille kaudu kuumutamisel vesi juhitakse. See hoiab ära induktiivpoolide ülekuumenemise ja läbipõlemise töö ajal. Valmistatakse ka induktorid koos kõvendusseadmega - pihustiga: selliste induktiivpoolide sisepinnal on augud, mille kaudu jahutusvedelik voolab kuumutatud osani.

Ühtlase kuumutamise jaoks on vaja induktiivpooli valmistada nii, et kaugus induktiivpoolist toote kõikidele punktidele oleks sama. Tavaliselt on see kaugus 1,5-3 mm. Lihtsa kujuga toote karastamisel on see tingimus kergesti täidetav. Ühtlaseks kõvenemiseks tuleb osa induktiivpooles liigutada ja (või) pöörata. See saavutatakse spetsiaalsete seadmete - keskuste või karastuslaudade abil.

Induktori konstruktsiooni väljatöötamine eeldab ennekõike selle kuju määramist. Sellisel juhul tõrjutakse neid karastatud toote kujust ja mõõtmetest ning kõvenemismeetodist. Lisaks võetakse induktiivpoolide valmistamisel arvesse osa liikumist induktiivpooli suhtes. Arvesse võetakse ka ökonoomsust ja kütte jõudlust.

Osade jahutamist saab kasutada kolmel viisil: vee pihustamine, vee voolamine, osa sukeldamine keskkonda. Dušši jahutamist saab läbi viia nii induktiivpritsides kui ka spetsiaalsetes karastuskambrites. Vooluga jahutamine võimaldab tekitada ülerõhku suurusjärgus 1 atm, mis aitab kaasa detaili ühtlasemale jahutamisele. Intensiivse ja ühtlase jahutuse tagamiseks on vajalik, et vesi liiguks mööda jahtunud pinda kiirusega 5-30 m / s.

Induktsioonkuumutamine on elektrit juhtivate materjalide kõrgsagedusvoolude (RFH-raadiosageduslik kuumutamine) kontaktivaba kuumutamise meetod.

Meetodi kirjeldus.

Induktsioonkuumutamine on materjalide soojendamine vahelduva magnetvälja poolt tekitatud elektrivoolude abil. Järelikult on see juhtivatest materjalidest (juhtidest) valmistatud toodete kuumutamine induktiivpoolide (vahelduva magnetvälja allikate) magnetvälja poolt. Induktsioonkuumutamine toimub järgmiselt. Elektrit juhtiv (metall, grafiit) toorik asetatakse niinimetatud induktiivpooli, mis on üks või mitu traadi pööret (kõige sagedamini vask). Induktiivpoolis indutseeritakse spetsiaalse generaatori abil erineva sagedusega (kümnest Hz kuni mitu MHz) võimsad voolud, mille tagajärjel tekib induktiivpooli ümber elektromagnetväli. Elektromagnetväli tekitab toorikus pöörisvoolu. Pöörisvoolud soojendavad toorikut Joule'i kuumuse mõjul (vt Joule-Lenzi seadus).

Tooriku induktiivsüsteem on südamikuta trafo, milles induktiivpool on esmane mähis. Toorik on lühisega sekundaarmähis. Mähiste vaheline magnetvoog on õhus suletud.

Kõrgsagedusel nihutavad pöörisvoolud nende tekitatud magnetvälja abil tooriku õhukestesse kihtidesse Δ (Surface-effect), mille tagajärjel suureneb nende tihedus järsult ja toorik kuumeneb. Alumised metallkihid kuumutatakse soojusjuhtivuse tõttu. Tähtis pole mitte vool, vaid suur voolutihedus. Nahakihis Δ väheneb voolutihedus e korda, võrreldes tooriku pinna voolutihedusega, samal ajal kui 86,4% soojusest eraldub nahakihis (kogu soojuse eraldumisest. Naha sügavus kiht sõltub kiirgussagedusest: mida kõrgem on sagedus, seda õhem on nahakiht. See sõltub ka tooriku materjali suhtelisest magnetilisest läbilaskvusest μ.

Raua, koobalti, nikli ja magnetiliste sulamite puhul temperatuuril alla Curie punkti μ on väärtus mitusada kuni kümneid tuhandeid. Muude materjalide (sulamid, värvilised metallid, vedelad madala sulamistemperatuuriga eutektikud, grafiit, elektrolüüdid, elektrit juhtiv keraamika jne) puhul on μ ligikaudu ühtne.

Näiteks sagedusel 2 MHz on vase nahakihi sügavus umbes 0,25 mm, raua puhul ≈ 0,001 mm.

Induktor muutub töötamise ajal väga kuumaks, kuna see neelab oma kiirguse. Lisaks neelab see kuuma tooriku soojuskiirgust. Induktorid on valmistatud vasest torudest, mida jahutatakse veega. Vesi tarnitakse imemisega - see tagab ohutuse induktori läbipõlemise või muu rõhu vähendamise korral.

Rakendus:
Ülipuhas kontaktivaba metalli sulatamine, kõvajoodisega jootmine ja keevitamine.
Sulamite prototüüpide saamine.
Masinaosade painutamine ja kuumtöötlus.
Ehete valmistamine.
Väikeste osade töötlemine, mida võib kahjustada leek või kaarkuumutamine.
Pinna kõvenemine.
Keeruliste osade karastamine ja kuumtöötlus.
Meditsiiniseadmete desinfitseerimine.

Eelised.

Elektrit juhtiva materjali kiire kuumutamine või sulatamine.

Kuumutamine on võimalik gaasi kaitsvas atmosfääris, oksüdeerivas (või redutseerivas) keskkonnas, mittejuhtivas vedelikus, vaakumis.

Küte läbi klaasist, tsemendist, plastist, puidust valmistatud kaitsekambri seinte - need materjalid neelavad elektromagnetilist kiirgust väga nõrgalt ja jäävad paigaldise töö ajal külmaks. Kuumutatakse ainult elektrit juhtivat materjali - metall (sh sulatatud), süsinik, juhtiv keraamika, elektrolüüdid, vedelad metallid jne.

Tekkivate MHD jõudude tõttu segatakse vedelat metalli intensiivselt, kuni see jääb õhus või kaitsegaasis suspendeerituks - nii saadakse ülipuhtad sulamid väikestes kogustes (levitatsioonisulamine, sulamine elektromagnetilises tiiglis).

Kuna kuumutamine toimub elektromagnetilise kiirguse abil, ei ole gaasi-leegi kuumutamisel toorik saastunud põleti põlemisproduktidega ega kaarkuumutamise korral elektroodimaterjaliga. Proovide paigutamine inertgaasi atmosfääri ja suur kiirus kuumutamine kõrvaldab katlakivi.

Kasutuslihtsus induktiivpooli väikese suuruse tõttu.

Induktiivpool võib olla valmistatud erikujuliselt - see võimaldab ühtlaselt kuumutada keeruka konfiguratsiooniga osi kogu pinnal, ilma et see põhjustaks nende väändumist või kohalikku mittekuumenemist.

Kohalik ja valikuline küte on lihtne.

Kuna kuumutamine on kõige intensiivsem tooriku õhukestes ülemistes kihtides ja selle all olevaid kihte kuumutatakse soojusjuhtivuse tõttu õrnamalt, on meetod ideaalne osade pinna kõvastumiseks (südamik jääb viskoosseks).

Seadmete lihtne automatiseerimine - kütte- ja jahutustsüklid, temperatuuri reguleerimine ja hoidmine, toorikute tarnimine ja eemaldamine.

Induktsioonkütteseadmed:

Paigaldistes, mille töösagedus on kuni 300 kHz, kasutatakse invertereid IGBT -sõlmedel või MOSFET -transistoridel. Sellised seadmed on ette nähtud suurte osade soojendamiseks. Väikeste osade soojendamiseks kasutatakse kõrgsagedusi (kuni 5 MHz, keskmise ja lühilaine vahemik), kõrgsageduslikud paigaldised on ehitatud elektroonilistele torudele.

Samuti ehitatakse väikeste osade soojendamiseks suurema sagedusega seadmeid MOSFET -transistoridele töösagedustele kuni 1,7 MHz. Transistoride juhtimine ja kaitsmine kõrgematel sagedustel tekitab teatud raskusi, seetõttu on kõrgema sageduse seaded endiselt üsna kallid.

Väikeste osade soojendamiseks mõeldud induktiivpool on väikese suurusega ja madala induktiivsusega, mis vähendab töötava võnkeringi kvaliteeditegurit madalatel sagedustel ja vähendab efektiivsust ning kujutab endast ohtu ka ostsillaatorile (kvaliteeditegur) võnkeringist on proportsionaalne L / C -ga, madala kvaliteediteguriga võnkering on liiga hea "pumbatakse" energiaga, moodustab induktiivpoolis lühise ja keelab peaostsillaatori). Võnkeringi kvaliteediteguri suurendamiseks kasutatakse kahte võimalust:
- töösageduse suurenemine, mis põhjustab paigaldamise keerukust ja kallinemist;
- ferromagnetiliste vahetükkide kasutamine induktiivpoolis; induktiivpooli liimimine ferromagnetilisest materjalist paneelidega.

Kuna induktor töötab kõige tõhusamalt kõrgetel sagedustel, sai induktsioonkuumutamine tööstuslikku rakendust pärast võimsate generaatorlampide väljatöötamist ja tootmise alustamist. Enne I maailmasõda oli induktsioonkuumutus piiratud kasutusega. Sel ajal kasutati generaatoritena kõrgendatud sagedusega masinageneraatoreid (V.P. Vologdini töö) või sädemeid.

Generaatori vooluahel võib põhimõtteliselt olla ükskõik milline (multivibraator, RC-generaator, sõltumatu ergastusega generaator, erinevad lõõgastusgeneraatorid), mis töötavad koormusel mähiseinduktori kujul ja millel on piisav võimsus. Samuti on vajalik, et vibratsiooni sagedus oleks piisavalt kõrge.

Näiteks 4 mm läbimõõduga terastraadi "lõikamiseks" mõne sekundi jooksul on vajalik vähemalt 2 kW võnkuv võimsus sagedusel vähemalt 300 kHz.

Valige skeem vastavalt järgides kriteeriume: töökindlus; kõikumiste stabiilsus; toorikus vabaneva jõu stabiilsus; valmistamise lihtsus; kohandamise lihtsus; minimaalne osade arv kulude vähendamiseks; osade kasutamine, mis koos vähendavad kaalu ja mõõtmeid jne.

Paljude aastakümnete jooksul kasutati kõrgsageduslike võnkumiste generaatorina induktiivset kolmepunkti (Hartley generaator, autotransformaatori tagasisidega generaator, induktiivse ahela pingejaguri ahel). See on anoodi paralleelse toiteallika ja võnkeringil tehtud sagedusselektiivse ahela iseregulatsiooniahel. Seda on edukalt kasutatud ja kasutatakse ka edaspidi laborites, juveelitöökodades, tööstusettevõtted samuti harrastuspraktikas. Näiteks Teise maailmasõja ajal viidi sellistel rajatistel läbi T-34 tanki rullide pinnakõvenemine.

Kolme punkti puudused:

Madal kasutegur (lambi kasutamisel alla 40%).

Tugev sagedushälve magnetilistest materjalidest toorikute kuumutamise ajal Curie punkti kohal (≈700C) (μ muutub), mis muudab nahakihi sügavust ja muudab ettearvamatult kuumtöötlusrežiimi. Kriitiliste osade kuumtöötlemisel võib see olla vastuvõetamatu. Samuti peaksid võimsad telerid töötama kitsas sagedusvahemikus, mida Rossvyazokhrankultura lubab, kuna halva varjestusega on need tegelikult raadiosaatjad ning võivad häirida televisiooni- ja raadioringhäälingut, ranniku- ja päästeteenistusi.

Toorikute vahetamisel (näiteks väiksemat suurema vastu) muutub induktiivpool-tooriku süsteemi induktiivsus, mis toob kaasa ka nahakihi sageduse ja sügavuse muutumise.

Üleminekult ühe pöördega induktiivpoolidelt mitme pöördega induktoritele, suurematele või väiksematele, muutub ka sagedus.

Babati, Lozinsky ja teiste teadlaste juhtimisel töötati välja kahe- ja kolmeahelalised generaatoriahelad, millel on suurem efektiivsus (kuni 70%) ja mis hoiavad paremini töösagedust. Nende tööpõhimõte on järgmine. Seotud ahelate kasutamise ja nendevahelise ühenduse nõrgenemise tõttu ei too tööahela induktiivsuse muutus kaasa sageduse seadistusahela sageduse tugevat muutust. Raadiosaatjad on konstrueeritud sama põhimõtte kohaselt.

Kaasaegsed TVF-generaatorid on IGBT-sõlmedel põhinevad inverterid või võimsad MOSFET-transistorid, mis on tavaliselt valmistatud silla- või poolsilla skeemi järgi. Töötage sagedustel kuni 500 kHz. Transistoride väravad avatakse mikrokontrolleri juhtimissüsteemi abil. Juhtimissüsteem võimaldab olenevalt ülesandest automaatselt hoida

A) konstantse sagedusega
b) toorikus vabanev pidev võimsus
c) võimalikult suur efektiivsus.

Näiteks magnetmaterjali kuumutamisel Curie punkti kohal suureneb nahakihi paksus järsult, voolutihedus langeb ja toorik hakkab halvemini kuumutama. Samuti kaovad materjali magnetilised omadused ja magnetiseerimise tagasipööramise protsess peatub - toorik hakkab halvemini soojenema, koormustakistus väheneb järsult - see võib viia generaatori "eraldumiseni" ja selle rikkele. Juhtimissüsteem jälgib üleminekut Curie punkti kaudu ja suurendab automaatselt sagedust, kui koormust järsult vähendatakse (või vähendatakse võimsust).

Märkused.

Induktiivpool tuleb paigutada võimalikult tooriku lähedale. See mitte ainult ei suurenda tooriku lähedal asuva elektromagnetvälja tihedust (proportsionaalselt kauguse ruuduga), vaid suurendab ka võimsustegurit Cos (φ).

Sageduse suurendamine vähendab oluliselt võimsustegurit (proportsionaalne sageduse kuubikuga).

Magnetmaterjalide kuumutamisel eraldub magnetiseerimise tagasipööramise tõttu ka täiendav soojus; nende kuumutamine Curie punktini on palju tõhusam.

Induktiivpooli arvutamisel tuleb arvesse võtta induktiivpooli toitvate siinide induktiivsust, mis võib olla palju suurem kui induktiivpooli enda induktiivsus (kui induktiivpool on valmistatud ühe väikese läbimõõduga või isegi osa pöördest - kaar).

Ostsillatsiooniahelates on kaks resonantsi juhtumit: pingeresonants ja vooluresonants.
Paralleelvõnkering - vooluresonants.
Sel juhul on mähisel ja kondensaatoril sama pinge kui generaatoril. Resonantsi korral muutub silmuse takistus hargnemispunktide vahel maksimaalseks ja vool (I kokku) läbi koormustakistuse Rн on minimaalne (vool silmuse I-1L ja I-2c sees on suurem kui generaatori vool).

Ideaalis on silmuse takistus lõpmatu - vooluahel ei võta allikast voolu. Kui generaatori sagedus muutub resonantssagedusest kummaski suunas, siis ahela kogutakistus väheneb ja liinivool (I kokku) suureneb.

Järjestikvõnkering - pingeresonants.

Seeriaresonantsahela peamine omadus on see, et selle takistus on resonantsil minimaalne. (ZL + ZC - miinimum). Kui sagedus häälestatakse resonantssagedusele suuremaks või madalamaks, suureneb takistus.
Väljund:
Resonantsi paralleelses ahelas on vooluahela klemmide kaudu 0 ja pinge maksimaalne.
Jadaahelas kipub vastupidi pinge nulli ja vool on maksimaalne.

Artikkel on võetud saidilt http://dic.academic.ru/ ja töötatud ümber tekstiks, mis on ettevõtte "Prominductor" jaoks lugejale arusaadavam.

Kütte jahutusseade t. V. h. koosneb generaatorist nn. h.,

alandav trafo, kondensaatoripaneelid, induktiivpool, tööpink (mõnikord asendatakse masin mõne detaili või induktiivpooli juhtimiseks mõeldud seadmega) ja abiteenust pakkuvad seadmed (ajarelee, vedeliku toite juhtrelee, signaalimine, blokeerivad ja reguleerivad seadmed).

Vaatlusalustes rajatistes, näiteks generaatorid t.v.ch. keskmise sagedusega (500–10000 Hz) masinageneraatorid ja hiljuti staatilised türistor-tüüpi muundurid; kõrge sagedusega (60 000 Hz ja üle selle) torugeneraatoritel. Paljulubav generaatoritüüp on ioonmuundurid, nn eksitrongeneraatorid. Need võimaldavad teil energiakadusid minimeerida.

Joonisel fig. 5 on näidatud masinageneraatoriga paigaldamise skeem. Välja arvatud masinageneraator 2 ja mootor 3 ergutiga 1 sisaldab seade alandavat trafot 4, kondensaatorpangad 6 ja induktiivpool 5. Trafo langetab pinge ohutuks (30-50 V) ja suurendab samal ajal voolutugevust 25-30 korda, viies selle 5000-8000 A.

Pilt 5 Pilt 6

Tabel 1 Induktiivpoolide tüübid ja konstruktsioonid

Joonisel fig. Joonisel 6 on näide kõvastumisest mitme pöördega induktiivpooliga. Kustutamine toimub järgmiselt:

Osa asetatakse statsionaarse induktiivpooli sisse. HDTV -aparaadi turuletoomisel hakkab osa pöörlema ümber oma telje ja samal ajal soojeneb, seejärel tarnitakse ja jahutatakse automaatjuhtimise abil vedelikku (vett). Kogu protsess kestab 30-45 sekundit.

HFC -kõvenemine on metalli kuumtöötlemise liik, mille tagajärjel suureneb kõvadus oluliselt ja materjal kaotab oma plastilisuse. Erinevus HFC kõvenemise ja teiste kõvenemismeetodite vahel on see, et kuumutamine toimub spetsiaalse abil HDTV paigaldused mis toimivad kõrgsagedusvooludega karastataval osal. HFC karastamisel on palju eeliseid, millest peamine on täielik kontroll kuumutamise üle. Nende kõvenemiskomplekside kasutamine võib oluliselt parandada toodete kvaliteeti, kuna kõvenemisprotsess viiakse läbi täisautomaatses režiimis, operaatori töö seisneb ainult võlli kinnitamises ja masina töötsükli käivitamises.

5.1. Induktsioonkarastuskomplekside (induktsioonkütteseadmed) eelised:

HFC kõvenemist saab teostada 0,1 mm täpsusega

Ühtlase kuumutamise ja induktsioonkõvenemisega saate saavutada ideaalse kõvaduse jaotumise kogu võlli pikkuses

HFC karastamise kõrge karedus saavutatakse spetsiaalsete veetorudega induktorite abil, mis jahutavad võlli kohe pärast soojenemist.

HFC karastusseadmed (karastusahjud) valitakse või toodetakse rangelt vastavalt tehnilistele spetsifikatsioonidele.

6. Katlakivi eemaldamine lõhkamismasinates

Haavelpuhastusmasinates puhastatakse osad katlakivist malmist või terasest pihustiga. Joa tekitatakse suruõhu abil, mille rõhk on 0,3–0,5 MPa (pneumaatiline haavelpuhastus), või kiiresti pöörlevate tiivikute ratastega (mehaaniline puhastamine haavellabadega).

Kell pneumaatiline lõhkamine paigaldistes saab kasutada nii haavli- kui ka kvartsliiva. Kuid viimasel juhul moodustub suur kogus tolmu, ulatudes 5-10% -ni puhastatavate osade massist. Hooldustöötajate kopsudesse sattudes põhjustab kvartsitolm kutsehaigust - silikoosi. Seetõttu kasutatakse seda meetodit erandjuhtudel. Lõhkamisel peaks suruõhurõhk olema 0,5–0,6 MPa. Malmist haavli valmistamiseks valatakse vedelik rauda vette, pihustades malmist voolu suruõhuga, millele järgneb sõelumine. Lask peab olema valge malmi struktuuriga, kõvadusega 500 HB, selle mõõtmed jäävad vahemikku 0,5-2 mm. Malmist haavade tarbimine on ainult 0,05-0,1% osade massist. Haavliga puhastamisel saadakse detaili puhtam pind, saavutatakse aparaadi suurem tootlikkus ja tagatakse paremad töötingimused kui liivaga puhastamisel. Välisõhu kaitsmiseks tolmu eest on haavelpuhastusmasinad varustatud suletud õhupuhastiga, millel on tõhustatud väljatõmbeventilatsioon. Vastavalt sanitaarnormidele ei tohiks tolmu maksimaalne lubatud kontsentratsioon ületada 2 mg / m3. Laskide transportimine kaasaegsetes seadmetes on täielikult mehhaniseeritud.

Pneumaatilise paigaldise põhiosa on haavelpuhastusmasin, mis võib olla süstimine ja gravitatsioon. Lihtsaim ühekambriline pihustuspritsimismasin (joonis 7) on silinder 4, ülaosas laskmiseks mõeldud lehtriga, hermeetiliselt suletud kaanega 5. Altpoolt lõpeb silinder lehtriga, mille ava viib segamiskambrisse 2. Lasku toidab pöörlev klapp 3. Suruõhk juhitakse segukambrisse läbi ventiili 1, mis haarab löögi ja transpordib selle läbi painduva vooliku 7 ja otsiku 6 üksikasjade jaoks. Lask on suruõhu rõhu all, kuni see otsikust aegub, mis suurendab abrasiivjoa efektiivsust. Kirjeldatud ühekambrilise konstruktsiooniga aparaadis tuleb suruõhk ajutiselt välja lülitada, kui see lasuga täidetakse.