Otvrdnjavanje metala visokofrekventnim strujama. Hfc oprema za kaljenje čelika

Struja visoke frekvencije stvara se u instalaciji zbog induktora i omogućuje zagrijavanje proizvoda smještenog u neposrednoj blizini induktora. Indukcijski stroj idealan je za kaljenje metalnih proizvoda. U HDTV instalaciji možete jasno programirati: potrebnu dubinu prodiranja topline, vrijeme stvrdnjavanja, temperaturu zagrijavanja i proces hlađenja.

Po prvi put indukcijska oprema korištena je za stvrdnjavanje nakon prijedloga V.P. Volodin 1923. godine. Nakon dugih ispitivanja i ispitivanja, HFC zagrijavanje koristi se za kaljenje čelika od 1935. godine. HFC instalacije za kaljenje daleko su najproduktivniji način toplinske obrade metalnih proizvoda.

Zašto je indukcijski stroj prikladniji za stvrdnjavanje

HFC učvršćivanjem metalnih dijelova provodi se povećanje otpornosti gornjeg sloja proizvoda na mehanička oštećenja, dok središte obratka ima povećanu viskoznost. Važno je napomenuti da jezgra proizvoda ostaje potpuno nepromijenjena tijekom stvrdnjavanja HFC -om.
Indukcijska instalacija ima mnoge vrlo važne prednosti u usporedbi s alternativnim vrstama grijanja: ako su ranije HFC instalacije bile glomaznije i nezgodnije, sada je ovaj nedostatak ispravljen, a oprema je postala univerzalna za toplinsku obradu metalnih proizvoda.

Prednosti indukcijske opreme

Jedan od nedostataka jedinice za indukcijsko stvrdnjavanje je nemogućnost obrade nekih proizvoda složenog oblika.

Vrste kaljenja metala

Postoji nekoliko vrsta kaljenja metala. Za neke je proizvode dovoljno zagrijati metal i odmah ga ohladiti, dok je za druge potrebno držati ga na određenoj temperaturi.
Postoje sljedeće vrste otvrdnjavanja:

Stacionarno stvrdnjavanje: obično se koristi za dijelove s malom ravnom površinom. Položaj dijela i prigušnice ostaje nepromijenjen kada se koristi ova metoda otvrdnjavanja.
Kontinuirano uzastopno stvrdnjavanje: koristi se za stvrdnjavanje cilindričnih ili ravnih proizvoda. S kontinuiranim uzastopnim otvrdnjavanjem, dio se može pomicati ispod induktora ili zadržati svoj položaj nepromijenjenim.
Tangencijalno očvršćavanje proizvoda: izvrsno za obradu malih cilindričnih dijelova. Tangencijalno kontinuirano sekvencijalno stvrdnjavanje rotira proizvod jednom tijekom cijelog procesa toplinske obrade.
HFC jedinica za stvrdnjavanje je oprema sposobna proizvesti visokokvalitetno otvrdnuće proizvoda i istovremeno uštedjeti proizvodne resurse.

Prema dogovoru, moguća je toplinska obrada i kaljenje metalnih i čeličnih dijelova dimenzija većih nego u ovoj tablici.

Toplinska obrada (toplinska obrada čelika) metala i legura u Moskvi usluga je koju naše postrojenje pruža svojim klijentima. Imamo svu potrebnu opremu kojom upravljaju kvalificirani stručnjaci. Sve narudžbe izvršavamo kvalitetno i na vrijeme. Također prihvaćamo i izvršavamo narudžbe za toplinsku obradu čelika i visokofrekventnu struju koja dolazi u nas i iz drugih regija Rusije.

Glavne vrste toplinske obrade čelika

Žarenje prve vrste:

Difuzijsko žarenje prve vrste (homogenizacija) - Brzo zagrijavanje do t 1423 K, dugo držanje i naknadno sporo hlađenje. Usklađivanje kemijske nehomogenosti materijala u odljevcima od legiranog čelika velikih oblika

Rekristalizacijsko žarenje prve vrste - Zagrijavanje na temperaturu od 873-973 K, dugo držanje i kasnije sporo hlađenje. Postoji smanjenje tvrdoće i povećanje plastičnosti nakon hladne deformacije (obrada je interoperativna)

Žarenje prve vrste, smanjenje naprezanja - Zagrijavanje na temperaturu od 473-673 K i naknadno sporo hlađenje. Uklanja zaostala naprezanja nakon lijevanja, zavarivanja, plastične deformacije ili strojne obrade.

Žarenje tipa II:

Potpuno žarenje tipa II - Zagrijavanje na temperaturu iznad točke Ac3 za 20-30 K, držanje i naknadno hlađenje. Došlo je do smanjenja tvrdoće, poboljšanja obradivosti, uklanjanja unutarnjih naprezanja u hipoeutektoidnim i eutektoidnim čelicima prije stvrdnjavanja (vidi napomenu uz tablicu)

Žarenje II vrste je nepotpuno - zagrijavanje na temperaturu između točaka Ac1 i Ac3, držanje i naknadno hlađenje. Postoji smanjenje tvrdoće, poboljšanje obradivosti, uklanjanje unutarnjih naprezanja u hipereutektoidnom čeliku prije kaljenja

Izotermičko žarenje tipa II - Zagrijavanje do temperature 30-50 K iznad točke Ac3 (za hipereutektoidni čelik) ili iznad točke Ac1 (za hipereutektoidni čelik), držanje i naknadno postupno hlađenje. Ubrzana obrada malih valjanih proizvoda ili otkivaka od legiranih i visoko ugljičnih čelika radi smanjenja tvrdoće, poboljšane obradivosti, ublažavanja unutarnjeg naprezanja

Sferoidizirano žarenje tipa II - Zagrijavanje na temperaturu iznad točke Ac1 za 10-25 K, držanje i naknadno postupno hlađenje. Došlo je do smanjenja tvrdoće, poboljšanja obradivosti, uklanjanja unutarnjih naprezanja u alatnom čeliku prije kaljenja, povećanja duktilnosti niskolegiranih i srednje ugljičnih čelika prije hladne deformacije

Svjetlo žarenje tipa II - Zagrijavanje u kontroliranom okruženju do temperature iznad točke Ac3 za 20-30 K, držanje i naknadno hlađenje u kontroliranom okruženju. Javlja se Zaštita čelične površine od oksidacije i razogljičenja

Žarenje druge vrste Normalizacija (normalizacijsko žarenje) - Zagrijavanje na temperaturu iznad točke Ac3 za 30-50 K, držanje i naknadno hlađenje na mirnom zraku. Dolazi do korekcije strukture grijanog čelika, uklanjanja unutarnjih naprezanja u konstrukcijskim čeličnim dijelovima i poboljšanja njihove obradivosti, povećanja dubine kaljenja alata. čelika prije stvrdnjavanja

Otvrdnjavanje:

Kontinuirano potpuno kaljenje - Zagrijavanje na temperaturu iznad točke Ac3 za 30-50 K, držanje i naknadno naglo hlađenje. Dobivanje (u kombinaciji s kaljenjem) visoke tvrdoće i otpornosti na trošenje dijelova od hipoeutektoidnih i eutektoidnih čelika

Gašenje nije dovršeno - Zagrijavanje na temperaturu između točaka Ac1 i Ac3, držanje i naknadno naglo hlađenje. Dobivanje (u kombinaciji s kaljenjem) visoke tvrdoće i otpornosti na habanje dijelova od hipereutektoidnog čelika

Isprekidano stvrdnjavanje - Zagrijavanje do t iznad točke Ac3 za 30-50 K (za hipoeutektoidne i eutektoidne čelike) ili između točaka Ac1 i Ac3 (za hipereutektoidni čelik), držanje i naknadno hlađenje u vodi, a zatim u ulju. Smanjuje zaostala naprezanja i naprezanja u visokoagljičnim alatnim čeličnim dijelovima

Izotermičko kaljenje - Zagrijavanje na temperaturu iznad točke Ac3 za 30-50 K, držanje i naknadno hlađenje u rastopljenim solima, a zatim u zraku. Događa se Dobivanje minimalnih deformacija (savijanje), povećanje duktilnosti, granica izdržljivosti i otpornost na savijanje dijelova od legiranog alatnog čelika

Koračno stvrdnjavanje - isto (razlikuje se od izotermičkog stvrdnjavanja u kraćem vremenu zadržavanja dijela u rashladnom mediju). Smanjuje naprezanja, naprezanja i sprječava pucanje u malim alatima od ugljičnog čeličnog alata, kao i u alatima od čeličnog legura i alata od HSS -a

Površinsko otvrdnjavanje - Zagrijavanje električnom strujom ili plinskim plamenom površinskog sloja proizvoda do gašenja t, nakon čega slijedi brzo hlađenje zagrijanog sloja. Dolazi do povećanja površinske tvrdoće do određene dubine, otpornosti na trošenje i povećane izdržljivosti dijelova strojeva i alata

Samotemperirajuće kaljenje-Zagrijavanje na temperaturu iznad točke Ac3 za 30-50 K, zadržavanje i kasnije nepotpuno hlađenje. Toplina zadržana unutar dijela osigurava kaljenje otvrdnutog vanjskog sloja

Gašenje hladnom obradom-Duboko hlađenje nakon kaljenja na temperaturu od 253-193 K. Dolazi do povećanja tvrdoće i dobivanja stabilnih dimenzija dijelova od visokolegiranog čelika

Gašenje hlađenjem - Prije uranjanja u rashladni medij zagrijani dijelovi se neko vrijeme hlade na zraku ili drže u termostatu sa smanjenom t. Postoji smanjenje ciklusa toplinske obrade čelika (obično se koristi nakon karburizacije).

Lagano stvrdnjavanje - Zagrijavanje u kontroliranom okruženju na temperaturu iznad točke Ac3 za 20-30 K, držanje i naknadno hlađenje u kontroliranom okruženju. Dolazi do zaštite od oksidacije i razogljičenja složenih dijelova kalupa, matrica i učvršćenja koja nisu podložna brušenju

Niski godišnji odmor - Grijanje u temperaturnom rasponu 423-523 K i kasnije ubrzano hlađenje. Dolazi do oslobađanja unutarnjih naprezanja i smanjenja krhkosti reznih i mjernih alata nakon površinskog očvršćavanja; za dijelove otvrdnute kućištem nakon stvrdnjavanja

Prosječni godišnji odmor - Grijanje u intervalu t = 623-773 K i naknadno sporo ili ubrzano hlađenje. Povećava se granica elastičnosti opruga, opruga i drugih elastičnih elemenata

Visoki godišnji odmor - Zagrijavanje u temperaturnom rasponu 773-953 K i kasnije sporo ili brzo hlađenje. Javlja se Pružajući visoku duktilnost čeličnih konstrukcijskih dijelova, u pravilu tijekom toplinskog poboljšanja

Toplinsko poboljšanje - kaljenje i kasnije visoko kaljenje. Dolazi do potpunog uklanjanja zaostalih naprezanja. Pruža kombinaciju visoke čvrstoće i duktilnosti tijekom završne toplinske obrade konstrukcijskih čeličnih dijelova koji rade pod udarnim i vibracijskim opterećenjima

Termomehanička obrada - Zagrijavanje, brzo hlađenje do 673-773 K, višestruka plastična deformacija, kaljenje i kaljenje. Omogućavanje valjanih proizvoda i dijelova jednostavnog oblika koji nisu zavareni, povećane čvrstoće u usporedbi s čvrstoćom dobivenom konvencionalnom toplinskom obradom

Starenje - Zagrijavanje i dugo izlaganje pri povišenim temperaturama. Dolazi do stabilizacije dimenzija dijelova i alata

Karburiziranje - Zasićenje površinskog sloja mekog čelika ugljikom (karburizacija). Slijedi naknadno stvrdnjavanje s niskim temperiranjem. Dubina cementiranog sloja je 0,5-2 mm. Daje proizvodu visoku površinsku tvrdoću zadržavajući viskoznu jezgru. Ugljični ili legirani čelici sa sadržajem ugljika podvrgavaju se cementiranju: za male i srednje proizvode 0,08-0,15%, za veće 0,15-0,5%. Zupčasti kotači, klipni klinovi itd. Podvrgavaju se cementiranju.

Cijanidacija-Termokemijska obrada čeličnih proizvoda u otopini soli cijanida na temperaturi od 820. Površinski sloj čelika zasićen je ugljikom i dušikom (sloj 0,15-0,3 mm.) Niskougljični čelici podliježu cijaniziranju, zbog čega , zajedno s čvrstom površinom, proizvod ima viskoznu jezgru. Takve proizvode karakterizira visoka otpornost na trošenje i otpornost na udarce.

Nitriranje (nitriranje) - Zasićenje dušika površinskog sloja čeličnih proizvoda do dubine od 0,2-0,3 mm. Daje visoku tvrdoću površine, povećanu otpornost na abraziju i koroziju. Mjerači, zupčanici, žljebovi vratila itd. Podvrgavaju se nitriranju.

Hladna obrada - hladi se nakon kaljenja na temperature ispod nule. Dolazi do promjene unutarnje strukture kaljenih čelika. Koristi se za alatne čelike, kaljene proizvode, neke visokolegirane čelike.

TOPLINSKA OBRADA METALA (TOPLINSKA OBRADA), određeni vremenski ciklus zagrijavanja i hlađenja, kojem su metali podvrgnuti promjeni svojih fizičkih svojstava. Toplinska obrada u uobičajenom smislu izraza provodi se na temperaturama ispod tališta. Procesi taljenja i lijevanja koji imaju značajan utjecaj na svojstva metala nisu uključeni u ovaj koncept. Promjene fizičkih svojstava uzrokovane toplinskom obradom posljedice su promjena unutarnje strukture i kemijskih odnosa koji se javljaju u krutom materijalu. Ciklusi toplinske obrade različite su kombinacije zagrijavanja, zadržavanja na određenoj temperaturi i brzog ili sporog hlađenja, koje odgovaraju strukturnim i kemijskim promjenama koje je potrebno uzrokovati.

Zrnata struktura metala. Svaki metal obično se sastoji od mnogih kristala koji su u međusobnom dodiru (zvani zrna), obično mikroskopske veličine, ali ponekad vidljivi golim okom. Atomi unutar svakog zrna raspoređeni su tako da tvore pravilnu trodimenzionalnu geometrijsku rešetku. Vrsta rešetke, nazvana kristalna struktura, karakteristika je materijala i može se odrediti metodama analize difrakcije X-zraka. Ispravan raspored atoma očuvan je u cijelom zrnu, osim malih kršenja, kao što su pojedina mjesta na rešetkama za koja se slučajno pokaže da su prazna. Sva zrna imaju istu kristalnu strukturu, ali su u pravilu različito orijentirana u prostoru. Stoga su atomi na granici dva zrna uvijek manje uređeni nego unutar njih. To osobito objašnjava da je granice zrna lakše nagrizati kemijskim reagensima. Uglačana ravna metalna površina obrađena odgovarajućim etapatonom obično ima jasan uzorak granice zrna. Fizička svojstva materijala određena su svojstvima pojedinih zrna, njihovim međusobnim djelovanjem i svojstvima granica zrna. Svojstva metalnog materijala kritično ovise o veličini, obliku i orijentaciji zrna, a svrha toplinske obrade je kontrola ovih čimbenika.

Atomski procesi tijekom toplinske obrade. Kako temperatura krutog kristalnog materijala raste, njegovi atomi postaju lakši za premještanje s jednog mjesta kristalne rešetke na drugo. Na toj difuziji atoma temelji se toplinska obrada. Najučinkovitiji mehanizam za kretanje atoma u kristalnoj rešetki može se smatrati kretanjem slobodnih mjesta rešetke, koja su uvijek prisutna u svakom kristalu. Na povišenim temperaturama, zbog povećanja brzine difuzije, ubrzava se proces prijelaza neravnotežne strukture tvari u ravnotežnu. Temperatura pri kojoj se brzina difuzije primjetno povećava nije ista za različite metale. Obično je veća za metale s visokim talištem. U volframu, s talištem jednakim 3387 ° C, rekristalizacija se ne događa čak ni uz crvenu toplinu, dok je toplinsku obradu aluminijskih legura koje se tope na niskim temperaturama u nekim slučajevima moguće provesti na sobnoj temperaturi.

U mnogim slučajevima toplinska obrada uključuje vrlo brzo hlađenje, koje se naziva kaljenje, kako bi se očuvala struktura nastala pri povišenoj temperaturi. Iako se, strogo govoreći, takva struktura ne može smatrati termodinamički stabilnom na sobnoj temperaturi, u praksi je prilično stabilna zbog niske brzine difuzije. Mnoge korisne legure imaju tu "metastabilnu" strukturu.

Promjene uzrokovane toplinskom obradom mogu biti dva glavna tipa. Prvo, i u čistim metalima i u legurama moguće su promjene koje utječu samo na fizičku strukturu. To mogu biti promjene naponskog stanja materijala, promjene veličine, oblika, kristalne strukture i orijentacije njegovih kristalnih zrna. Drugo, može se promijeniti i kemijska struktura metala. To se može izraziti uglađivanjem nehomogenosti u sastavu i stvaranjem taloga druge faze, u interakciji s okolnom atmosferom, stvorenom za pročišćavanje metala ili davanje njemu određenih svojstava površine. Promjene oba tipa mogu se dogoditi istovremeno.

Oslobađanje od stresa. Hladna deformacija povećava tvrdoću i lomljivost većine metala. Ponekad je ovo "stvrdnjavanje naprezanjem" poželjno. Obojenim metalima i njihovim legurama obično se daje određeni stupanj tvrdoće hladnim valjanjem. Blagi čelici također su često kaljeni hladno obrađenom. Čelici s visokim ugljikom koji su hladno valjani ili hladno vučeni do povećane čvrstoće potrebne, na primjer, za izradu opruga, obično se podvrgavaju žarenju za rasterećenje, zagrijavaju se na relativno nisku temperaturu, pri čemu materijal ostaje gotovo čvrst kao prije, ali u njoj nestaje.nehomogenost raspodjele unutarnjih naprezanja. Time se smanjuje sklonost pucanju, osobito u korozivnim okruženjima. Do takvog rasterećenja dolazi u pravilu zbog lokalnog strujanja plastike u materijalu, što ne dovodi do promjena u cjelokupnoj strukturi.

Rekristalizacija. S različitim metodama oblikovanja metala pritiskom, često je potrebno uvelike promijeniti oblik obratka. Ako se oblikovanje treba izvesti u hladnom stanju (što je često diktirano praktičnim razmatranjima), tada se proces mora raščlaniti na nekoliko faza, s prekristalizacijom između. Nakon prve faze deformacije, kada se materijal stvrdne do te mjere da daljnja deformacija može dovesti do loma, obradak se zagrijava na temperaturu iznad temperature žarenja rasterećenja i drži radi rekristalizacije. Zbog brze difuzije na ovoj temperaturi nastaje potpuno nova struktura zbog atomskog preuređenja. Nova zrna počinju rasti unutar strukture zrna deformiranog materijala, koja ga s vremenom potpuno zamjenjuju. Prvo, mala nova zrna nastaju na mjestima gdje je stara struktura najviše narušena, naime na starim granicama zrna. Nakon daljnjeg žarenja, atomi deformirane strukture preuređuju se tako da postaju i dio novih zrna, koja rastu i na kraju apsorbiraju cijelu staru strukturu. Obradak zadržava prijašnji oblik, ali je sada izrađen od mekanog materijala bez naprezanja koji se može podvrgnuti novom ciklusu deformacija. Ovaj se postupak može ponoviti nekoliko puta ako to zahtijeva određeni stupanj deformacije.

Hladni rad je deformacija na temperaturi preniskoj za rekristalizaciju. Za većinu metala, sobna temperatura zadovoljava ovu definiciju. Ako se deformacija provodi na dovoljno visokoj temperaturi tako da rekristalizacija ima vremena slijediti deformaciju materijala, tada se ta obrada naziva vrućom. Sve dok temperatura ostaje dovoljno visoka, može se deformirati koliko god se želi. Vruće stanje metala određeno je prvenstveno time koliko je njegova temperatura blizu tališta. Visoka savitljivost olova znači da se on lako rekristalizira, odnosno da se njegova "vruća" obrada može provesti na sobnoj temperaturi.

Kontrola teksture. Fizikalna svojstva zrna, općenito govoreći, nisu ista u različitim smjerovima, budući da je svako zrno jedan kristal sa svojom kristalnom strukturom. Svojstva uzorka metala su prosječna za sva zrna. U slučaju nasumične orijentacije zrna, opća fizička svojstva su ista u svim smjerovima. Ako su neke kristalne ravnine ili atomski redovi većine zrna paralelni, tada svojstva uzorka postaju "anizotropna", tj. Ovisno o smjeru. U tom slučaju, šalica, dobivena dubokim istiskivanjem iz kružne ploče, imat će na gornjem rubu "jezičke" ili "kapice", zbog činjenice da se u nekim smjerovima materijal lakše deformira nego u drugima. U mehaničkom oblikovanju anizotropija fizikalnih svojstava općenito je nepoželjna. No, u pločama magnetskih materijala za transformatore i druge uređaje, vrlo je poželjno da se smjer lagane magnetizacije, koja je u monokristalima određena kristalnom strukturom, u svim zrnima podudara s zadanim smjerom magnetskog toka. Dakle, "željena orijentacija" (tekstura) može biti poželjna ili nepoželjna ovisno o namjeni materijala. Općenito govoreći, kako se materijal rekristalizira, njegova željena orijentacija se mijenja. Priroda ove orijentacije ovisi o sastavu i čistoći materijala, o vrsti i stupnju hladne deformacije, kao i o trajanju i temperaturi žarenja.

Kontrola veličine zrna. Fizička svojstva uzorka metala uvelike su određena prosječnom veličinom zrna. Sitnozrna struktura gotovo uvijek odgovara najboljim mehaničkim svojstvima. Smanjenje veličine zrna često je jedan od ciljeva toplinske obrade (kao i taljenja i lijevanja). Kako temperatura raste, difuzija se ubrzava, pa se stoga povećava i prosječna veličina zrna. Granice zrna pomiču se tako da veća zrna rastu na račun manjih, koja na kraju nestaju. Stoga se završni postupci vrućeg rada obično provode na najnižoj mogućoj temperaturi, tako da se veličine zrna svedu na minimum. Često se namjerno osigurava vruća obrada na niskim temperaturama, uglavnom radi smanjenja veličine zrna, iako se isti rezultat može postići hladnom obradom nakon koje slijedi rekristalizacija.

Homogenizacija. Gore spomenuti procesi odvijaju se i u čistim metalima i u slitinama. No, postoji niz drugih procesa koji su mogući samo u metalnim materijalima koji sadrže dvije ili više komponenti. Tako će, na primjer, pri lijevanju legure gotovo sigurno doći do nehomogenosti u kemijskom sastavu, koji je određen neravnomjernim postupkom skrućivanja. U učvršćujućoj leguri sastav krute faze nastale u bilo kojem trenutku nije isti kao u tekućoj fazi koja je s njom u ravnoteži. Posljedično, sastav krutine koji se pojavi u početnom trenutku skrućivanja bit će drugačiji nego na kraju skrućivanja, a to dovodi do prostorne nehomogenosti sastava na mikroskopskoj ljestvici. Ta se nehomogenost uklanja jednostavnim zagrijavanjem, osobito u kombinaciji s mehaničkom deformacijom.

Čišćenje. Iako je čistoća metala prvenstveno određena uvjetima taljenja i lijevanja, pročišćavanje metala često se postiže toplinskom obradom u čvrstom stanju. Nečistoće sadržane u metalu reagiraju na njegovoj površini s atmosferom u kojoj se zagrijava; stoga atmosfera vodika ili drugog redukcijskog sredstva može pretvoriti značajan dio oksida u čisti metal. Dubina takvog čišćenja ovisi o sposobnosti nečistoća da se rasprše iz volumena na površinu, pa je stoga određena trajanjem i temperaturom toplinske obrade.

Izolacija sekundarnih faza. Jedan važan učinak temelji se na većini načina toplinske obrade legura. Povezan je s činjenicom da topljivost u krutom stanju komponenata legure ovisi o temperaturi. Za razliku od čistog metala, u kojem su svi atomi isti, u dvokomponentnoj, na primjer krutoj, otopini postoje atomi dvije različite vrste, nasumično raspoređeni po mjestima kristalne rešetke. Povećate li broj atoma druge vrste, tada možete doći u stanje u kojem oni ne mogu jednostavno zamijeniti atome prve vrste. Ako količina druge komponente prelazi ovu granicu topljivosti u krutom stanju, u ravnotežnoj strukturi legure pojavljuju se uključci druge faze, koji se po sastavu i strukturi razlikuju od početnih zrnaca i obično su raspršeni među njima u obliku pojedinačne čestice. Takve čestice druge faze mogu imati snažan učinak na fizička svojstva materijala, što ovisi o njihovoj veličini, obliku i raspodjeli. Ti se čimbenici mogu promijeniti toplinskom obradom (toplinskom obradom).

Toplinska obrada je proces obrade proizvoda od metala i legura toplinskim djelovanjem kako bi se promijenila njihova struktura i svojstva u određenom smjeru. Ovaj se učinak također može kombinirati s kemijskim, deformacijskim, magnetskim itd.

Povijesni podaci o toplinskoj obradi.
Čovjek koristi toplinsku obradu metala od davnina. Još u doba halkolitika, primitivnim čovjekom, koristeći hladno kovanje izvornog zlata i bakra, primitivni čovjek suočio se s fenomenom otvrdnjavanja, što je otežavalo proizvodnju proizvoda s tankim oštricama i oštrim vrhovima, a da bi vratio plastičnost, kovač je morao zagrijati hladno kovani bakar u ognjištu. Najraniji dokazi o upotrebi omekšavajućeg žarenja otvrdnutog metala datiraju s kraja 5. tisućljeća pr. NS. Takvo žarenje bilo je, s obzirom na vrijeme pojavljivanja, prva operacija toplinske obrade metala. U proizvodnji oružja i alata od željeza dobivenih postupkom puhanja u sirovom obliku, kovač je zagrijavao željeznu ploču za vruće kovanje u kovačnici drvenog ugljena. U isto vrijeme željezo je karburizirano, odnosno došlo je do cementacije, jedne od vrsta kemijsko-termičke obrade. Hladeći kovani proizvod od ugljikovanog željeza u vodi, kovač je otkrio naglo povećanje tvrdoće i poboljšanje drugih svojstava. Vodeno kaljenje ugljikovanog željeza koristilo se od kraja drugog početka 1. tisućljeća prije Krista. NS. Homerova Odiseja (8.-7. St. Pr. Kr.) Sadrži sljedeće retke: "Kako kovač uranja užarenu sjekiru ili sjekiru u hladnu vodu, a željezo šušti uz žubor, jače od željeza, kaljeno u vatri i vodi. " U 5. stoljeću. PRIJE KRISTA NS. Etruščani su gasili brončana ogledala s visokim limom u vodi (najvjerojatnije će poboljšati sjaj tijekom poliranja). Cementiranje željeza u ugljenu ili organskim tvarima, kaljenje i kaljenje čelika bilo je naširoko korišteno u srednjem vijeku u proizvodnji noževa, mačeva, turpija i drugog alata. Ne znajući bit unutarnjih transformacija u metalu, srednjovjekovni su obrtnici dobivanje visokih svojstava tijekom toplinske obrade metala često pripisivali očitovanju nadnaravnih sila. Sve do sredine 19. stoljeća. ljudsko znanje o toplinskoj obradi metala bio je skup recepata razvijenih na temelju stoljetnog iskustva. Potrebe za razvojem tehnologije, a prije svega za razvoj proizvodnje čeličnih topova, dovele su do transformacije toplinske obrade metala iz umjetnosti u znanost. Sredinom 19. stoljeća, kada je vojska nastojala zamijeniti topove od bronce i lijevanog željeza snažnijim čeličnim, problem izrade cijevi topova visoke i zajamčene čvrstoće bio je iznimno akutan. Unatoč činjenici da su metalurzi znali recepte za taljenje i lijevanje čelika, cijevi pištolja vrlo često pucaju bez vidljivog razloga. DKChernov u Željezari Obukhov u Sankt Peterburgu proučavajući pod mikroskopom urezane tanke dijelove pripremljene od njuški pištolja i promatrajući strukturu prijeloma na mjestu puknuća pod povećalom, zaključio je da je čelik jači, što je finiji. struktura. Godine 1868. Chernov je otkrio unutarnje strukturne transformacije u čeliku za hlađenje koje se događaju na određenim temperaturama. koje je nazvao kritičnim točkama a i b. Ako se čelik zagrijava na temperature ispod točke a, onda se ne može očvrsnuti, a da bi se dobila sitnozrnata struktura, čelik se mora zagrijati na temperature iznad točke b. Černovljevo otkriće kritičnih točaka strukturnih transformacija u čeliku omogućilo je znanstveni odabir načina toplinske obrade kako bi se dobila potrebna svojstva čeličnih proizvoda.

Godine 1906. A. Wilm (Njemačka) otkrio je starenje nakon stvrdnjavanja na duraluminu koji je izumio (vidi Starenje metala) najvažniji način jačanje legura na različitim osnovama (aluminij, bakar, nikal, željezo itd.). U 30 -ima. 20. stoljeće pojavila se termomehanička obrada starenja legura bakra, a 50 -ih godina termomehanička obrada čelika, što je omogućilo značajno povećanje čvrstoće proizvoda. Kombinirane vrste toplinske obrade uključuju termomagnetsku obradu koja omogućuje, kao rezultat hlađenja proizvoda u magnetskom polju, poboljšanje nekih njihovih magnetskih svojstava.

Rezultat brojnih istraživanja promjena u strukturi i svojstvima metala i legura pod toplinskim djelovanjem bila je skladna teorija toplinske obrade metala.

Klasifikacija vrsta toplinske obrade temelji se na vrsti strukturnih promjena u metalu koje nastaju pri izlaganju toplini. Toplinska obrada metala dijeli se na samu toplinsku obradu, koja se sastoji samo u toplinskom djelovanju na metal, kemijsko-toplinskoj obradi, koja kombinira toplinske i kemijske učinke, i termomehaničkom, koja kombinira toplinske učinke i plastične deformacije. Stvarna toplinska obrada uključuje sljedeće vrste: žarenje prve vrste, žarenje druge vrste, kaljenje bez polimorfne transformacije i s polimorfnom transformacijom, starenje i kaljenje.

Nitriranje - zasićenje površine metalnih dijelova dušikom radi povećanja tvrdoće, otpornosti na trošenje, granice zamora i otpornosti na koroziju. Čelik, titan, neke legure, najčešće legirani čelici, osobito krom-aluminij, kao i čelik koji sadrži vanadij i molibden, podvrgavaju se nitriranju.
Nitriranje čelika događa se pri t 500 650 C u amonijaku. Iznad 400 C počinje disocijacija amonijaka u skladu s reakcijom NH3 '3H + N. Formirani atomski dušik difundira u metal tvoreći dušične faze. Pri temperaturi nitriranja ispod 591 C, nitrirani sloj sastoji se od tri faze (slika): Μ Fe2N nitrid, ³ Fe4N nitrid, ± dušikov ferit koji sadrži oko 0,01% dušika na sobnoj temperaturi. I ³-faza, koja je, kao rezultat sporog hlađenja, raspada se pri 591 C u eutektoid ± + ³ 1. Tvrdoća nitriranog sloja raste na HV = 1200 (što odgovara 12 H / m2) i ostaje pri ponovljenom zagrijavanju do 500 600 C, što osigurava visoku otpornost na habanje dijelova pri povišenim temperaturama. Nitrirani čelici znatno su superiorniji u otpornosti na habanje od kaljenih i kaljenih čelika. Nitriranje je dug proces, potrebno je 20-50 sati da se dobije sloj debljine 0,2 0,4 mm. koriste se nitriranje, kositrenje (za konstrukcijske čelike) i niklovanje (za nehrđajuće i čelice otporne na toplinu). Tvrdoća nitrirajućeg sloja čelika otpornih na toplinu ponekad se izvodi u smjesi amonijaka i dušika.
Nitriranje titanovih legura provodi se na 850-950 C u dušiku visoke čistoće (nitriranje u amonijaku se ne koristi zbog povećane krhkosti metala).

Tijekom nitriranja nastaje gornji tanki sloj nitrida i kruta otopina dušika u ± titaniju. Dubina sloja u 30 h iznosi 0,08 mm s površinskom tvrdoćom HV = 800 850 (odgovara 8 8,5 H / m2). Uvođenje nekih legirajućih elemenata u leguru (do 3% Al, 3 5% Zr itd.) Povećava brzinu difuzije dušika, povećavajući dubinu nitriranog sloja, a krom smanjuje brzinu difuzije. Nitriranje titanovih legura u razrijeđenom dušiku omogućuje dobivanje dubljeg sloja bez zone lomljivih nitrida.
Nitriranje se široko koristi u industriji, uključujući dijelove koji rade na t do 500 600 C (košuljice cilindara, radilice, zupčanici, parovi ventila, dijelovi oprema za gorivo i tako dalje.).
Lit.: Minkevich A.N., Kemijska toplinska obrada metala i legura, 2. izdanje, M., 1965: Gulyaev A.P. Metallovedenie, 4. izdanje, M., 1966.

Indukcijsko zagrijavanje nastaje postavljanjem obratka blizu vodiča naizmjenične električne struje koji se naziva induktor. Kad visokofrekventna struja (HFC) prolazi kroz induktor, stvara se elektromagnetsko polje i, ako se u tom polju nalazi metalni proizvod, u njemu se pobuđuje elektromotorna sila koja uzrokuje izmjeničnu struju iste frekvencije kao struja induktora koja prolazi kroz proizvod.

Na taj način dolazi do toplinskog učinka koji uzrokuje zagrijavanje proizvoda. Toplinska snaga P, oslobođena u zagrijanom dijelu, bit će jednaka:

gdje je K koeficijent ovisno o konfiguraciji proizvoda i veličini zazora koji nastaje između površina proizvoda i induktora; Iin - jačina struje; f - frekvencija struje (Hz); r - električni otpor (Ohm · cm); m - magnetska propusnost (H / E) čelika.

Na proces indukcijskog zagrijavanja značajno utječe fizikalni fenomen koji se naziva površinski (kožni) učinak: struja se inducira uglavnom u površinskim slojevima, a na visokim frekvencijama gustoća struje u jezgri dijela je niska. Dubina zagrijanog sloja procjenjuje se po formuli:

Povećanje frekvencije struje omogućuje koncentriranje značajne snage u malom volumenu grijanog dijela. Zbog toga se postiže brzo zagrijavanje (do 500 C / sec).

Parametri indukcijskog grijanja

Indukcijsko grijanje karakteriziraju tri parametra: specifična snaga, trajanje grijanja i frekvencija struje. Specifična snaga je snaga pretvorena u toplinu po 1 cm2 površine zagrijanog metala (kW / cm2). Brzina zagrijavanja proizvoda ovisi o vrijednosti specifične snage: što je veća, brže se zagrijavanje provodi.

Vrijeme zagrijavanja određuje ukupnu količinu prenesene toplinske energije, a time i postignutu temperaturu. Također je važno uzeti u obzir frekvenciju struje, jer o tome ovisi dubina očvrslog sloja. Učestalost struje i dubina zagrijanog sloja su u suprotnom odnosu (druga formula). Što je veća frekvencija, to je manji volumen zagrijanog metala. Odabirom vrijednosti specifične snage, trajanja zagrijavanja i trenutne frekvencije, moguće je mijenjati konačne parametre indukcijskog grijanja u širokom rasponu - tvrdoću i dubinu stvrdnutog sloja tijekom kaljenja ili zagrijani volumen pri zagrijavanju za utiskivanje .

U praksi su kontrolirani parametri grijanja električni parametri generatora struje (snaga, struja, napon) i trajanje grijanja. Uz pomoć pirometara može se zabilježiti i temperatura zagrijavanja metala. No, češće nema potrebe za stalnom kontrolom temperature, budući da je odabran optimalni način grijanja, koji osigurava stalnu kvalitetu stvrdnjavanja ili zagrijavanja HFC -a. Optimalni način stvrdnjavanja odabire se promjenom električnih parametara. Na taj način se nekoliko dijelova otvrdne. Dalje, dijelovi se podvrgavaju laboratorijskoj analizi s utvrđivanjem tvrdoće, mikrostrukture, raspodjele otvrdnutog sloja po dubini i ravnini. Kad se pothladi, u strukturi hipoeutektoidnih čelika uočava se zaostali ferit; grubi iglasti martenzit pojavljuje se pri pregrijavanju. Znakovi nedostataka pri zagrijavanju HDTV -a isti su kao i kada klasične tehnologije toplinska obrada.

U slučaju površinskog stvrdnjavanja HFC -om, zagrijavanje se provodi na višoj temperaturi nego u slučaju uobičajenog kaljenja u rasutom stanju. To je zbog dva razloga. Prvo, pri vrlo velikoj brzini zagrijavanja, povećavaju se temperature kritičnih točaka na kojima dolazi do prijelaza biserita u austenit, i drugo, ta transformacija mora imati vremena za dovršenje u vrlo kratkom vremenu zagrijavanja i držanja.

Unatoč činjenici da se zagrijavanje tijekom visokofrekventnog kaljenja provodi na višoj temperaturi nego tijekom normalnog kaljenja, ne dolazi do pregrijavanja metala. To je zbog činjenice da zrno u čeliku jednostavno nema vremena za rast u vrlo kratkom vremenskom razdoblju. Također treba napomenuti da je, u usporedbi s volumenskim kaljenjem, tvrdoća nakon stvrdnjavanja HFC -om veća za oko 2–3 HRC jedinice. Time se osigurava veća otpornost na habanje i površinska tvrdoća dijela.

Prednosti visokofrekventnog kaljenja

visoka produktivnost procesa
jednostavnost podešavanja debljine stvrdnutog sloja
minimalna iskrivljenost
gotovo potpuno odsustvo kamenca
mogućnost potpune automatizacije cijelog procesa
mogućnost postavljanja jedinice za stvrdnjavanje u tok obrade.

Najčešće se površinski učvršćivanjem podvrgavaju dijelovi izrađeni od ugljičnog čelika sa sadržajem 0,4-0,5% C. Ti čelici nakon kaljenja imaju površinsku tvrdoću HRC 55-60. Pri većem sadržaju ugljika postoji opasnost od pucanja uslijed naglog hlađenja. Uz ugljični čelik, koriste se i niskolegirani krom, krom-nikal, krom-silicij i drugi čelici.

Oprema za izvođenje indukcijskog stvrdnjavanja (HFC)

Indukcijsko kaljenje zahtijeva posebne tehnološke opreme, koji uključuje tri glavne jedinice: izvor napajanja - generator visokofrekventnih struja, induktor i uređaj za pokretne dijelove u stroju.

Visokofrekventni generator struje električni su strojevi koji se razlikuju po fizičkim načelima stvaranja električne struje u njima.

Elektronički uređaji koji rade na principu elektroničkih cijevi koje pretvaraju istosmjernu struju u izmjeničnu struju povećane frekvencije - cijevni generatori.
Elektromašinski uređaji koji rade na principu usmjeravanja električne struje u vodiču, krećući se u magnetskom polju, pretvarajući trofaznu struju industrijske frekvencije u izmjeničnu struju povećane frekvencije - strojni generatori.
Poluvodički uređaji koji rade na principu tiristorskih uređaja koji pretvaraju istosmjernu struju u izmjeničnu struju povećane frekvencije - tiristorski pretvarači (statički generatori).

Generatori svih vrsta razlikuju se po učestalosti i snazi generirane struje

Vrste generatora Snaga, kW Frekvencija, kHz Učinkovitost

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

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

Tiristor 160 - 800 1 - 4 0,90 - 0,95

Površinsko otvrdnjavanje malih dijelova (igle, kontakti, vrhovi opruga) provodi se pomoću mikroindukcijskih generatora. Frekvencija koju generiraju doseže 50 MHz, vrijeme zagrijavanja za stvrdnjavanje je 0,01-0,001 s.

Metode stvrdnjavanja HFC -om

Prema performansama zagrijavanja razlikuju se indukcijsko kontinuirano-sekvencijalno stvrdnjavanje i simultano kaljenje.

Kontinuirano uzastopno stvrdnjavanje koristi se za dugačke dijelove stalnog presjeka (osovine, osovine, ravne površine dugih proizvoda). Zagrijani dio se pomiče u induktoru. Dio dijela, koji se u određenom trenutku nalazi u zoni utjecaja induktora, zagrijava se do temperature stvrdnjavanja. Na izlazu iz induktora odjeljak ulazi u zonu hlađenja raspršivanjem. Nedostatak ove metode grijanja je niska produktivnost procesa. Za povećanje debljine stvrdnutog sloja potrebno je povećati trajanje zagrijavanja smanjenjem brzine kretanja dijela u induktoru. Istodobno stvrdnjavanje pretpostavlja jednokratno zagrijavanje cijele površine koja će se stvrdnuti.

Učinak samotaljenja nakon gašenja

Nakon zagrijavanja površina se hladi tušem ili mlazom vode izravno u induktoru ili u zasebnom rashladnom uređaju. Ovo hlađenje omogućuje gašenje bilo koje konfiguracije. Mjerenjem hlađenja i promjenom njegova trajanja moguće je ostvariti učinak samotaljenja u čeliku. Taj se učinak sastoji u uklanjanju topline nakupljene tijekom zagrijavanja u jezgri dijela na površinu. Drugim riječima, kada se površinski sloj ohladio i doživio martenzitsku transformaciju, određena količina toplinske energije još uvijek je pohranjena u podzemnom sloju čija temperatura može doseći nisku temperaturu kaljenja. Nakon prestanka hlađenja, ta će se energija zbog temperaturne razlike ukloniti na površinu. Dakle, nema potrebe za dodatnim postupcima kaljenja čelika.

Projektiranje i proizvodnja induktora za stvrdnjavanje HFC -om

Induktor je izrađen od bakrenih cijevi kroz koje tijekom zagrijavanja prolazi voda. Time se sprječava pregrijavanje i sagorijevanje induktora tijekom rada. Također se izrađuju induktori, u kombinaciji s uređajem za stvrdnjavanje - raspršivačem: na unutarnjoj površini takvih induktora nalaze se rupe kroz koje rashladna tekućina teče do zagrijanog dijela.

Za jednoliko zagrijavanje potrebno je induktor izraditi na takav način da je udaljenost od induktora do svih točaka na površini proizvoda jednaka. Obično je ta udaljenost 1,5-3 mm. Prilikom gašenja proizvoda jednostavnog oblika, ovaj se uvjet lako ispunjava. Za jednoliko stvrdnjavanje dio se mora pomicati i (ili) rotirati u induktoru. To se postiže korištenjem posebnih uređaja - centara ili stolova za stvrdnjavanje.

Razvoj dizajna induktora pretpostavlja, prije svega, određivanje njegova oblika. U tom se slučaju odbijaju od oblika i dimenzija očvrslog proizvoda i metode stvrdnjavanja. Osim toga, u proizvodnji prigušnica uzima se u obzir priroda pomicanja dijela u odnosu na induktor. Također se uzimaju u obzir ekonomičnost i performanse grijanja.

Hlađenje dijelova može se koristiti na tri načina: raspršivanjem vode, protokom vode, uranjanjem dijelova u medij za gašenje. Hlađenje tuša može se izvesti i u indukcijskim raspršivačima i u posebnim komorama za gašenje. Hlađenje protokom omogućuje stvaranje nadtlaka reda 1 atm, što doprinosi ravnomjernijem hlađenju dijela. Kako bi se osiguralo intenzivno i jednoliko hlađenje, potrebno je da se voda kreće po ohlađenoj površini brzinom od 5-30 m / s.

Indukcijsko zagrijavanje je metoda beskontaktnog zagrijavanja visokofrekventnim strujama (RFH-radio-frekvencijsko zagrijavanje) električno vodljivih materijala.

Opis metode.

Indukcijsko zagrijavanje je zagrijavanje materijala električnim strujama koje inducira izmjenično magnetsko polje. Posljedično, ovo je zagrijavanje proizvoda izrađenih od vodljivih materijala (vodiča) magnetskim poljem induktora (izvori izmjeničnog magnetskog polja). Indukcijsko zagrijavanje provodi se na sljedeći način. Električno vodljivi (metalni, grafitni) obradak smješten je u takozvani induktor, koji je jedan ili više zavoja žice (najčešće bakrene). U induktoru se, uz pomoć posebnog generatora, induciraju snažne struje različitih frekvencija (od deset Hz do nekoliko MHz), uslijed čega oko induktora nastaje elektromagnetsko polje. Elektromagnetsko polje izaziva vrtložne struje u izratku. Vrtložne struje zagrijavaju obradak pod utjecajem Jouleove topline (vidi Joule-Lenzov zakon).

Sustav induktora obratka je transformator bez jezgre u kojem je induktor primarni namot. Obradak je kratko spojeni sekundarni namot. Magnetski tok između namota zatvoren je u zraku.

Na velikoj frekvenciji vrtložne struje istiskuju magnetsko polje koje oni stvaraju u tanke površinske slojeve obratka Δ (površinski učinak), zbog čega se njihova gustoća naglo povećava, a radni komad zagrijava. Slojevi metala ispod njih zagrijavaju se zbog toplinske vodljivosti. Nije važna struja, već velika gustoća struje. U sloju kože Δ, gustoća struje se smanjuje za faktor e u odnosu na gustoću struje na površini obratka, dok se 86,4% topline oslobađa u sloju kože (od ukupnog oslobađanja topline. Dubina kože) sloj ovisi o frekvenciji zračenja: što je veća frekvencija, tanji je sloj kože Također ovisi o relativnoj magnetskoj propusnosti μ materijala obratka.

Za željezo, kobalt, nikal i magnetske legure na temperaturama ispod Curiejeve točke μ ima vrijednost od nekoliko stotina do desetaka tisuća. Za ostale materijale (taline, obojeni metali, tekuća nisko topljiva eutektika, grafit, elektroliti, električno vodljiva keramika itd.) Μ je približno jednak jedinici.

Na primjer, na frekvenciji od 2 MHz, dubina sloja kože za bakar iznosi oko 0,25 mm, za željezo ≈ 0,001 mm.

Induktor se tijekom rada jako zagrijava jer apsorbira vlastito zračenje. Osim toga, apsorbira toplinsko zračenje iz vrućeg obratka. Induktori su izrađeni od bakrenih cijevi ohlađenih vodom. Voda se dovodi usisavanjem - to osigurava sigurnost u slučaju prodiranja ili drugog smanjenja tlaka u induktoru.

Primjena:
Ultračisti, beskontaktni taljenje metala, lemljenje i zavarivanje.
Dobivanje prototipova legura.
Savijanje i toplinska obrada dijelova strojeva.
Izrada nakita.
Obrada malih dijelova koji se mogu oštetiti zagrijavanjem plamena ili luka.
Površinsko kaljenje.
Kaljenje i toplinska obrada dijelova složenog oblika.
Dezinfekcija medicinskih instrumenata.

Prednosti.

Brzo zagrijavanje ili taljenje bilo kojeg električno vodljivog materijala.

Zagrijavanje je moguće u atmosferi zaštitnog plina, u oksidirajućoj (ili redukcijskoj) sredini, u neprovodnoj tekućini, u vakuumu.

Zagrijavanje kroz stijenke zaštitne komore od stakla, cementa, plastike, drva - ti materijali vrlo slabo upijaju elektromagnetsko zračenje i ostaju hladni tijekom rada instalacije. Zagrijava se samo električno vodljiv materijal - metal (uključujući rastopljeni), ugljik, vodljiva keramika, elektroliti, tekući metali itd.

Zbog nastalih sila MHD -a, tekući se metal intenzivno miješa, sve do zadržavanja suspendiranog na zraku ili u zaštitnom plinu - tako se dobivaju ultračiste legure u malim količinama (taljenje levitacijom, taljenje u elektromagnetskom loncu).

Budući da se zagrijavanje vrši pomoću elektromagnetskog zračenja, nema zagađenja obratka proizvodima izgaranja baklje u slučaju zagrijavanja plamenom na plin, ili materijala elektrode u slučaju zagrijavanja luka. Postavljanje uzoraka u atmosferu inertnog plina i velike brzine zagrijavanjem će se ukloniti stvaranje kamenca.

Jednostavna uporaba zbog male veličine induktora.

Induktor može biti izrađen od posebnog oblika - to će omogućiti ravnomjerno zagrijavanje dijelova složene konfiguracije po cijeloj površini, bez da dođe do njihovog savijanja ili lokalnog zagrijavanja.

Lokalno i selektivno grijanje je jednostavno.

Budući da je zagrijavanje najintenzivnije u tankim gornjim slojevima izratka, a donji se slojevi nježnije zagrijavaju zbog toplinske vodljivosti, metoda je idealna za površinsko stvrdnjavanje dijelova (jezgra ostaje viskozna).

Jednostavna automatizacija opreme - ciklusi grijanja i hlađenja, kontrola temperature i održavanje, opskrba i uklanjanje izratka.

Instalacije za indukcijsko grijanje:

U instalacijama s radnom frekvencijom do 300 kHz, pretvarači se koriste na IGBT sklopovima ili MOSFET tranzistorima. Takve instalacije namijenjene su zagrijavanju velikih dijelova. Za zagrijavanje malih dijelova koriste se visoke frekvencije (do 5 MHz, raspon srednjih i kratkih valova), visokofrekventne instalacije izgrađene su na elektroničkim cijevima.

Također, za zagrijavanje malih dijelova grade se instalacije povećane frekvencije na MOSFET tranzistorima za radne frekvencije do 1,7 MHz. Upravljanje tranzistorima i njihova zaštita na višim frekvencijama predstavlja određene poteškoće, stoga su postavke veće frekvencije još uvijek prilično skupe.

Induktor za zagrijavanje malih dijelova ima malu veličinu i nizak induktivitet, što dovodi do smanjenja faktora kvalitete radnog oscilirajućeg kruga na niskim frekvencijama i smanjenja učinkovitosti, a predstavlja i opasnost za glavni oscilator (faktor kvalitete titrajnog kruga proporcionalno je L / C, titrajni krug s niskim faktorom kvalitete je previše dobar "Pumpa se" s energijom, stvara kratki spoj u induktoru i onemogućuje glavni oscilator). Za povećanje faktora kvalitete oscilatornog kruga koriste se dva načina:
- povećanje radne frekvencije, što dovodi do komplikacija i poskupljenja instalacije;
- korištenje feromagnetskih umetaka u induktoru; lijepljenje induktora pločama od feromagnetnog materijala.

Budući da induktor najučinkovitije radi na visokim frekvencijama, indukcijsko zagrijavanje dobilo je industrijsku primjenu nakon razvoja i početka proizvodnje snažnih generatorskih svjetiljki. Prije Prvog svjetskog rata indukcijsko grijanje je bilo ograničene uporabe. Tada su se kao generatori koristili strojni generatori povećane frekvencije (rad V.P. Vologdina) ili instalacije pražnjenja iskre.

Krug generatora može biti u načelu bilo koji (multivibrator, RC generator, generator s neovisnom pobudom, različiti generatori opuštanja), koji radi na opterećenju u obliku induktora i ima dovoljnu snagu. Također je potrebno da frekvencija vibracija bude dovoljno visoka.

Na primjer, da biste u nekoliko sekundi "prerezali" čeličnu žicu promjera 4 mm, potrebna je oscilatorna snaga od najmanje 2 kW pri frekvenciji od najmanje 300 kHz.

Odaberite shemu prema slijedeći kriterije: pouzdanost; stabilnost fluktuacija; stabilnost snage koja se oslobađa u izratku; jednostavnost proizvodnje; jednostavnost prilagodbe; minimalni broj dijelova za smanjenje troškova; korištenje dijelova koji zajedno smanjuju težinu i dimenzije itd.

Dugi niz desetljeća induktivna trotočka korištena je kao generator visokofrekventnih oscilacija (Hartleyev generator, generator s povratnom vezom autotransformatora, krug na razdjelniku napona u induktivnoj petlji). Ovo je samopobudni krug paralelnog napajanja anode i sklop za odabir frekvencije napravljen na oscilatornom krugu. Uspješno se koristi i nastavlja se koristiti u laboratorijima, nakitnim radionicama, industrijska poduzeća kao i u amaterskoj praksi. Na primjer, tijekom Drugog svjetskog rata na takvim je instalacijama provedeno površinsko otvrdnjavanje valjaka tenka T-34.

Nedostaci tri točke:

Niska učinkovitost (manje od 40% pri upotrebi svjetiljke).

Snažno odstupanje frekvencije u vrijeme zagrijavanja izratka od magnetskih materijala iznad točke Curie (≈700C) (μ se mijenja), što mijenja dubinu sloja kože i nepredvidivo mijenja način toplinske obrade. Prilikom toplinske obrade kritičnih dijelova to može biti neprihvatljivo. Također, snažni televizori trebali bi raditi u uskom rasponu frekvencija koje dopušta Rossvyazokhrankultura, budući da su s lošom zaštitom zapravo radijski odašiljači i mogu ometati televizijsko i radijsko emitiranje, obalne i službe spašavanja.

Pri mijenjanju izratka (na primjer, manjeg za veći), mijenja se induktivnost sustava induktor-obradak, što također dovodi do promjene učestalosti i dubine sloja kože.

Pri prijelazu s jednookretnih prigušnica na više zavoja, na veće ili manje, mijenja se i frekvencija.

Pod vodstvom Babata, Lozinskog i drugih znanstvenika razvijeni su krugovi generatora s dva i tri kruga koji imaju veću učinkovitost (do 70%), kao i bolje održavanje radne frekvencije. Njihov princip rada je sljedeći. Zbog uporabe spojenih krugova i slabljenja veze među njima, promjena induktivnosti radnog kruga ne povlači za sobom snažnu promjenu frekvencije kruga za podešavanje frekvencije. Radio odašiljači konstruirani su po istom principu.

Suvremeni TVF generatori pretvarači su bazirani na IGBT sklopovima ili moćnim MOSFET tranzistorima, obično izrađeni u shemi mosta ili polumosta. Radite na frekvencijama do 500 kHz. Vrata tranzistora otvaraju se pomoću upravljačkog sustava mikrokontrolera. Sustav upravljanja, ovisno o zadatku, omogućuje vam automatsko držanje

A) konstantna frekvencija
b) konstantna snaga oslobođena u izratku
c) najveću moguću učinkovitost.

Na primjer, kada se magnetski materijal zagrije iznad točke Curie, debljina sloja kože naglo se povećava, gustoća struje opada, a izradak se počinje lošije zagrijavati. Također, nestaju magnetska svojstva materijala i prestaje proces preokreta magnetiziranja - izradak se počinje lošije zagrijavati, otpor opterećenja naglo opada - to može dovesti do "odvajanja" generatora i njegovog kvara. Upravljački sustav prati prijelaz kroz točku Curie i automatski povećava frekvenciju kada se opterećenje iznenada smanji (ili smanji snaga).

Opaske.

Induktor bi trebao biti postavljen što je moguće bliže izratku. Time se ne povećava samo gustoća elektromagnetskog polja u blizini obratka (proporcionalna kvadratu udaljenosti), već se povećava i faktor snage Cos (φ).

Povećanjem frekvencije dramatično se smanjuje faktor snage (proporcionalan kocki frekvencije).

Pri zagrijavanju magnetskih materijala također se oslobađa dodatna toplina zbog preokreta magnetiziranja; njihovo zagrijavanje do točke Curie mnogo je učinkovitije.

Pri proračunu prigušnice potrebno je uzeti u obzir induktivnost sabirnica koje opskrbljuju induktor, a koja može biti puno veća od induktivnosti samog induktora (ako je induktor izveden u obliku jednog okreta malog promjera ili čak i dio zavoja - luk).

U oscilatornim krugovima postoje dva slučaja rezonance: rezonancija napona i rezonancija struje.
Paralelni oscilatorni krug - strujna rezonancija.
U tom slučaju napon na zavojnici i na kondenzatoru je isti kao i na generatoru. Pri rezonanciji otpor petlje između točaka grananja postaje maksimalan, a struja (ukupno I) kroz otpor opterećenja Rn bit će minimalna (struja unutar petlje I-1L i I-2c veća je od struje generatora).

U idealnom slučaju, impedancija petlje je beskonačna - krug ne vuče nikakvu struju iz izvora. Kad se frekvencija generatora promijeni u bilo kojem smjeru od rezonantne frekvencije, ukupni otpor kruga se smanjuje, a linijska struja (I ukupno) raste.

Serijski oscilatorni krug - naponska rezonancija.

Glavna značajka serijskog rezonantnog kruga je to što je njegova impedancija minimalna pri rezonanciji. (ZL + ZC - minimum). Kad je frekvencija podešena iznad ili ispod rezonantne frekvencije, impedancija se povećava.
Izlaz:
U paralelnom krugu na rezonanciji, struja kroz stezaljke kruga je 0, a napon je maksimalan.
U serijskom krugu, naprotiv, napon teži nuli, a struja je najveća.

Članak je preuzet sa web stranice http://dic.academic.ru/ i prerađen u tekst koji je čitatelju razumljiviji od strane tvrtke Prominductor LLC.

Instalacija za gašenje za grijanje t. V. h. sastoji se od generatora tzv. h.,

silazni transformator, kondenzatorske baterije, prigušnica, alatni stroj (ponekad se stroj zamjenjuje uređajem za pokretanje dijela ili prigušnice) i oprema koja nosi pomoćnu uslugu (vremenski relej, relej za kontrolu dovoda tekućine, signalizacija , uređaji za blokiranje i regulaciju).

U razmatranim instalacijama, takve generatori t.v.ch. na srednjim frekvencijama (500-10000 Hz) strojni generatori, a odnedavno i statički pretvarači tiristorskog tipa; na visokim frekvencijama (60.000 Hz i više) cijevni generatori. Obećavajući tip generatora su ionski pretvarači, takozvani generatori ekscitona. Omogućuju vam da gubitke energije svedete na minimum.

Na sl. 5 prikazuje dijagram instalacije s strojnim generatorom. Osim generatora stroja 2 i motor 3 s pobuđivačem 1, instalacija sadrži silazni transformator 4, kondenzatorske banke 6 i induktor 5. Transformator snižava napon na siguran (30-50 V) i istodobno povećava jakost struje 25-30 puta, dovodeći je na 5000-8000 A.

Slika 5 Slika 6

Tablica 1 Vrste i izvedbe prigušnica

Na Sl. 6 prikazuje primjer otvrdnjavanja s više zavojnim induktorom. Gašenje se vrši na sljedeći način:

Dio je smješten unutar nepomičnog induktora. Pokretanjem HDTV uređaja, dio se počinje okretati oko svoje osi i istodobno se zagrijava, a zatim se uz pomoć automatizirane kontrole dovodi tekućina (voda) i hladi. Cijeli proces traje 30-45 sekundi.

HFC -stvrdnjavanje je vrsta toplinske obrade metala, zbog čega se tvrdoća značajno povećava i materijal gubi plastičnost. Razlika između učvršćivanja HFC -om i drugih metoda stvrdnjavanja je u tome što se zagrijavanje vrši pomoću posebnih HDTV instalacije koji djeluju na dio koji se kali visokofrekventnim strujama. HFC gašenje ima mnoge prednosti, a glavna je potpuna kontrola grijanja. Korištenje ovih kompleksa za stvrdnjavanje može značajno poboljšati kvalitetu proizvoda, budući da se proces stvrdnjavanja odvija u potpuno automatskom načinu rada, rad rukovatelja sastoji se samo u osiguravanju vratila i pokretanju ciklusa rada stroja.

5.1. Prednosti kompleksa za indukcijsko stvrdnjavanje (instalacije za indukcijsko grijanje):

Otvrdnjavanje HFC -om može se izvesti s točnošću od 0,1 mm

Pružanjem ravnomjernog zagrijavanja, indukcijskim otvrdnjavanjem možete postići idealnu raspodjelu tvrdoće po cijeloj dužini vratila

Visoka tvrdoća kaljenja HFC -om postiže se uporabom posebnih induktora s vodovima, koji hlade vratilo odmah nakon zagrijavanja.

Oprema za kaljenje HFC -om (peći za kaljenje) odabire se ili proizvodi u strogoj skladu s tehničkim specifikacijama.

6. Uklanjanje kamenca u strojevima za pjeskarenje

U strojevima za pjeskarenje dijelovi se čiste od kamenca mlazom od lijevanog željeza ili čelika. Mlaz nastaje komprimiranim zrakom s tlakom od 0,3-0,5 MPa (pneumatsko pjeskarenje) ili brzo rotirajućim kotačima rotora (mehaničko čišćenje s lopaticama).

Na pneumatsko pjeskarenje u instalacijama se može koristiti i mlazni i kvarcni pijesak. Međutim, u potonjem slučaju nastaje velika količina prašine koja doseže 5-10% mase dijelova za čišćenje. Ulazeći u pluća osoblja za održavanje, kvarcna prašina uzrokuje profesionalnu bolest - silikozu. Stoga se ova metoda koristi u iznimnim slučajevima. Prilikom miniranja tlak komprimiranog zraka trebao bi biti 0,5-0,6 MPa. Sačma od lijevanog željeza proizvodi se lijevanjem tekućeg željeza u vodu raspršivanjem mlaza lijevanog željeza komprimiranim zrakom, nakon čega slijedi sortiranje na sita. Sačma mora imati strukturu od bijelog lijevanog željeza tvrdoće 500 HB, njegove dimenzije su u rasponu od 0,5-2 mm. Potrošnja lijevanog željeza iznosi samo 0,05-0,1% mase dijelova. Prilikom čišćenja mlazom dobiva se čišća površina dijela, postiže se veća produktivnost aparata i osiguravaju bolji radni uvjeti nego kod čišćenja pijeskom. Kako bi zaštitili ambijentalnu atmosferu od prašine, strojevi za pjeskarenje opremljeni su zatvorenim poklopcima s poboljšanom ispušnom ventilacijom. Prema sanitarnim standardima, najveća dopuštena koncentracija prašine ne smije prelaziti 2 mg / m3. Pucani transport u modernim instalacijama potpuno je mehaniziran.

Glavni dio pneumatske instalacije je stroj za pjeskarenje koji može biti injektiran i gravitacijski. Najjednostavniji stroj za pjeskarenje sa jednom komorom (slika 7) je cilindar 4, s lijevkom za snimanje na vrhu, hermetički zatvorenim poklopcem 5. Na dnu cilindar završava lijevkom, čiji otvor vodi do komore za miješanje 2. Hitac se napaja rotirajućim preklopom 3. Komprimirani zrak dovodi se u komoru za miješanje kroz ventil 1, koji hvata sačmu i prenosi je kroz fleksibilno crijevo 7 i mlaznicu 6 za detalje. Sačma je pod pritiskom komprimiranog zraka sve dok ne istekne iz mlaznice, što povećava učinkovitost mlaza za brušenje. U aparatima opisane jednokomorne izvedbe komprimirani zrak mora se privremeno isključiti kad se napuni sačmom.