TVch indurimento superficiale. Attrezzatura per l'indurimento HDTV

Il riscaldamento a induzione si verifica quando il pezzo viene posizionato vicino a un conduttore di corrente elettrica alternata, chiamato induttore. Quando passa attraverso l'induttore di corrente alta frequenza(TVCh) si crea un campo elettromagnetico e, se in questo campo si trova un prodotto metallico, in esso viene eccitata una forza elettromotrice, che provoca il passaggio di una corrente alternata della stessa frequenza della corrente dell'induttore attraverso il prodotto.

Pertanto, viene indotto un effetto termico, che provoca il riscaldamento del prodotto. La potenza termica P, rilasciata nella parte riscaldata, sarà pari a:

dove K è un coefficiente dipendente dalla configurazione del prodotto e dalla dimensione dell'intercapedine formata tra le superfici del prodotto e l'induttore; Iin - forza attuale; f è la frequenza corrente (Hz); r - resistenza elettrica specifica (Ohm cm); m è la permeabilità magnetica (G/E) dell'acciaio.

Il processo di riscaldamento ad induzione è significativamente influenzato da un fenomeno fisico chiamato effetto superficie (pelle): la corrente è indotta principalmente negli strati superficiali e alle alte frequenze la densità di corrente nel nucleo del pezzo è bassa. La profondità dello strato riscaldato è stimata dalla formula:

L'aumento della frequenza della corrente consente di concentrare una quantità significativa di potenza in un piccolo volume della parte riscaldata. Grazie a ciò, viene realizzato un riscaldamento ad alta velocità (fino a 500 C/sec).

Parametri del riscaldamento a induzione

Il riscaldamento a induzione è caratterizzato da tre parametri: densità di potenza, durata del riscaldamento e frequenza della corrente. La potenza specifica è la potenza convertita in calore per 1 cm2 della superficie del metallo riscaldato (kW/cm2). La velocità di riscaldamento del prodotto dipende dal valore della potenza specifica: maggiore è, più veloce è il riscaldamento.

La durata del riscaldamento determina la quantità totale di energia termica ceduta e, di conseguenza, la temperatura raggiunta. È anche importante tenere conto della frequenza della corrente, poiché da essa dipende la profondità dello strato indurito. La frequenza della corrente e la profondità dello strato riscaldato sono in dipendenza opposta (seconda formula). Maggiore è la frequenza, minore è il volume riscaldato del metallo. Scegliendo il valore della potenza specifica, la durata del riscaldamento e la frequenza della corrente, è possibile modificare i parametri finali del riscaldamento a induzione in un'ampia gamma: la durezza e la profondità dello strato indurito durante l'indurimento o il volume riscaldato durante il riscaldamento per la timbratura.

In pratica i parametri di riscaldamento controllati sono i parametri elettrici del generatore di corrente (potenza, corrente, tensione) e la durata del riscaldamento. Con l'aiuto dei pirometri è anche possibile registrare la temperatura di riscaldamento del metallo. Ma più spesso non è necessario un controllo costante della temperatura, poiché viene selezionata la modalità di riscaldamento ottimale, che garantisce una qualità costante di indurimento o riscaldamento dell'HDTV. La modalità di tempra ottimale viene selezionata modificando i parametri elettrici. In questo modo, diverse parti vengono indurite. Inoltre, le parti vengono sottoposte ad analisi di laboratorio con fissazione di durezza, microstruttura, distribuzione dello strato indurito in profondità e piano. Con il surriscaldamento si osserva ferrite residua nella struttura degli acciai ipoeutettoidi; il surriscaldamento produce martensite aciculare grossolana. I segni del matrimonio quando si riscalda l'HDTV sono gli stessi di quando tecnologie classiche trattamento termico.

Durante l'indurimento superficiale della corrente ad alta frequenza, il riscaldamento viene eseguito a una temperatura più elevata rispetto all'indurimento in massa convenzionale. Ciò è dovuto a due motivi. In primo luogo, ad una velocità di riscaldamento molto elevata, aumentano le temperature dei punti critici in cui la perlite si trasforma in austenite e, in secondo luogo, questa trasformazione deve essere completata in un tempo di riscaldamento e mantenimento molto breve.

Nonostante il riscaldamento durante l'indurimento ad alta frequenza venga effettuato a una temperatura più elevata rispetto al normale indurimento, non si verifica il surriscaldamento del metallo. Ciò è dovuto al fatto che il grano nell'acciaio semplicemente non ha il tempo di crescere in un periodo di tempo molto breve. Allo stesso tempo, va anche notato che, rispetto all'indurimento volumetrico, la durezza dopo l'indurimento ad alta frequenza è maggiore di circa 2-3 unità HRC. Ciò fornisce una maggiore resistenza all'usura e durezza superficiale della parte.

Vantaggi della tempra con correnti ad alta frequenza

elevate prestazioni di processo
facilità di regolazione dello spessore dello strato indurito
deformazione minima
quasi totale assenza di scala
completa automazione dell'intero processo
la possibilità di porre l'impianto di tempra nel flusso di lavorazione.

Molto spesso, la tempra superficiale ad alta frequenza viene applicata a parti in acciaio al carbonio con un contenuto di 0,4-0,5% C. Questi acciai dopo la tempra hanno una durezza superficiale di HRC 55-60. Con un contenuto di carbonio più elevato, c'è il rischio di rotture a causa di un raffreddamento improvviso. Insieme al carbonio, vengono utilizzati anche cromo bassolegato, cromo-nichel, cromo-silicio e altri acciai.

Attrezzatura per eseguire tempra a induzione (HDTV)

La tempra a induzione richiede speciali dotazioni tecnologiche, che comprende tre componenti principali: una fonte di alimentazione: un generatore di corrente ad alta frequenza, un induttore e un dispositivo per le parti mobili di una macchina.

Un generatore di corrente ad alta frequenza è una macchina elettrica che differisce nei principi fisici di generazione di una corrente elettrica al loro interno.

Dispositivi elettronici che funzionano secondo il principio dei tubi a vuoto che convertono la corrente continua in corrente alternata di frequenza aumentata - generatori di tubi.
Dispositivi elettromacchina che funzionano secondo il principio di indurre corrente elettrica in un conduttore, muoversi in un campo magnetico, convertire una corrente trifase di frequenza industriale in corrente alternata di frequenza aumentata - generatori di macchine.
Dispositivi a semiconduttore che funzionano secondo il principio dei dispositivi a tiristori che convertono la corrente continua in corrente alternata di frequenza aumentata - convertitori a tiristori (generatori statici).

I generatori di tutti i tipi differiscono per frequenza e potenza della corrente generata

Tipi di generatori Potenza, kW Frequenza, kHz Efficienza

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

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

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

L'indurimento superficiale di piccole parti (aghi, contatti, punte a molla) viene effettuato utilizzando generatori di microinduzione. La frequenza da loro generata raggiunge i 50 MHz, il tempo di riscaldamento per l'indurimento è di 0,01-0,001 s.

Metodi di indurimento HDTV

In base alle prestazioni del riscaldamento, si distinguono l'indurimento sequenziale a induzione e l'indurimento simultaneo.

Indurimento sequenziale continuo utilizzato per parti lunghe a sezione costante (alberi, assali, superfici piane di prodotti lunghi). La parte riscaldata si muove nell'induttore. La sezione della parte, situata in un determinato momento nella zona di influenza dell'induttore, viene riscaldata alla temperatura di indurimento. All'uscita dall'induttore, la sezione entra nella zona di raffreddamento dell'irroratore. Lo svantaggio di questo metodo di riscaldamento è la bassa produttività del processo. Per aumentare lo spessore dello strato incollato, è necessario aumentare la durata del riscaldamento riducendo la velocità di movimento della parte nell'induttore. Indurimento simultaneo comporta il riscaldamento simultaneo dell'intera superficie indurita.

Effetto autotemprante dopo l'indurimento

Al termine del riscaldamento, la superficie viene raffreddata con una doccia o un flusso d'acqua direttamente nell'induttore o in un dispositivo di raffreddamento separato. Tale raffreddamento consente l'indurimento di qualsiasi configurazione. Dosando il raffreddamento e variandone la durata, è possibile realizzare l'effetto di autotempra nell'acciaio. Questo effetto consiste nella rimozione del calore accumulato durante il riscaldamento nel nucleo della parte alla superficie. In altre parole, quando lo strato superficiale si è raffreddato e ha subito una trasformazione martensitica, una certa quantità di energia termica è ancora immagazzinata nello strato sotterraneo, la cui temperatura può raggiungere la bassa temperatura di rinvenimento. Dopo l'arresto del raffreddamento, questa energia verrà trasferita alla superficie a causa della differenza di temperatura. Pertanto, non sono necessarie ulteriori operazioni di rinvenimento dell'acciaio.

Progettazione e produzione di induttori per tempra HDTV

L'induttore è costituito da tubi di rame attraverso i quali viene fatta passare l'acqua durante il processo di riscaldamento. Ciò impedisce il surriscaldamento e il burnout degli induttori durante il funzionamento. Sono inoltre realizzati induttori compatibili con un dispositivo di indurimento: uno spruzzatore: sulla superficie interna di tali induttori sono presenti fori attraverso i quali il refrigerante entra nella parte riscaldata.

Per un riscaldamento uniforme, è necessario fabbricare l'induttore in modo tale che la distanza dall'induttore a tutti i punti della superficie del prodotto sia la stessa. Di solito questa distanza è di 1,5-3 mm. Quando si indurisce un prodotto di forma semplice, questa condizione è facilmente soddisfatta. Per un indurimento uniforme, la parte deve essere spostata e (o) ruotata nell'induttore. Ciò si ottiene utilizzando dispositivi speciali: centri o tavoli di tempra.

Lo sviluppo del design dell'induttore comporta, prima di tutto, la definizione della sua forma. Allo stesso tempo, sono respinti dalla forma e dalle dimensioni del prodotto indurito e dal metodo di indurimento. Inoltre, nella fabbricazione di induttori, viene presa in considerazione la natura del movimento della parte relativa all'induttore. Vengono presi in considerazione anche l'economia e le prestazioni di riscaldamento.

Il raffreddamento delle parti può essere utilizzato in tre versioni: spruzzatura d'acqua, flusso d'acqua, immersione della parte in un mezzo di tempra. Il raffreddamento della doccia può essere effettuato sia negli induttori degli atomizzatori che in apposite camere di tempra. Il raffreddamento a flusso consente di creare una sovrappressione dell'ordine di 1 atm, che contribuisce a un raffreddamento più uniforme del pezzo. Per garantire un raffreddamento intenso ed uniforme, è necessario che l'acqua si muova sulla superficie raffreddata ad una velocità di 5-30 m/sec.

La forza degli elementi è particolarmente critica strutture in acciaio dipende in gran parte dallo stato dei nodi. La superficie delle parti gioca un ruolo importante. Per conferirgli la durezza, la resistenza o la viscosità necessarie, vengono eseguite operazioni di trattamento termico. Rafforzare la superficie delle parti con vari metodi. Uno di questi è l'indurimento con correnti ad alta frequenza, cioè HDTV. Appartiene al metodo più comune e molto produttivo durante la produzione su larga scala di vari elementi strutturali.

Tale trattamento termico viene applicato sia alle parti intere che alle singole sezioni. In questo caso, l'obiettivo è raggiungere determinati livelli di forza, aumentando così la vita e le prestazioni.

La tecnologia viene utilizzata per rafforzare le unità di apparecchiature tecnologiche e di trasporto, nonché per indurire vari strumenti.

Essenza della tecnologia

L'indurimento HDTV è un miglioramento delle caratteristiche di resistenza di un pezzo dovuto alla capacità di una corrente elettrica (di ampiezza variabile) di penetrare la superficie del pezzo, esponendolo al calore. La profondità di penetrazione dovuta al campo magnetico può essere diversa. Contemporaneamente al riscaldamento e all'indurimento della superficie, il nucleo del nodo potrebbe non essere riscaldato affatto o aumentare solo leggermente la sua temperatura. Lo strato superficiale del pezzo forma lo spessore necessario, sufficiente per il passaggio della corrente elettrica. Questo strato rappresenta la profondità di penetrazione della corrente elettrica.

Gli esperimenti lo hanno dimostrato un aumento della frequenza della corrente contribuisce ad una diminuzione della profondità di penetrazione. Questo fatto apre opportunità per la regolazione e la produzione di parti con uno strato temprato minimo.

Il trattamento termico HDTV viene eseguito in installazioni speciali: generatori, moltiplicatori, convertitori di frequenza, che consentono la regolazione nell'intervallo richiesto. Oltre alle caratteristiche di frequenza, l'indurimento finale è influenzato dalle dimensioni e dalla forma del pezzo, dal materiale di fabbricazione e dall'induttore utilizzato.

È stato anche rivelato il seguente schema: più piccolo è il prodotto e più semplice è la sua forma, migliore è il processo di indurimento. Ciò riduce anche il consumo energetico complessivo dell'impianto.

induttore di rame. Sulla superficie interna sono spesso presenti ulteriori fori progettati per fornire acqua durante il raffreddamento. In questo caso, il processo è accompagnato dal riscaldamento primario e dal successivo raffreddamento senza alimentazione di corrente. Le configurazioni degli induttori sono diverse. Il dispositivo selezionato dipende direttamente dal pezzo in lavorazione. Alcuni dispositivi non hanno fori. In una tale situazione, la parte viene raffreddata in uno speciale serbatoio di tempra.

Il requisito principale per il processo di tempra HD è mantenere uno spazio costante tra l'induttore e il pezzo. Pur mantenendo l'intervallo specificato, la qualità dell'indurimento diventa la più alta.

Il rafforzamento può essere fatto in uno dei modi:

Serie continua: la parte è ferma e l'induttore si muove lungo il suo asse.
Simultaneo: il prodotto è in movimento e l'induttore è viceversa.
Sequenziale: elaborazione delle varie parti una per una.

Caratteristiche dell'installazione a induzione

L'installazione per l'indurimento HDTV è un generatore ad alta frequenza insieme a un induttore. Il pezzo si trova sia nell'induttore stesso che accanto ad esso. È una bobina su cui è avvolto un tubo di rame.

La corrente elettrica alternata quando passa attraverso l'induttore crea un campo elettromagnetico che penetra nel pezzo. Provoca lo sviluppo di correnti parassite (correnti di Foucault), che penetrano nella struttura della parte e ne aumentano la temperatura.

La caratteristica principale della tecnologia– penetrazione di correnti parassite nella struttura superficiale del metallo.

Aumentando la frequenza si apre la possibilità di concentrare il calore in una piccola area della parte. Ciò aumenta la velocità di aumento della temperatura e può raggiungere fino a 100 - 200 gradi / sec. Il grado di durezza aumenta a 4 unità, che è esclusa durante l'indurimento di massa.

Riscaldamento a induzione - caratteristiche

Il grado di riscaldamento a induzione dipende da tre parametri: potenza specifica, tempo di riscaldamento, frequenza della corrente elettrica. La potenza determina il tempo impiegato per riscaldare la parte. Di conseguenza, con un valore maggiore del tempo, si spende meno tempo.

Il tempo di riscaldamento è caratterizzato dalla quantità totale di calore speso e dalla temperatura sviluppata. La frequenza, come accennato in precedenza, determina la profondità di penetrazione delle correnti e lo strato induribile formato. Queste caratteristiche sono inversamente correlate. All'aumentare della frequenza, la massa volumetrica del metallo riscaldato diminuisce.

Sono questi 3 parametri che consentono di regolare il grado di durezza e la profondità dello strato, nonché il volume di riscaldamento, in un'ampia gamma.

La pratica dimostra che le caratteristiche del gruppo elettrogeno (valori di tensione, potenza e corrente), nonché il tempo di riscaldamento, sono controllate. Il grado di riscaldamento della parte può essere controllato tramite un pirometro. Tuttavia, in generale, non è richiesto il controllo continuo della temperatura, poiché ci sono modalità di riscaldamento HDTV ottimali che garantiscono una qualità stabile. La modalità appropriata viene selezionata tenendo conto delle caratteristiche elettriche modificate.

Dopo l'indurimento, il prodotto viene inviato al laboratorio per l'analisi. Vengono studiate la durezza, la struttura, la profondità e il piano dello strato indurito distribuito.

HDTV ad indurimento superficiale accompagnato da molto calore rispetto al processo convenzionale. Questo è spiegato come segue. Innanzitutto, un alto tasso di aumento della temperatura contribuisce ad aumentare i punti critici. In secondo luogo, è necessario breve termine per garantire il completamento della trasformazione della perlite in austenite.

L'indurimento ad alta frequenza, rispetto al processo convenzionale, è accompagnato da un riscaldamento più elevato. Tuttavia, il metallo non si surriscalda. Ciò è spiegato dal fatto che gli elementi granulari nella struttura in acciaio non hanno il tempo di crescere in un tempo minimo. Inoltre, l'indurimento in massa ha una resistenza inferiore fino a 2-3 unità. Dopo l'indurimento con HFC, la parte ha una maggiore resistenza all'usura e durezza.

Come viene scelta la temperatura?

Il rispetto della tecnologia deve essere accompagnato dalla corretta scelta dell'intervallo di temperatura. Fondamentalmente, tutto dipenderà dal metallo in lavorazione.

L'acciaio è classificato in diversi tipi:

Ipoeutettoide - contenuto di carbonio fino allo 0,8%;
Ipereutettoide - oltre lo 0,8%.

L'acciaio ipoeutettoide viene riscaldato a un valore leggermente superiore al necessario per convertire la perlite e la ferrite in austenite. Intervallo da 800 a 850 gradi. Dopodiché, il dettaglio ad alta velocità si raffredda. Dopo un rapido raffreddamento, l'austenite si trasforma in martensite, che ha un'elevata durezza e resistenza. Con un breve tempo di mantenimento si ottiene austenite a grana fine e martensite finemente aciculare. L'acciaio ottiene un'elevata durezza e poca fragilità.

L'acciaio ipereutettoide si riscalda meno. Gamma da 750 a 800 gradi. In questo caso, viene eseguito un indurimento incompleto. Ciò è spiegato dal fatto che una tale temperatura consente di preservare nella struttura un certo volume di cementite, che ha una durezza maggiore rispetto alla martensite. Dopo un rapido raffreddamento, l'austenite si trasforma in martensite. La cementite è preservata da piccole inclusioni. La zona trattiene anche il carbonio completamente disciolto, che si è trasformato in carburo solido.

Vantaggi della tecnologia

Controllo della modalità;
Sostituzione di acciaio legato con acciaio al carbonio;
Processo di riscaldamento uniforme del prodotto;
Possibilità di non riscaldare completamente l'intera parte. Consumo energetico ridotto;
Elevata resistenza risultante del pezzo lavorato;
Non c'è processo di ossidazione, il carbonio non viene bruciato;
Nessun microcricche;
Non ci sono punti deformati;
Riscaldamento e tempra di alcune sezioni di prodotti;
Ridurre il tempo dedicato alla procedura;
Implementazione nella produzione di parti per installazioni ad alta frequenza in linee di produzione.

Screpolatura

Il principale svantaggio della tecnologia in esame è il notevole costo di installazione. È per questo motivo che l'opportunità dell'applicazione è giustificata solo nella produzione su larga scala ed esclude la possibilità di svolgere il lavoro da solo a casa.

Scopri di più sul funzionamento e sul principio di funzionamento dell'installazione nei video presentati.

Molte parti critiche lavorano per l'abrasione e sono contemporaneamente esposte carichi d'urto. Tali parti devono avere un'elevata durezza superficiale, una buona resistenza all'usura e allo stesso tempo non essere fragili, cioè non rompersi sotto l'impatto.

L'elevata durezza superficiale delle parti, pur mantenendo un nucleo tenace e resistente, si ottiene mediante l'indurimento superficiale.

Tra i moderni metodi di indurimento superficiale, i seguenti sono i più ampiamente utilizzati nell'ingegneria meccanica: indurimento quando riscaldato correnti ad alta frequenza (TVCh); indurimento alla fiamma e indurimento in un elettrolita.

La scelta dell'uno o dell'altro metodo di indurimento superficiale è determinata dalla fattibilità tecnologica ed economica.

Indurimento se riscaldato da correnti ad alta frequenza. Questo metodo è uno dei metodi più efficienti per l'indurimento superficiale dei metalli. La scoperta di questo metodo e lo sviluppo delle sue basi tecnologiche appartiene al talentuoso scienziato russo V.P. Vologdin.

Il riscaldamento ad alta frequenza si basa sul seguente fenomeno. Quando una corrente elettrica alternata ad alta frequenza attraversa un induttore di rame, attorno a quest'ultimo si forma un campo magnetico, che penetra nella parte in acciaio situata nell'induttore e induce in esso correnti parassite di Foucault. Queste correnti provocano il riscaldamento del metallo.

funzione di riscaldamento HDTVè che le correnti parassite indotte nell'acciaio non sono distribuite uniformemente sulla sezione del pezzo, ma vengono spinte verso la superficie. La distribuzione irregolare delle correnti parassite porta al suo riscaldamento non uniforme: gli strati superficiali si riscaldano molto rapidamente a temperature elevate e il nucleo non si riscalda affatto o si riscalda leggermente a causa della conduttività termica dell'acciaio. Lo spessore dello strato attraverso il quale passa la corrente è chiamato profondità di penetrazione ed è indicato dalla lettera δ.

Lo spessore dello strato dipende principalmente dalla frequenza della corrente alternata, dalla resistività del metallo e dalla permeabilità magnetica. Questa dipendenza è determinata dalla formula

δ \u003d 5,03-10 4 radice di (ρ / μν) mm,

dove ρ è la resistività elettrica, ohm mm 2 /m;

μ, - permeabilità magnetica, g/s;

v - frequenza, Hz.

Si può vedere dalla formula che con l'aumentare della frequenza, la profondità di penetrazione delle correnti di induzione diminuisce. La corrente ad alta frequenza per il riscaldamento a induzione delle parti è ottenuta dai generatori.

Nella scelta della frequenza attuale, oltre allo strato riscaldato, è necessario tenere conto della forma e delle dimensioni del pezzo al fine di ottenere una tempra superficiale di alta qualità ed un utilizzo economico energia elettrica installazioni ad alta frequenza.

Gli induttori in rame sono di grande importanza per il riscaldamento di alta qualità delle parti.

Gli induttori più comuni hanno un sistema di piccoli fori all'interno attraverso i quali viene fornita l'acqua di raffreddamento. Tale induttore è sia un dispositivo di riscaldamento che di raffreddamento. Non appena la parte posta nell'induttore si riscalda alla temperatura impostata, la corrente si spegne automaticamente e l'acqua scorrerà dai fori dell'induttore e raffredderà la superficie della parte con uno spruzzatore (doccia d'acqua).

Le parti possono anche essere riscaldate in induttori che non dispongono di dispositivi di parzializzazione. In tali induttori, le parti dopo il riscaldamento vengono scaricate nel serbatoio di indurimento.

L'indurimento dell'HDTV viene eseguito principalmente con metodi simultanei e sequenziali continui. Con il metodo simultaneo, la parte temprata ruota all'interno di un induttore fisso, la cui larghezza è uguale alla sezione temprata. Allo scadere del tempo di riscaldamento impostato, il relè orario interrompe la corrente dal generatore e un altro relè, interbloccato con il primo, attiva l'alimentazione idrica, che fuoriesce dai fori dell'induttore con piccoli ma forti getti e raffredda il pezzo .

Con il metodo in serie continua, la parte è ferma e l'induttore si muove lungo di essa. In questo caso, riscaldamento sequenziale della sezione indurita della parte, dopodiché la sezione cade sotto il getto d'acqua di un dispositivo doccia posto ad una certa distanza dall'induttore.

Le parti piatte sono temprate in induttori ad anello ea zigzag e le ruote dentate con un piccolo modulo sono temprate contemporaneamente in induttori ad anello. Macrostruttura dello strato indurito di un ingranaggio per auto a modulo fine in acciaio PPZ-55 (acciaio a bassa temprabilità). La microstruttura dello strato indurito è martensite finemente aciculare.

La durezza dello strato superficiale delle parti temprate mediante riscaldamento con corrente ad alta frequenza è ottenuta di 3-4 unità HRC superiore alla durezza della tempra in massa convenzionale.

Per aumentare la resistenza del nucleo, le parti vengono migliorate o normalizzate prima dell'indurimento.

L'utilizzo del riscaldamento HDTV per la tempra superficiale di parti di macchine e utensili consente di ridurre drasticamente la durata del processo di trattamento termico. Inoltre, questo metodo consente di produrre unità meccanizzate e automatizzate per la tempra di parti, che vengono installate nel flusso generale delle officine di lavorazione. Di conseguenza, non è necessario trasportare i pezzi in speciali officine termiche ed è assicurato il funzionamento ritmico delle linee di produzione e di assemblaggio.

Indurimento superficiale alla fiamma. Questo metodo consiste nel riscaldare la superficie delle parti in acciaio con una fiamma ossiacetilenica ad una temperatura superiore di 50-60°C rispetto al punto critico superiore AC 3 , seguito da un rapido raffreddamento con doccia d'acqua.

L'essenza del processo di tempra alla fiamma è che il calore fornito dalla fiamma del gas dal bruciatore alla parte indurita è concentrato sulla sua superficie e supera significativamente la quantità di calore distribuito in profondità nel metallo. Come risultato di un tale campo di temperatura, la superficie della parte si riscalda rapidamente fino alla temperatura di indurimento, quindi si raffredda e il nucleo della parte rimane praticamente non indurito e non cambia la sua struttura e durezza dopo il raffreddamento.

La tempra alla fiamma viene utilizzata per indurire e aumentare la resistenza all'usura di parti in acciaio grandi e pesanti come alberi a gomiti di presse meccaniche, ingranaggi a modulo grande, denti della benna dell'escavatore, ecc. Oltre alle parti in acciaio, le parti in ghisa grigia e perlitica sono sottoposti a tempra alla fiamma, ad esempio guide dei bancali delle macchine per il taglio dei metalli.

L'indurimento alla fiamma è diviso in quattro tipi:

a) sequenziale, quando la torcia di tempra con il liquido di raffreddamento si muove lungo la superficie della parte fissa in lavorazione;

b) tempra con rotazione, in cui il bruciatore con il liquido di raffreddamento rimane fermo, e la parte da temprare ruota;

c) in sequenza con la rotazione del pezzo, quando il pezzo ruota continuamente e lungo di esso si muove un bruciatore di tempra con liquido di raffreddamento;

d) locale, in cui la parte fissa viene riscaldata ad una determinata temperatura di spegnimento da un bruciatore fisso, dopodiché viene raffreddata da un getto d'acqua.

Un metodo per temprare alla fiamma un rullo che ruota ad una certa velocità mentre il bruciatore rimane fermo. La temperatura di riscaldamento è controllata da un milliscopio.

A seconda dello scopo della parte, la profondità dello strato indurito viene generalmente presa pari a 2,5-4,5 mm.

I principali fattori che influiscono sulla profondità di tempra e sulla struttura dell'acciaio temprato sono: la velocità di movimento della torcia di tempra rispetto alla parte temprata o rispetto al bruciatore; portata del gas e temperatura della fiamma.

La scelta delle macchine tempratrici dipende dalla forma dei pezzi, dal metodo di tempra e dal numero di pezzi richiesto. Se è necessario indurire parti di varie forme e dimensioni e in piccole quantità, è più opportuno utilizzare macchine di tempra universali. Nelle fabbriche vengono solitamente utilizzati impianti speciali e torni.

Per la tempra si utilizzano due tipologie di bruciatori: modulari con modulo da M10 a M30 e multifiamma con punte intercambiabili aventi larghezza di fiamma da 25 a 85 mm. Strutturalmente i bruciatori sono disposti in modo tale che i fori per la fiamma del gas e per l'acqua di raffreddamento siano disposti in una fila, in parallelo. L'acqua viene fornita ai bruciatori dalla rete di approvvigionamento idrico e serve contemporaneamente per indurire le parti e raffreddare il boccaglio.

Acetilene e ossigeno sono usati come gas combustibili.

Dopo l'indurimento alla fiamma, la microstruttura nelle diverse zone della parte è diversa. Lo strato indurito assume un'elevata durezza e rimane pulito, senza tracce di ossidazione e decarburazione.

Il passaggio della struttura dalla superficie della parte al nucleo avviene senza intoppi, il che è di grande importanza per aumentare la durata delle parti ed elimina completamente i fenomeni dannosi: crepe e delaminazione degli strati di metallo indurito.

La durezza cambia a seconda della struttura dello strato indurito. Sulla superficie della parte è uguale a 56-57 HRC, e poi abbassato alla durezza che aveva la parte prima dell'indurimento superficiale. Fornire Alta qualità tempra, ottenendo una durezza uniforme e una maggiore resistenza del nucleo, le parti fuse e forgiate vengono ricotte o normalizzate in base alle condizioni ordinarie prima dell'indurimento alla fiamma.

Superficie percalc nell'elettrolita. L'essenza di questo fenomeno è che se una corrente elettrica costante viene fatta passare attraverso l'elettrolita, sul catodo si forma uno strato sottile, costituito dalle più piccole bolle di idrogeno. A causa della scarsa conduttività elettrica dell'idrogeno, la resistenza al passaggio della corrente elettrica aumenta notevolmente e il catodo (parte) viene riscaldato ad alta temperatura, dopodiché viene indurito. Come elettrolita, viene solitamente utilizzata una soluzione acquosa al 5-10% di carbonato di sodio.

Il processo di indurimento è semplice e consiste nel seguente. La parte da temprare viene calata nell'elettrolita e collegata al polo negativo di un generatore DC con una tensione di 200-220 v e densità 3-4 a/cm 2, di conseguenza diventa il catodo. A seconda di quale parte della parte è soggetta a indurimento superficiale, la parte viene immersa a una certa profondità. La parte si riscalda in pochi secondi e la corrente viene interrotta. Il mezzo di raffreddamento è lo stesso elettrolita. Quindi, il bagno elettrolitico funge sia da forno di riscaldamento che da serbatoio di tempra.

Impianto di tempra per riscaldamento t. h.è costituito da un generatore t. h.,

un trasformatore riduttore, banchi di condensatori, un induttore, una macchina utensile (a volte la macchina utensile è sostituita da un dispositivo per l'azionamento di una parte o un induttore) e apparecchiature di servizio ausiliarie (relè temporizzato, relè di controllo dell'alimentazione del fluido di spegnimento, segnale, blocco e dispositivi di controllo).

Negli impianti in esame, ad esempio generatori tv a medie frequenze (500-10000 Hz) generatori di macchine e, più recentemente, convertitori statici a tiristori; alle alte frequenze (60.000 Hz e oltre) generatori di valvole. Un tipo promettente di generatori sono i convertitori di ioni, i cosiddetti generatori di eccitroni. Mantengono le perdite di energia al minimo.

Sulla fig. 5 mostra uno schema di un impianto con una macchina generatore. Oltre al generatore del motore 2 e motore 3 con l'eccitatore 1, l'unità contiene un trasformatore riduttore 4, banchi di condensatori 6 e induttore 5. Il trasformatore abbassa la tensione a una sicura (30-50 V) e allo stesso tempo aumenta la forza della corrente di 25-30 volte, portandola a 5000-8000 A.

Figura 5 Figura 6

Tabella 1 Tipi e modelli di induttori

Sulla Fig. 6 mostra un esempio di tempra con un induttore multigiro. L'indurimento viene eseguito come segue:

La parte è posta all'interno di un induttore fisso. Con il lancio dell'apparato HDTV, la parte inizia a ruotare attorno al proprio asse e si riscalda allo stesso tempo, quindi il liquido (acqua) viene fornito con l'aiuto del controllo automatizzato e si raffredda. L'intero processo dura da 30-45 secondi.

L'indurimento HDTV è un tipo di trattamento termico del metallo, a seguito del quale la durezza aumenta in modo significativo e il materiale perde la sua duttilità. La differenza tra l'indurimento HDTV e altri metodi di indurimento è che il riscaldamento viene effettuato utilizzando speciali installazioni HDTV che agiscono sulla parte destinata all'indurimento da correnti ad alta frequenza. L'indurimento HDTV presenta molti vantaggi, il principale dei quali è il controllo completo del riscaldamento. L'uso di questi complessi di tempra può migliorare notevolmente la qualità dei prodotti, poiché il processo di tempra viene eseguito in modalità completamente automatica, il lavoro dell'operatore consiste solo nel fissare l'albero e accendere il ciclo della macchina.

5.1 Vantaggi dei complessi di tempra a induzione (impianti di riscaldamento a induzione):

L'indurimento HDTV può essere eseguito con una precisione di 0,1 mm

Garantendo un riscaldamento uniforme, la tempra a induzione consente una distribuzione ideale della durezza lungo l'intera lunghezza dell'albero

L'elevata durezza della tempra HDTV è ottenuta attraverso l'uso di speciali induttori con condotti dell'acqua, che raffreddano l'albero subito dopo il riscaldamento.

Le apparecchiature di tempra HDTV (forni di tempra) sono selezionate o prodotte in stretta conformità con le specifiche tecniche.

6.Decalcificazione in granigliatrici

Nelle granigliatrici, le incrostazioni vengono rimosse dalle parti con un getto di graniglia di ghisa o acciaio. Il getto è creato da aria compressa con una pressione di 0,3-0,5 MPa (pallinatura pneumatica) o ruote a pale a rotazione rapida (pulizia meccanica con granigliatrici).

A granigliatura pneumatica nelle installazioni possono essere utilizzati sia graniglia che sabbia di quarzo. Tuttavia, in quest'ultimo caso, si forma una grande quantità di polvere, che arriva fino al 5-10% della massa delle parti pulite. Entrando nei polmoni del personale di servizio, la polvere di quarzo provoca una malattia professionale: la silicosi. Pertanto, questo metodo viene utilizzato in casi eccezionali. Durante la granigliatura, la pressione dell'aria compressa dovrebbe essere 0,5-0,6 MPa. La graniglia di ghisa viene prodotta versando ferro liquido nell'acqua mentre si spruzza un getto di ghisa con aria compressa, seguita dalla cernita su setacci. La graniglia deve avere la struttura in ghisa bianca con una durezza di 500 HB, le sue dimensioni sono comprese tra 0,5 e 2 mm. Il consumo di graniglia di ghisa è solo lo 0,05-0,1% della massa delle parti. Quando si pulisce con graniglia, si ottiene una superficie più pulita del pezzo, si ottiene una maggiore produttività dell'apparecchiatura e si forniscono condizioni di lavoro migliori rispetto alla pulizia con sabbia. Per proteggere l'ambiente dalla polvere, le granigliatrici sono dotate di involucri chiusi con ventilazione di scarico migliorata. Secondo gli standard sanitari, la concentrazione massima consentita di polvere non deve superare i 2 mg/m3. Il trasporto di pallini negli stabilimenti moderni è completamente meccanizzato.

La parte principale dell'impianto pneumatico è una granigliatrice, che può essere forzata ea gravità. La più semplice granigliatrice a iniezione a camera singola (Fig. 7) è un cilindro 4, avendo un imbuto per scatti in alto, sigillato ermeticamente con un coperchio 5. Nella parte inferiore del cilindro termina con un imbuto, il cui foro conduce alla camera di miscelazione 2. Il colpo è alimentato dalla valvola rotativa 3. L'aria compressa viene fornita alla camera di miscelazione attraverso la valvola 1, che cattura il tiro e lo trasporta attraverso un tubo flessibile 7 e un ugello 6 sui dettagli. Il colpo è sotto pressione di aria compressa fino al deflusso dall'ugello, il che aumenta l'efficienza del getto abrasivo. Nell'apparecchio del design a camera singola descritto, l'aria compressa deve essere temporaneamente spenta quando viene rifornita di pallini.

La corrente ad alta frequenza viene generata nell'impianto grazie all'induttore e consente di riscaldare il prodotto posto in prossimità dell'induttore. La macchina ad induzione è ideale per la tempra di prodotti in metallo. È nell'installazione HDTV che è possibile programmare chiaramente: la profondità di penetrazione del calore desiderata, il tempo di indurimento, la temperatura di riscaldamento e il processo di raffreddamento.

Per la prima volta, l'attrezzatura a induzione è stata utilizzata per l'indurimento su proposta di V.P. Volodin nel 1923. Dopo lunghe prove e prove di riscaldamento ad alta frequenza, è stato utilizzato per la tempra dell'acciaio dal 1935. Le unità di tempra HDTV sono di gran lunga il metodo più produttivo per il trattamento termico dei prodotti in metallo.

Perché l'induzione è meglio per l'indurimento

L'indurimento ad alta frequenza delle parti metalliche viene eseguito per aumentare la resistenza dello strato superiore del prodotto ai danni meccanici, mentre il centro del pezzo ha una maggiore viscosità. È importante notare che l'anima del prodotto durante l'indurimento ad alta frequenza rimane completamente invariata.
L'installazione a induzione presenta molti vantaggi molto importanti rispetto a tipi di riscaldamento alternativi: se precedente Installazioni HDTV erano più ingombranti e scomodi, ma ora questo inconveniente è stato corretto e l'attrezzatura è diventata universale per il trattamento termico dei prodotti in metallo.

Vantaggi delle apparecchiature a induzione

Uno degli svantaggi della tempra ad induzione è l'impossibilità di lavorare alcuni prodotti che hanno una forma complessa.

Varietà di tempra dei metalli

Esistono diversi tipi di tempra dei metalli. Per alcuni prodotti basta scaldare il metallo e raffreddarlo subito, mentre per altri è necessario mantenerlo ad una certa temperatura.
Esistono i seguenti tipi di indurimento:

Tempra stazionaria: utilizzata, di norma, per parti che hanno una piccola superficie piana. La posizione del pezzo e dell'induttore quando si utilizza questo metodo di tempra rimane invariata.
Indurimento continuo-sequenziale: utilizzato per l'indurimento di prodotti cilindrici o piani. Con l'indurimento sequenziale continuo, il pezzo può spostarsi sotto l'induttore, oppure mantiene inalterata la sua posizione.
Tempra tangenziale dei pezzi: ottima per la lavorazione di minuterie di forma cilindrica. L'indurimento tangenziale continuo-sequenziale fa scorrere il prodotto una sola volta durante l'intero processo di trattamento termico.
Un'unità di tempra HDTV è un'apparecchiatura in grado di indurire un prodotto di alta qualità e allo stesso tempo di risparmiare risorse di produzione.