Metalų grūdinimas aukšto dažnio srovėmis. Hfc įranga plienui grūdinti

Aukšto dažnio srovė sukuriama įrenginyje dėl induktoriaus ir leidžia šildyti gaminį, esantį šalia induktoriaus. Indukcinė mašina idealiai tinka metalo gaminiams grūdinti. HDTV įrenginyje galite aiškiai užprogramuoti: reikiamą šilumos įsiskverbimo gylį, sukietėjimo laiką, šildymo temperatūrą ir aušinimo procesą.

Pirmą kartą indukcinė įranga buvo naudojama grūdinimui po V.P. Volodinas 1923 m. Po ilgų bandymų ir bandymų HFC šildymas buvo naudojamas plieno grūdinimui nuo 1935 m. Grūdinimui skirti HFC įrenginiai yra pats produktyviausias metalo gaminių terminio apdorojimo būdas.

Kodėl indukcinė mašina geriau tinka grūdinimui

Metalinių dalių grūdinimas HFC atliekamas siekiant padidinti viršutinio gaminio sluoksnio atsparumą mechaniniams pažeidimams, o ruošinio centre yra padidėjęs klampumas. Svarbu pažymėti, kad produkto branduolys visiškai nesikeičia HFC kietėjimo metu.
Indukcinis įrenginys turi daug labai svarbių pranašumų, palyginti su alternatyviais šildymo būdais: jei anksčiau HFC įrenginiai buvo sudėtingesni ir nepatogūs, dabar šis trūkumas buvo ištaisytas, o įranga tapo universali metalo gaminių terminiam apdorojimui.

Indukcinės įrangos privalumai

Vienas iš indukcinio grūdinimo įrenginio trūkumų yra tai, kad neįmanoma apdoroti kai kurių sudėtingos formos gaminių.

Metalo grūdinimo veislės

Yra keli metalo grūdinimo tipai. Kai kuriems gaminiams pakanka pakaitinti metalą ir nedelsiant jį atvėsinti, o kitiems - laikyti tam tikroje temperatūroje.
Yra šie kietėjimo tipai:

Stacionarus grūdinimas: dažniausiai naudojamas dalims su mažu lygiu paviršiumi. Naudojant šį grūdinimo būdą, dalies ir induktoriaus padėtis nesikeičia.
Nuolatinis nuoseklus grūdinimas: naudojamas cilindriniams arba plokščiams gaminiams kietinti. Nuolat nuosekliai grūdinant, dalis gali judėti po induktoriumi arba nepakeisti savo padėties.
Tangentinis gaminių grūdinimas: puikiai tinka smulkių cilindrinių dalių apdirbimui. Tangentinis nuolatinis nuoseklus grūdinimas sukioja gaminį vieną kartą per visą terminio apdorojimo procesą.
Grūdinimui skirtas HFC įrenginys yra įranga, galinti pagaminti aukštos kokybės produkto sukietėjimą ir tuo pačiu taupyti gamybos išteklius.

Susitarus, galima termiškai apdoroti ir grūdinti metalines ir plienines dalis, kurių matmenys didesni nei šioje lentelėje.

Metalų ir lydinių terminis apdorojimas (plieno terminis apdorojimas) Maskvoje yra paslauga, kurią mūsų gamykla teikia savo klientams. Turime visą reikiamą įrangą, kurią valdo kvalifikuoti specialistai. Visus užsakymus atliekame kokybiškai ir laiku. Mes taip pat priimame ir vykdome plieno ir aukšto dažnio srovės terminio apdorojimo užsakymus, gaunamus pas mus ir iš kitų Rusijos regionų.

Pagrindinės plieno terminio apdorojimo rūšys

Pirmojo tipo atkaitinimas:

Pirmasis difuzinis atkaitinimas (homogenizavimas) - greitas kaitinimas iki t 1423 K, ilgas laikymas ir vėliau lėtas aušinimas. Medžiagos cheminio nevienalytiškumo suderinimas didelių formų legiruotojo plieno liejiniuose

Pirmojo tipo perkristalinimo atkaitinimas - kaitinimas iki 873–973 K temperatūros, ilgas laikymas ir vėliau lėtas aušinimas. Po šalčio deformacijos sumažėja kietumas ir padidėja plastiškumas (apdorojimas yra sąveikus)

Pirmojo tipo atkaitinimas, streso sumažinimas - pašildymas iki 473-673 K temperatūros ir vėlesnis lėtas aušinimas. Jis pašalina liekamuosius įtempius po liejimo, suvirinimo, plastinės deformacijos ar apdirbimo.

II tipo atkaitinimas:

Visiškas II tipo atkaitinimas - pašildymas iki 20-30 K aukštesnės nei Ac3 taško temperatūros, laikymas ir vėlesnis aušinimas. Prieš kietėjimą sumažėja kietumas, pagerėja apdirbamumas, pašalinami vidiniai įtempiai hipoeutektoidiniuose ir eutektoidiniuose plienuose (žr. Lentelės pastabą)

II tipo atkaitinimas yra nebaigtas - pašildymas iki temperatūros tarp taškų Ac1 ir Ac3, laikymas ir vėlesnis aušinimas. Prieš kietėjimą sumažėja kietumas, pagerėja apdirbamumas, pašalinami vidiniai įtempiai hipereutektoidiniame pliene

II tipo izoterminis atkaitinimas - kaitinimas iki 30–50 K temperatūros virš Ac3 taško (hipereutektoidiniam plienui) arba virš Ac1 taško (hipereutektoidiniam plienui), laikymas ir vėlesnis aušinimas. Pagreitintas mažų valcuotų gaminių arba kaltinių, pagamintų iš legiruotojo ir didelio anglies plieno, apdirbimas, siekiant sumažinti kietumą, pagerinti apdirbamumą, sumažinti vidinius įtempius

II tipo sferinis atkaitinimas - pašildymas iki 10–25 K aukštesnės nei Ac1 taško temperatūros, laikymas ir vėlesnis aušinimas. Sumažėja kietumas, pagerėja apdirbamumas, pašalinami vidiniai įrankių plieno įtempiai prieš sukietėjimą, padidėja mažai legiruotojo ir vidutinio anglies plieno elastingumas prieš šalčio deformaciją.

II tipo šviesos atkaitinimas - kaitinimas kontroliuojamoje aplinkoje iki 20-30 K aukštesnės nei Ac3 taško temperatūros, laikymas ir vėlesnis aušinimas kontroliuojamoje aplinkoje. Atsiranda plieno paviršiaus apsauga nuo oksidacijos ir dekarbonizacijos

Antrojo tipo atkaitinimas Normalizavimas (normalizavimo atkaitinimas) - pašildymas iki temperatūros, viršijančios Ac3 tašką 30-50 K, laikymas ir vėlesnis vėsinimas ramiame ore. Yra šildomo plieno konstrukcijos korekcija, vidinių konstrukcinių plieno dalių įtempių pašalinimas ir jų apdirbamumo gerinimas, įrankių kietėjimo gylio padidėjimas. plienas prieš sukietėjimą

Grūdinimas:

Nuolatinis visiškas gesinimas - pašildymas iki 30–50 K aukštesnės nei Ac3 taško temperatūros, laikymas ir staigus aušinimas. Didelio kietumo ir atsparumo dilimui dalių, pagamintų iš hipoeutektoidinių ir eutektoidinių plienų, gavimas (kartu su grūdinimu)

Nebaigtas gesinimas - pašildymas iki temperatūros tarp taškų Ac1 ir Ac3, laikymas ir vėlesnis aštrus aušinimas. Didelio kietumo ir atsparumo dilimui dalių, pagamintų iš hipereutektoidinio plieno, gavimas (kartu su grūdinimu)

Pertraukiamas grūdinimas - pašildymas iki t virš Ac3 taško 30-50 K (hipoeutektoidiniams ir eutektoidiniams plienams) arba tarp Ac1 ir Ac3 taškų (hipereutektoidiniam plienui), laikymas ir vėlesnis aušinimas vandenyje, o paskui aliejuje. Sumažina įrankių plieno dalių, kuriose yra daug anglies, įtempius ir įtempimus

Izoterminis gesinimas - pašildymas iki 30–50 K aukštesnės nei Ac3 taško temperatūros, laikymas ir vėlesnis aušinimas išlydytose druskose, o paskui ore. Pasitaiko, kad iš legiruoto įrankių plieno pagamintos dalys būtų minimaliai deformuotos (deformuotųsi), padidėtų lankstumas, ištvermės riba ir atsparumas lenkimui

Grūdinimas pakopomis - tas pats (skiriasi nuo izoterminio grūdinimo trumpesniu detalės buvimo aušinimo terpėje laiku). Sumažina įtempimus, įtempimus ir apsaugo nuo įtrūkimų mažuose anglinio įrankių plieno įrankiuose, taip pat didesnio legiruotojo įrankių plieno ir HSS įrankiuose

Paviršiaus grūdinimas - kaitinimas elektros srove arba gaminio paviršiaus sluoksnio dujų liepsna, kad užgesintų t, o po to greitai atvėsintų įkaitęs sluoksnis. Padidėja paviršiaus kietumas iki tam tikro gylio, atsparumas dilimui ir padidėja mašinų dalių ir įrankių patvarumas

Savaime grūdinantis gesinimas-pašildymas iki 30–50 K aukštesnės nei Ac3 taško temperatūros, laikymas ir vėlesnis aušinimas. Dalies viduje išlaikoma šiluma sukietina išorinį sukietėjusį sluoksnį

Gesinimas šaltu apdorojimu-gilus aušinimas po gesinimo iki 253–193 K temperatūros. Padidėja kietumas ir gaunami stabilūs dalių iš legiruotojo plieno matmenys

Užgesinimas atšaldant - Prieš panardinant į aušinimo terpę, įkaitintos dalys kurį laiką atšaldomos ore arba laikomos termostate, kurio t. Sumažėja plieno terminio apdorojimo ciklas (dažniausiai naudojamas po karbonizavimo).

Lengvas grūdinimas - kaitinimas kontroliuojamoje aplinkoje iki 20-30 K aukštesnės nei Ac3 taško temperatūros, laikymas ir vėlesnis aušinimas kontroliuojamoje aplinkoje. Įvyksta apsauga nuo sudėtingų formų, štampų ir armatūros dalių, kurios nėra šlifuojamos, oksidacijos ir dekarbonizacijos

Mažos atostogos - šildymas 423–523 K temperatūros diapazone ir vėlesnis aušinimas. Po paviršiaus sukietėjimo išsiskiria vidiniai įtempiai ir sumažėja pjovimo ir matavimo įrankių trapumas; korpusui sukietėjusioms dalims po sukietėjimo

Vidutinės atostogos - šildymas intervale t = 623-773 K ir vėlesnis lėtas arba pagreitintas aušinimas. Padidėja spyruoklių, spyruoklių ir kitų elastinių elementų elastingumo riba

Atostogos didelės - šildymas 773–953 K temperatūros diapazone ir vėlesnis lėtas arba greitas aušinimas. Pasitaiko Suteikiant aukštą konstrukcinių plieninių dalių lankstumą, kaip taisyklė, tobulinant šilumą

Šilumos gerinimas - gesinimas ir vėlesnis didelis grūdinimas. Visiškai pašalinami liekamieji įtempiai. Didelio stiprumo ir plastiškumo derinys galutinai termiškai apdorojant konstrukcines plieno dalis, veikiančias smūgio ir vibracijos apkrovomis

Termomechaninis apdorojimas - šildymas, greitas aušinimas iki 673-773 K, daugialypė plastinė deformacija, gesinimas ir grūdinimas. Suvirintiems valcuotiems gaminiams ir paprastos formos dalims, padidintas stiprumas, palyginti su stiprumu, gautu įprastu terminiu apdorojimu

Senėjimas - kaitinimas ir ilgas poveikis esant aukštai temperatūrai. Yra dalių ir įrankių matmenų stabilizavimas

Karbonizavimas - švelnaus plieno paviršinio sluoksnio prisotinimas anglimi (karbonizavimas). Po to sukietėja ir grūdinama mažai. Cementuoto sluoksnio gylis yra 0,5-2 mm. Suteikia gaminiui didelį kietumą, išlaikant kietą šerdį. Anglies arba legiruotas plienas, kuriame yra anglies, yra cementuojamas: mažiems ir vidutinio dydžio gaminiams-0,08–0,15%, didesniems-0,15–0,5%. Pavarų ratai, stūmoklio kaiščiai ir kt. Yra cementuojami.

Cianidacija-plieno gaminių termocheminis apdorojimas cianido druskų tirpale 820 temperatūroje. Plieno paviršinis sluoksnis yra prisotintas anglies ir azoto (sluoksnis 0,15–0,3 mm.) Mažai anglies turinčio plieno cianidacija, todėl kartu su kietu paviršiumi gaminys turi klampią šerdį. Tokiems gaminiams būdingas didelis atsparumas dilimui ir atsparumas smūgiams.

Azotinimas (azotinimas) - plieno gaminių paviršiaus sluoksnio prisotinimas azotu iki 0,2-0,3 mm gylio. Suteikia didelį paviršiaus kietumą, padidina atsparumą dilimui ir korozijai. Manometrai, krumpliaračiai, velenų žurnalai ir kt. Yra nitrinami.

Apdorojimas šalčiu - atšaldomas užgesinus iki minusinės temperatūros. Pasikeičia grūdinto plieno vidinė struktūra. Jis naudojamas įrankių plienams, grūdintiems gaminiams, kai kuriems plienams iš legiruotojo plieno.

METALAI ŠILUMOS APDOROJIMAS (ŠILUMOS APDOROJIMAS) - tam tikras kaitinimo ir vėsinimo laiko ciklas, kurio metu metalai keičia savo fizines savybes. Terminis apdorojimas įprasta šio termino prasme atliekamas esant žemesnei lydymosi temperatūrai. Lydymo ir liejimo procesai, turintys didelę įtaką metalo savybėms, į šią koncepciją neįtraukti. Fizikinių savybių pokyčiai, atsirandantys dėl terminio apdorojimo, atsiranda dėl kietoje medžiagoje vykstančių vidinės struktūros pokyčių ir cheminių santykių. Terminio apdorojimo ciklai yra įvairūs kaitinimo, laikymo tam tikroje temperatūroje ir greito ar lėto aušinimo deriniai, atitinkantys struktūrinius ir cheminius pokyčius, kuriuos reikia sukelti.

Granuliuota metalų struktūra. Bet koks metalas paprastai susideda iš daugybės tarpusavyje besiliečiančių kristalų (vadinamų grūdeliais), dažniausiai mikroskopinio dydžio, bet kartais matomas plika akimi. Kiekvieno grūdo viduje esantys atomai yra išdėstyti taip, kad sudarytų taisyklingą trimatę geometrinę gardelę. Grotelių tipas, vadinamas kristalų struktūra, yra medžiagos charakteristika ir gali būti nustatyta rentgeno spindulių difrakcijos analizės metodais. Teisingas atomų išdėstymas išsaugomas visame grūde, išskyrus nedidelius pažeidimus, pvz., Atskiras grotelių vietas, kurios atsitiktinai yra laisvos. Visi grūdai turi tą pačią kristalų struktūrą, tačiau paprastai jie yra skirtingai orientuoti erdvėje. Todėl ties dviejų grūdų riba atomai visada yra mažiau tvarkingi nei jų viduje. Tai visų pirma paaiškina, kad grūdų ribas lengviau išgraviruoti cheminiais reagentais. Poliruotas plokščias metalo paviršius, apdorotas tinkamu ėsdinimu, paprastai turi aiškų grūdų ribų raštą. Medžiagos fizines savybes lemia atskirų grūdų savybės, jų poveikis vienas kitam ir grūdų ribų savybės. Metalinės medžiagos savybės labai priklauso nuo grūdų dydžio, formos ir orientacijos, o terminio apdorojimo tikslas yra kontroliuoti šiuos veiksnius.

Atominiai procesai terminio apdorojimo metu. Kylant kietos kristalinės medžiagos temperatūrai, jos atomai lengviau pereina iš vienos kristalinės gardelės vietos į kitą. Būtent dėl šios atomų difuzijos grindžiamas terminis apdorojimas. Efektyviausias atomų judėjimo kristalų gardelėje mechanizmas gali būti įsivaizduojamas kaip laisvų gardelių vietų, kurios visada yra bet kuriame kristale, judėjimas. Esant aukštesnei temperatūrai, padidėjus difuzijos greičiui, pagreitėja medžiagos pusiausvyros struktūros perėjimo prie pusiausvyros procesas. Temperatūra, kurioje pastebimai padidėja difuzijos greitis, nėra vienoda įvairiems metalams. Paprastai jis yra didesnis metalams, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta. Volframo, kurio lydymosi temperatūra lygi 3387 C, perkristalinimas neįvyksta net esant raudonai kaitrai, o termiškai apdorojant aliuminio lydinius, tirpstančius žemoje temperatūroje, kai kuriais atvejais tai galima atlikti kambario temperatūroje.

Daugeliu atvejų terminis apdorojimas apima labai greitą aušinimą, vadinamą gesinimu, kad būtų išsaugota aukštoje temperatūroje susidariusi struktūra. Nors, griežtai tariant, tokia struktūra negali būti laikoma termodinamiškai stabili kambario temperatūroje, praktiškai ji yra gana stabili dėl mažo difuzijos greičio. Šią „metastabilią“ struktūrą turi daug naudingų lydinių.

Terminio apdorojimo sukelti pokyčiai gali būti dviejų pagrindinių tipų. Pirma, tiek grynuosiuose metaluose, tiek lydiniuose galimi pokyčiai, turintys įtakos tik fizinei struktūrai. Tai gali būti medžiagos įtempimo būsenos pokyčiai, jos kristalų grūdelių dydžio, formos, kristalų struktūros ir orientacijos pokyčiai. Antra, gali pasikeisti ir metalo cheminė struktūra. Tai gali būti išreikšta kompozicijos nevienalytiškumo išlyginimu ir kitos fazės nuosėdų susidarymu, sąveikaujant su supančia atmosfera, sukurta metalo valymui arba tam tikrų paviršiaus savybių suteikimui. Abiejų tipų pokyčiai gali įvykti vienu metu.

Streso malšinimas. Šaltoji deformacija padidina daugumos metalų kietumą ir trapumą. Kartais toks „darbo sukietėjimas“ yra pageidautinas. Spalvotiesiems metalams ir jų lydiniams paprastai suteikiamas tam tikras kietumo laipsnis šalto valcavimo būdu. Švelnus plienas taip pat dažnai yra grūdintas šaltai. Didelio anglies plieno, kuris buvo šaltai valcuotas arba šaltas, naudojant didesnį stiprumą, kurio reikia, pavyzdžiui, spyruoklėms gaminti, paprastai yra atkaitinamas nuo įtempių, įkaitinamas iki palyginti žemos temperatūros, kur medžiaga išlieka beveik tokia pat kieta kaip anksčiau, bet jame išnyksta.vidinių įtempių pasiskirstymo nevienalytiškumas. Tai sumažina polinkį įtrūkti, ypač korozinėje aplinkoje. Toks įtempių mažinimas paprastai atsiranda dėl vietinio plastiko srauto medžiagoje, dėl kurios nesikeičia bendra struktūra.

Rekristalizacija. Taikant skirtingus metalo formavimo slėgio metodais, dažnai reikia labai pakeisti ruošinio formą. Jei formavimas turi būti atliekamas šaltoje būsenoje (tai dažnai lemia praktiniai sumetimai), tada procesą reikia suskirstyti į kelis etapus, tarp jų perkristalinant. Po pirmojo deformacijos etapo, kai medžiaga sukietėja tiek, kad tolesnė deformacija gali sukelti lūžimą, ruošinys įkaitinamas iki temperatūros, viršijančios atkaitinimo atkaitinimo temperatūrą, ir laikomas perkristalinimo metu. Dėl greitos difuzijos šioje temperatūroje dėl atominio pertvarkymo atsiranda visiškai nauja struktūra. Deformuotos medžiagos grūdų struktūros viduje pradeda augti nauji grūdai, kurie laikui bėgant ją visiškai pakeičia. Pirma, maži nauji grūdeliai susidaro tose vietose, kur senoji struktūra yra labiausiai sutrikdyta, būtent prie senų grūdų ribų. Toliau atkaitinant, deformuotos struktūros atomai yra pertvarkomi taip, kad jie taip pat taptų naujų grūdelių dalimi, kurie auga ir galiausiai sugeria visą seną struktūrą. Ruošinys išlaiko ankstesnę formą, tačiau dabar jis pagamintas iš minkštos, be įtampos medžiagos, kuri gali būti veikiama naujo deformacijos ciklo. Šis procesas gali būti kartojamas kelis kartus, jei to reikalauja tam tikras deformacijos laipsnis.

Šaltas apdorojimas yra deformacija esant žemai temperatūrai, kad būtų galima perkristalinti. Daugumos metalų kambario apibrėžimas atitinka šį apibrėžimą. Jei deformacija atliekama pakankamai aukštoje temperatūroje, kad perkristalinimas turėtų laiko sekti medžiagos deformaciją, šis apdorojimas vadinamas karštu. Kol temperatūra išlieka pakankamai aukšta, ji gali būti deformuota tiek, kiek jums patinka. Karštą metalo būseną pirmiausia lemia tai, kaip artima jo temperatūra lydymosi temperatūrai. Didelis švino lankstumas reiškia, kad jis lengvai persikristalizuoja, tai yra, jo „karštas“ apdorojimas gali būti atliekamas kambario temperatūroje.

Tekstūros valdymas. Paprastai fizinės grūdų savybės skirtingomis kryptimis nėra vienodos, nes kiekvienas grūdas yra vienas kristalas, turintis savo kristalinę struktūrą. Metalo mėginio savybės apskaičiuojamos vidutiniškai visų grūdų atžvilgiu. Atsitiktinės orientacijos į grūdus atveju bendrosios fizinės savybės visomis kryptimis yra vienodos. Jei kai kurios daugelio grūdų kristalinės plokštumos ar atominės eilės yra lygiagrečios, tada mėginio savybės tampa „anizotropinės“, ty priklausomai nuo krypties. Šiuo atveju puodelis, gautas giliai išspaudžiant iš apskritos plokštelės, viršutiniame krašte turės „liežuvius“ arba „šukutes“, nes tam tikromis kryptimis medžiaga deformuojasi lengviau nei kitomis. Mechaninio formavimo metu fizinių savybių anizotropija paprastai yra nepageidautina. Tačiau transformatorių ir kitų prietaisų magnetinių medžiagų lapuose labai pageidautina, kad lengvo įmagnetinimo kryptis, kurią atskiruose kristaluose lemia kristalų struktūra, visuose grūduose sutaptų su nurodyta magnetinio srauto kryptimi. Taigi „pageidaujama orientacija“ (tekstūra) gali būti pageidautina arba nepageidaujama, priklausomai nuo medžiagos paskirties. Apskritai, kai medžiaga persikristalizuoja, jos pageidaujama orientacija keičiasi. Šios orientacijos pobūdis priklauso nuo medžiagos sudėties ir grynumo, nuo šalčio deformacijos tipo ir laipsnio, taip pat nuo atkaitinimo trukmės ir temperatūros.

Grūdų dydžio valdymas. Fizines metalo mėginio savybes daugiausia lemia vidutinis grūdelių dydis. Smulkiagrūdė struktūra beveik visada atitinka geriausias mechanines savybes. Grūdų dydžio sumažinimas dažnai yra vienas iš terminio apdorojimo (taip pat lydymo ir liejimo) tikslų. Kylant temperatūrai, difuzija pagreitėja, todėl vidutinis grūdelių dydis didėja. Grūdų ribos pasislenka taip, kad didesni grūdai užauga mažesnių sąskaita, kurie ilgainiui išnyksta. Todėl paskutiniai karšto darbo procesai paprastai atliekami esant žemiausiai įmanomai temperatūrai, kad grūdų dydis būtų kuo mažesnis. Dažnai sąmoningai numatomas žemos temperatūros karštas apdirbimas, daugiausia siekiant sumažinti grūdelių dydį, nors tą patį rezultatą galima pasiekti šaltu būdu, po to perkristalinant.

Homogenizacija. Pirmiau minėti procesai vyksta tiek grynuose metaluose, tiek lydiniuose. Tačiau yra daugybė kitų procesų, kurie galimi tik metalinėse medžiagose, kuriose yra du ar daugiau komponentų. Taigi, pavyzdžiui, liejant lydinį, beveik neabejotinai bus nevienodos cheminės sudėties, kurią lemia nevienodas kietėjimo procesas. Kietėjančiame lydinyje bet kuriuo momentu susidariusios kietosios fazės sudėtis nėra tokia pati kaip skystosios fazės, kuri yra su juo pusiausvyroje. Vadinasi, pradinės kietėjimo momentu susidariusios kietosios medžiagos sudėtis bus kitokia nei kietėjimo pabaigoje, ir tai lemia kompozicijos erdvinį nevienalytiškumą mikroskopiniu mastu. Šis nevienalytiškumas pašalinamas paprastu kaitinimu, ypač kartu su mechanine deformacija.

Valymas. Nors metalo grynumą visų pirma lemia lydymosi ir liejimo sąlygos, metalo gryninimas dažnai pasiekiamas termiškai apdorojant kietą būseną. Metale esančios priemaišos ant jo paviršiaus reaguoja su atmosfera, kurioje jis kaitinamas; taigi vandenilio ar kito reduktoriaus atmosfera gali paversti didelę oksidų dalį į gryną metalą. Tokio valymo gylis priklauso nuo priemaišų gebėjimo pasklisti iš tūrio į paviršių, todėl jį lemia terminio apdorojimo trukmė ir temperatūra.

Antrinių fazių izoliacija. Vienas svarbus efektas yra daugelio lydinių terminio apdorojimo būdų pagrindas. Tai susiję su tuo, kad lydinio komponentų tirpumas kietoje būsenoje priklauso nuo temperatūros. Skirtingai nuo gryno metalo, kuriame visi atomai yra vienodi, dviejų komponentų, pavyzdžiui, kieto tirpalo, yra dviejų skirtingų tipų atomai, atsitiktinai pasiskirstę kristalinės gardelės vietose. Jei padidinsite antrosios rūšies atomų skaičių, galite pasiekti būseną, kai jie negali tiesiog pakeisti pirmosios rūšies atomų. Jei antrojo komponento kiekis viršija šią tirpumo ribą kietoje būsenoje, lydinio pusiausvyros struktūroje atsiranda antrosios fazės intarpai, kurie savo sudėtimi ir struktūra skiriasi nuo pradinių grūdelių ir paprastai yra išsibarstę tarp jų atskiros dalelės. Tokios antrosios fazės dalelės gali labai paveikti fizines medžiagos savybes, kurios priklauso nuo jų dydžio, formos ir pasiskirstymo. Šiuos veiksnius galima pakeisti termiškai apdorojant (termiškai apdorojant).

Terminis apdorojimas - tai metalo ir lydinio gaminių apdorojimo terminiu būdu procesas, siekiant pakeisti jų struktūrą ir savybes tam tikra kryptimi. Šį efektą taip pat galima derinti su cheminiu, deformaciniu, magnetiniu ir kt.

Istoriniai terminio apdorojimo pagrindai.
Žmogus nuo senų laikų naudoja metalų terminį apdorojimą. Netgi eolito laikais, naudodamas šaltą aukso ir vario kalimą, primityvus žmogus susidūrė su darbo sukietėjimo reiškiniu, dėl kurio buvo sunku gaminti gaminius plonais ašmenimis ir aštriais galais, o norėdamas atkurti plastiškumą, kalvis turėjo įkaisti židinyje šaltai kaltas varis. Ankstyviausi įrodymai apie grūdinto metalo minkštinančio atkaitinimo naudojimą datuojami V tūkstantmečio pr. NS. Toks atkaitinimas, atsižvelgiant į jo atsiradimo laiką, buvo pirmasis metalų terminio apdorojimo veiksmas. Gamindamas ginklus ir įrankius iš geležies, gautos naudojant neapdorotą pūtimo procesą, kalvis įkaitino geležies ruošinį, skirtą karštam kalimui anglies kalvėje. Tuo pačiu metu geležis buvo karbonizuota, tai yra, įvyko cementavimas, viena iš cheminio-terminio apdorojimo rūšių. Vandenyje aušindamas suklastotą gaminį, pagamintą iš karbonizuotos geležies, kalvis atrado staigų jo kietumo padidėjimą ir kitų savybių pagerėjimą. Karbonizuotos geležies vandens gesinimas buvo naudojamas nuo II tūkstantmečio pradžios prieš Kristų. NS. Homero Odisėjoje (8–7 a. Pr. Kr.) Yra šios eilutės: „Kaip kalvis įmerkia įkaitusį kirvį ar kirvį į šaltą vandenį, o geležis šnypščia gurgždėdamas, stipresnis už geležį, grūdinamas ugnyje ir vandenyje. " V amžiuje. Kr NS. Etruskai užgesino aukštos skardos bronzos veidrodžius vandenyje (greičiausiai pagerins blizgesį poliravimo metu). Geležies cementavimas medžio anglyje arba organinėse medžiagose, plieno grūdinimas ir grūdinimas buvo plačiai naudojamas viduramžiais peilių, kardų, dildžių ir kitų įrankių gamyboje. Nežinodami metalo vidinių virsmų esmės, viduramžių meistrai aukštų savybių įgijimą metalo terminio apdorojimo metu dažnai priskirdavo antgamtinių jėgų pasireiškimui. Iki XIX amžiaus vidurio. žmonių žinios apie metalų terminį apdorojimą buvo receptų rinkinys, sukurtas remiantis šimtmečių patirtimi. Technologijų, o pirmiausia plieninių patrankų gamybos plėtros poreikiai paskatino metalų terminį apdorojimą iš meno paversti mokslu. Viduryje, kai kariuomenė siekė bronzines ir ketaus patrankas pakeisti galingesnėmis plieninėmis, didelio ir garantuoto stiprumo ginklų vamzdžių gamybos problema buvo itin opi. Nepaisant to, kad metalurgai žinojo plieno lydymo ir liejimo receptus, ginklų vamzdžiai labai dažnai sprogo be jokios akivaizdžios priežasties. DKChernovas Sankt Peterburgo Obukhovo plieno gamykloje, mikroskopu tyrinėdamas išgraviruotas plonas dalis, paruoštas iš šautuvų antsnukių, ir stebėdamas plyšimo vietos lūžių struktūrą po padidinamuoju stiklu, padarė išvadą, kad plienas yra stipresnis, tuo smulkesnis struktūra. 1868 m. Černovas atrado aušinimo plieno vidinius struktūrinius pokyčius, vykstančius tam tikroje temperatūroje. kuriuos jis pavadino kritiniais taškais a ir b. Jei plienas kaitinamas žemesnėje nei a taško temperatūroje, jis negali būti sukietėjęs, o norint gauti smulkiagrūdę struktūrą, plienas turi būti įkaitintas iki aukštesnės nei b punkto temperatūros. Chernovo atradus kritinius plieno struktūrinių virsmų taškus, buvo galima moksliškai pasirinkti terminio apdorojimo režimą, kad būtų gautos reikiamos plieno gaminių savybės.

1906 m. A. Wilm (Vokietija) atrado senėjimą po sukietėjimo ant jo sukurto duralumino (žr. Metalų senėjimas) svarbiausias būdas lydinių grūdinimas skirtingais pagrindais (aliuminis, varis, nikelis, geležis ir kt.). 30 -aisiais. XX amžius atsirado termomechaninis senėjančių vario lydinių apdorojimas, o 50 -aisiais - plieno termomechaninis apdorojimas, kuris leido žymiai padidinti gaminių stiprumą. Į kombinuotus terminio apdorojimo tipus įeina termomagnetinis apdorojimas, kuris leidžia aušinant produktus magnetiniame lauke pagerinti kai kurias jų magnetines savybes.

Daugelio metalų ir lydinių struktūros ir savybių pokyčių terminio poveikio rezultatas buvo harmoninga metalų terminio apdorojimo teorija.

Terminio apdorojimo tipų klasifikacija grindžiama tuo, kokie metalo struktūriniai pokyčiai atsiranda veikiant karščiui. Metalų terminis apdorojimas yra suskirstytas į patį terminį apdorojimą, kurį sudaro tik terminis poveikis metalui, cheminis-terminis apdorojimas, apimantis šiluminį ir cheminį poveikį, ir termomechaninis, kuris sujungia terminį poveikį ir plastinę deformaciją. Tikrasis terminis apdorojimas apima šiuos tipus: pirmosios rūšies atkaitinimas, antros rūšies atkaitinimas, gesinimas be polimorfinės transformacijos ir su polimorfine transformacija, senėjimas ir grūdinimas.

Nitridinimas - metalinių dalių paviršiaus prisotinimas azotu, siekiant padidinti kietumą, atsparumą dilimui, nuovargį ir atsparumą korozijai. Plienas, titanas, kai kurie lydiniai, dažniausiai legiruotas plienas, ypač chromo aliuminis, taip pat plienas, kuriame yra vanadžio ir molibdeno, yra nitrinami.
Plieno nitrinimas vyksta esant 500 650 C temperatūrai amoniako aplinkoje. Virš 400 C amoniako disociacija prasideda pagal reakciją NH3 '3H + N. Susidaręs atominis azotas difunduoja į metalą, sudarydamas azoto fazes. Esant žemesnei nei 591 ° C azotinimo temperatūrai, azoto sluoksnis susideda iš trijų fazių (pav.): Μ Fe2N nitridas, ³ Fe4N nitridas, ± azoto feritas, kuriame kambario temperatūroje yra apie 0,01% azoto, ir ³-fazė, kuri lėtai aušinant, suyra 591 C temperatūroje į eutektoidą ± + ³ 1. Nitriduoto sluoksnio kietumas padidėja iki HV = 1200 (atitinka 12 H / m2) ir išlieka kartotinai kaitinant iki 500 600 C, o tai užtikrina aukštą dalių atsparumas nusidėvėjimui aukštesnėje temperatūroje. Nitrizuotas plienas yra žymiai pranašesnis už dėvėtą ir grūdintą plieną. Azotinimas yra ilgas procesas, 0,2 0,4 mm storio sluoksniui gauti reikia 20–50 valandų. naudojamas azotinimas, skardinimas (konstrukciniams plienams) ir nikeliavimas (nerūdijančiam ir karščiui atspariam plienui). Karščiui atsparaus plieno azotuojančio sluoksnio kietumas kartais atliekamas naudojant amoniako ir azoto mišinį.
Titano lydiniai nitrinami 850–950 ° C temperatūroje, naudojant labai gryną azotą (amoniako azotas nenaudojamas dėl padidėjusio metalo trapumo).

Azotinimo metu susidaro viršutinis plonas nitrido sluoksnis ir kietas azoto tirpalas ± titane. Sluoksnio gylis per 30 valandų yra 0,08 mm, o paviršiaus kietumas HV = 800 850 (atitinka 8 8,5 H / m2). Kai kurių legiruojančių elementų įvedimas į lydinį (iki 3% Al, 3 5% Zr ir kt.) Padidina azoto difuzijos greitį, padidina azoto sluoksnio gylį, o chromas sumažina difuzijos greitį. Titano lydinių nitrinimas retintame azote leidžia gauti gilesnį sluoksnį be trapios nitrido zonos.
Azotavimas plačiai naudojamas pramonėje, įskaitant dalis, veikiančias iki 500 600 C temperatūroje (cilindrų įdėklai, alkūniniai velenai, krumpliaračiai, vožtuvų poros, dalys kuro įranga ir kt.).
Lit .: Minkevich A.N., Cheminis metalų ir lydinių terminis apdorojimas, 2 -asis leidimas, M., 1965: Gulyaev A.P. Metallovedenie, 4 -asis leidimas, M., 1966 m.

Indukcinis kaitinimas vyksta ruošinį pridedant prie kintamosios elektros srovės laidininko, vadinamo induktoriumi. Kai aukšto dažnio srovė (HFC) praeina per induktorių, sukuriamas elektromagnetinis laukas ir, jei šiame lauke yra metalo gaminys, jame sužadinama elektromotorinė jėga, sukelianti to paties dažnio kintamąją srovę induktoriaus srovė, praeinanti per gaminį.

Taigi sukuriamas šiluminis efektas, dėl kurio produktas įkaista. Šiluminė galia P, išsiskirianti šildomoje dalyje, bus lygi:

kur K yra koeficientas, priklausantis nuo gaminio konfigūracijos ir tarpo tarp gaminio paviršių ir induktoriaus dydžio; Iin - srovės stipris; f - srovės dažnis (Hz); r - elektrinė varža (Ohm · cm); m - plieno magnetinis pralaidumas (H / E).

Indukcinio kaitinimo procesui didelę įtaką daro fizinis reiškinys, vadinamas paviršiaus (odos) efektu: srovė daugiausia sukeliama paviršiaus sluoksniuose, o dideliais dažniais srovės tankis dalies šerdyje yra mažas. Šildomo sluoksnio gylis apskaičiuojamas pagal formulę:

Padidinus srovės dažnį, galima sutelkti didelę galią į nedidelį šildomos dalies tūrį. Dėl to pasiekiamas greitas (iki 500 C / sek.) Šildymas.

Indukcinio šildymo parametrai

Indukciniam šildymui būdingi trys parametrai: specifinė galia, šildymo trukmė ir srovės dažnis. Specifinė galia yra galia, paversta šiluma 1 cm2 kaitinamo metalo paviršiaus (kW / cm2). Gaminio kaitinimo greitis priklauso nuo konkrečios galios vertės: kuo jis didesnis, tuo greičiau šildomas.

Šildymo laikas lemia bendrą perduotos šilumos energijos kiekį, taigi ir pasiektą temperatūrą. Taip pat svarbu atsižvelgti į srovės dažnį, nes nuo to priklauso sukietėjusio sluoksnio gylis. Srovės dažnis ir šildomo sluoksnio gylis yra priešinguose santykiuose (antroji formulė). Kuo didesnis dažnis, tuo mažesnis įkaitinto metalo tūris. Pasirinkus konkrečios galios vertę, kaitinimo trukmę ir srovės dažnį, galima keisti galutinius indukcinio šildymo parametrus plačiame diapazone - sukietėjusio sluoksnio kietumą ir gylį gesinimo metu arba įkaitintą tūrį, kai jis kaitinamas štampavimui. .

Praktiškai kontroliuojami šildymo parametrai yra elektros srovės generatoriaus parametrai (galia, srovė, įtampa) ir šildymo trukmė. Pirometrų pagalba taip pat galima užregistruoti metalo kaitinimo temperatūrą. Tačiau dažniau nereikia nuolatos reguliuoti temperatūros, nes pasirenkamas optimalus šildymo režimas, kuris užtikrina pastovią HFC sukietėjimo ar kaitinimo kokybę. Optimalus kietėjimo režimas parenkamas keičiant elektros parametrus. Tokiu būdu sukietėja kelios dalys. Be to, dalims atliekama laboratorinė analizė, nustatant kietumą, mikrostruktūrą, sukietėjusio sluoksnio pasiskirstymą gylyje ir plokštumoje. Kai atšaldomas, hipoeutektoidinių plienų struktūroje pastebimas ferito likutis; perkaitęs atsiranda šiurkštus akikulinis martensitas. Šildant HDTV defektų požymiai yra tokie patys kaip ir tada klasikinės technologijos karščio gydymas.

Paviršius grūdinamas naudojant HFC, kaitinimas atliekamas aukštesnėje temperatūroje nei įprasto kietėjimo. Taip yra dėl dviejų priežasčių. Pirma, esant labai dideliam kaitinimo greičiui, pakyla kritinių taškų, kuriuose perlitas pereina į austenitą, temperatūra, antra, ši transformacija turi turėti laiko užbaigti per labai trumpą kaitinimo ir laikymo laiką.

Nepaisant to, kad aukšto dažnio gesinimo metu kaitinimas atliekamas aukštesnėje temperatūroje nei įprasto gesinimo metu, metalas neperkaista. Taip yra dėl to, kad plieno grūdai tiesiog neturi laiko augti per labai trumpą laiką. Taip pat reikėtų pažymėti, kad, palyginti su tūrio gesinimu, kietumas po sukietėjimo HFC yra didesnis maždaug 2–3 HRC vienetais. Tai užtikrina didesnį detalės atsparumą dilimui ir paviršiaus kietumą.

Aukšto dažnio gesinimo privalumai

didelis proceso našumas
lengva sureguliuoti sukietėjusio sluoksnio storį
minimalus deformacija
beveik visiškas masto nebuvimas
galimybė visiškai automatizuoti visą procesą
galimybė įdėti kietėjimo įrenginį į apdirbimo srautą.

Dažniausiai dalys, pagamintos iš anglinio plieno, kurių sudėtyje yra 0,4–0,5% C, yra sukietinamos aukšto dažnio paviršiumi. Šie plienai, po grūdinimo, turi kietumą HRC 55–60. Esant didesniam anglies kiekiui, kyla įtrūkimų pavojus dėl staigaus aušinimo. Kartu su anglies plienu taip pat naudojamas mažai legiruotas chromas, chromo-nikelio, chromo-silicio ir kiti plienai.

Įranga indukciniam grūdinimui atlikti (HFC)

Indukcinis grūdinimas reikalauja specialaus technologinė įranga, kurį sudaro trys pagrindiniai įrenginiai: maitinimo šaltinis - aukšto dažnio srovių generatorius, induktorius ir įtaisas judančioms mašinos dalims.

Aukšto dažnio srovės generatorius yra elektros mašinos, kurios skiriasi fiziniais elektros srovės formavimo principais.

Elektroniniai įtaisai, veikiantys elektroninių vamzdžių principu, paverčiantys nuolatinę srovę į kintamą padidinto dažnio srovę - vamzdžių generatoriai.
Elektrinių mašinų įtaisai, veikiantys elektros srovės nukreipimo laidininku principu, judantys magnetiniame lauke, pramoninio dažnio trifazę srovę paverčiantys kintama padidinto dažnio srove - mašinų generatoriai.
Puslaidininkiniai įtaisai, veikiantys tiristorių įtaisų principu, kurie nuolatinę srovę paverčia kintama padidinto dažnio srove - tiristorių keitikliai (statiniai generatoriai).

Visų tipų generatoriai skiriasi generuojamos srovės dažniu ir galia

Generatoriaus tipai Galia, kW Dažnis, kHz Efektyvumas

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

Mašina 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

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

Smulkių dalių (adatų, kontaktų, spyruoklių antgalių) paviršiaus grūdinimas atliekamas naudojant mikroindukcinius generatorius. Jų generuojamas dažnis siekia 50 MHz, kaitinimo laikas sukietėjimui yra 0,01-0,001 s.

HFC grūdinimo metodai

Atsižvelgiant į šildymo efektyvumą, išskiriamas indukcinis nepertraukiamas ir nuoseklus grūdinimas.

Nuolatinis nuoseklus grūdinimas naudojamas ilgoms pastovaus skerspjūvio dalims (velenams, ašims, plokščiams ilgų gaminių paviršiams). Šildoma dalis juda induktoriumi. Dalis, kuri tam tikru momentu yra induktoriaus įtakos zonoje, įkaitinama iki sukietėjimo temperatūros. Išeinant iš induktoriaus, sekcija patenka į purškimo aušinimo zoną. Šio šildymo metodo trūkumas yra mažas proceso našumas. Norint padidinti sukietėjusio sluoksnio storį, būtina padidinti kaitinimo trukmę, sumažinant dalies judėjimo greitį induktoriuje. Vienalaikis grūdinimas prisiima vienkartinį viso grūdinamo paviršiaus įkaitinimą.

Sumažėjęs efektas po gesinimo

Baigus kaitinimą, paviršius aušinamas dušu arba vandens srove tiesiai į induktorių arba atskiru aušinimo įtaisu. Šis aušinimas leidžia užgesinti bet kokią konfigūraciją. Matuojant aušinimą ir keičiant jo trukmę, galima suvokti plieno savaiminio grūdinimo poveikį. Šis poveikis susideda iš šilumos, susikaupusios kaitinant, pašalinimo dalies šerdyje prie paviršiaus. Kitaip tariant, kai paviršinis sluoksnis atvėsta ir jam buvo atlikta martensitinė transformacija, požeminiame sluoksnyje vis tiek kaupiama tam tikra šiluminės energijos dalis, kurios temperatūra gali pasiekti žemą grūdinimo temperatūrą. Sustabdžius aušinimą, ši energija bus pašalinta į paviršių dėl temperatūros skirtumo. Taigi nereikia papildomų plieno grūdinimo operacijų.

HFC grūdinimui skirtų induktorių projektavimas ir gamyba

Induktorius pagamintas iš varinių vamzdžių, per kuriuos šildymo metu praleidžiamas vanduo. Tai apsaugo nuo perkaitimo ir induktorių perdegimo darbo metu. Taip pat gaminami induktoriai kartu su kietinimo įtaisu - purkštuvu: ant tokių induktorių vidinio paviršiaus yra skylių, per kurias aušinimo skystis teka į įkaitusią dalį.

Kad šildymas būtų vienodas, induktorių reikia pagaminti taip, kad atstumas nuo induktoriaus iki visų gaminio paviršiaus taškų būtų vienodas. Paprastai šis atstumas yra 1,5-3 mm. Gesinant paprastos formos gaminį, ši sąlyga lengvai įvykdoma. Norint vienodai sukietėti, dalis turi būti perkelta ir (arba) pasukta induktoriuje. Tai pasiekiama naudojant specialius prietaisus - centrus ar grūdinimo stalus.

Induktoriaus konstrukcijos kūrimas pirmiausia reiškia jo formos nustatymą. Šiuo atveju jie atbaidomi nuo grūdinto gaminio formos ir matmenų bei grūdinimo būdo. Be to, gaminant induktorius, atsižvelgiama į detalės judėjimo induktoriaus atžvilgiu pobūdį. Taip pat atsižvelgiama į ekonomiškumą ir šildymo efektyvumą.

Dalių aušinimas gali būti naudojamas trimis būdais: vandens purškimas, vandens srautas, dalių panardinimas į gesinimo terpę. Dušo aušinimas gali būti atliekamas tiek induktyviniuose purkštuvuose, tiek specialiose gesinimo kamerose. Aušinimas srautu leidžia sukurti maždaug 1 atm viršslėgį, o tai prisideda prie tolygesnio detalės aušinimo. Norint užtikrinti intensyvų ir vienodą aušinimą, būtina, kad vanduo judėtų išilgai atvėsusio paviršiaus 5–30 m / s greičiu.

Indukcinis šildymas-tai bekontaktis elektrai laidžių medžiagų kaitinimo aukšto dažnio srovėmis (RFH-radijo dažnio šildymas) metodas.

Metodo aprašymas.

Indukcinis šildymas yra medžiagų kaitinimas elektros srovėmis, kurias sukelia kintamasis magnetinis laukas. Vadinasi, tai gaminių, pagamintų iš laidžių medžiagų (laidininkų), kaitinimas induktorių (kintamo magnetinio lauko šaltinių) magnetiniu lauku. Indukcinis šildymas atliekamas taip. Elektrai laidus (metalo, grafito) ruošinys dedamas į vadinamąjį induktorių, kuris yra vienas ar keli vielos (dažniausiai vario) posūkiai. Induktoriuje, naudojant specialų generatorių, indukuojamos galingos įvairių dažnių (nuo dešimties Hz iki kelių MHz) srovės, dėl kurių aplink induktorių atsiranda elektromagnetinis laukas. Elektromagnetinis laukas ruošinyje sukelia sūkurines sroves. Sūkurinės srovės kaitina ruošinį Džoulio karščio įtakoje (žr. Joule-Lenz dėsnį).

Ruošinio induktoriaus sistema yra bešerdis transformatorius, kuriame induktorius yra pirminė apvija. Ruošinys yra trumpojo jungimo antrinė apvija. Magnetinis srautas tarp apvijų yra uždarytas ore.

Dideliu dažniu sūkurines sroves jų suformuotas magnetinis laukas išstumia į plonus ruošinio paviršiaus sluoksnius Δ (Paviršiaus efektas), todėl jų tankis smarkiai padidėja, o ruošinys įkaista. Pagrindiniai metaliniai sluoksniai yra šildomi dėl šilumos laidumo. Svarbi ne srovė, o didelis srovės tankis. Odos sluoksnyje Δ srovės tankis sumažėja e koeficientu, palyginti su srovės tankiu ant ruošinio paviršiaus, o odos sluoksnyje išsiskiria 86,4% šilumos (viso šilumos išsiskyrimo. Odos gylis) sluoksnis priklauso nuo spinduliavimo dažnio: kuo didesnis dažnis, tuo plonesnis odos sluoksnis Tai taip pat priklauso nuo ruošinio medžiagos santykinio magnetinio pralaidumo μ.

Geležies, kobalto, nikelio ir magnetinių lydinių, kurių temperatūra žemesnė už Curie tašką μ, vertė yra nuo kelių šimtų iki dešimčių tūkstančių. Kitoms medžiagoms (lydiniams, spalvotiesiems metalams, skystai mažai tirpstančiai eutektikai, grafitui, elektrolitams, elektrai laidžiai keramikai ir kt.) Μ yra maždaug lygus vienetui.

Pavyzdžiui, esant 2 MHz dažniui, vario odos sluoksnio gylis yra apie 0,25 mm, geležies - 0,001 mm.

Veikimo metu induktorius labai įkaista, nes jis sugeria savo spinduliuotę. Be to, jis sugeria šilumos spinduliuotę iš karšto ruošinio. Induktoriai pagaminti iš varinių vamzdžių, aušinamų vandeniu. Vanduo tiekiamas siurbiant - tai užtikrina saugumą, kai induktorius perdegia arba sumažėja slėgis.

Taikymas:
Itin grynas bekontaktis metalo lydymas, litavimas ir suvirinimas.
Lydinių prototipų gavimas.
Mašinų dalių lenkimas ir terminis apdorojimas.
Papuošalų gamyba.
Smulkių dalių, kurios gali būti pažeistos liepsnos ar lanko kaitinimo, apdorojimas.
Paviršiaus grūdinimas.
Sudėtingos formos dalių grūdinimas ir terminis apdorojimas.
Medicinos prietaisų dezinfekavimas.

Privalumai.

Spartus bet kurios elektrai laidžios medžiagos kaitinimas arba lydymas.

Šildyti galima apsauginėje dujų atmosferoje, oksiduojančioje (arba redukuojančioje) aplinkoje, nelaidžiame skystyje, vakuume.

Šildymas per apsauginės kameros, pagamintos iš stiklo, cemento, plastiko, medžio, sienas - šios medžiagos labai silpnai sugeria elektromagnetinę spinduliuotę ir veikia šaltai. Šildoma tik elektrai laidi medžiaga - metalas (įskaitant išlydytą), anglis, laidi keramika, elektrolitai, skysti metalai ir kt.

Dėl besiformuojančių MHD jėgų skystas metalas intensyviai maišomas, kol lieka suspenduotas ore arba apsauginėse dujose - taip gaunami itin gryni lydiniai nedideliais kiekiais (lydant levitaciją, lydant elektromagnetiniame tiglyje).

Kadangi šildymas atliekamas naudojant elektromagnetinę spinduliuotę, ruošinys nėra užterštas degiklio degimo produktais, kai šildoma dujinė liepsna, arba elektrodo medžiaga, kai šildomas lankas. Mėginiai dedami į inertinių dujų atmosferą ir didelis greitisšildymas pašalins apnašų susidarymą.

Lengvas naudojimas dėl mažo induktoriaus dydžio.

Induktorius gali būti pagamintas iš specialios formos - tai leis tolygiai kaitinti sudėtingos konfigūracijos dalis per visą paviršių, nesukeliant jų deformacijos ar vietinio nešildymo.

Vietinis ir selektyvus šildymas yra lengvas.

Kadangi kaitinimas intensyviausias plonuose viršutiniuose ruošinio sluoksniuose, o apatiniai sluoksniai yra švelniau kaitinami dėl šilumos laidumo, metodas idealiai tinka paviršių kietinimui (šerdis išlieka klampi).

Lengvas įrangos automatizavimas - šildymo ir vėsinimo ciklai, temperatūros valdymas ir išlaikymas, ruošinių tiekimas ir pašalinimas.

Indukcinio šildymo įrenginiai:

Įrenginiuose, kurių veikimo dažnis yra iki 300 kHz, keitikliai naudojami IGBT mazguose arba MOSFET tranzistoriuose. Tokie įrenginiai yra skirti didelėms dalims šildyti. Mažoms dalims šildyti naudojami aukšti dažniai (iki 5 MHz, vidutinių ir trumpų bangų diapazonas), aukšto dažnio įrenginiai statomi ant elektroninių vamzdžių.

Taip pat mažoms dalims šildyti statomi padidinto dažnio įrenginiai MOSFET tranzistoriuose, kurių veikimo dažnis yra iki 1,7 MHz. Tranzistorių valdymas ir apsauga aukštesniais dažniais kelia tam tikrų sunkumų, todėl aukštesnio dažnio nustatymai vis dar yra gana brangūs.

Induktorius, skirtas mažoms dalims šildyti, yra mažo dydžio ir mažo induktyvumo, dėl to sumažėja veikiančios virpesių grandinės kokybės koeficientas žemais dažniais ir sumažėja efektyvumas, taip pat kyla pavojus pagrindiniam osciliatoriui (kokybės koeficientas) virpesių grandinės yra proporcinga L / C, žemos kokybės koeficiento virpesių grandinė yra per gera „pumpuojama“ su energija, suformuoja trumpąjį jungimą induktoriuje ir išjungia pagrindinį generatorių). Norėdami padidinti virpesių grandinės kokybės koeficientą, naudojami du būdai:
- padidėjęs veikimo dažnis, dėl kurio kyla komplikacijų ir kyla įrengimo kaina;
- feromagnetinių įdėklų naudojimas induktoriuje; induktoriaus klijavimas plokštėmis iš feromagnetinės medžiagos.

Kadangi induktorius efektyviausiai veikia aukštais dažniais, indukcinis šildymas buvo pritaikytas pramonėje po to, kai buvo sukurtos ir pradėtos gaminti galingos generatorinės lempos. Prieš Pirmąjį pasaulinį karą indukcinis šildymas buvo mažai naudojamas. Tuo metu kaip generatoriai buvo naudojami padidinto dažnio mašinų generatoriai (V. P. Vologdino darbas) arba kibirkštinio iškrovimo įrenginiai.

Generatoriaus grandinė iš esmės gali būti bet kokia (multivibratorius, RC generatorius, generatorius su nepriklausomu žadinimu, įvairūs atsipalaidavimo generatoriai), veikiantis apkrova induktoriaus pavidalu ir turintis pakankamai galios. Taip pat būtina, kad vibracijos dažnis būtų pakankamai aukštas.

Pavyzdžiui, norint per kelias sekundes „nupjauti“ 4 mm skersmens plieninę vielą, reikalinga ne mažesnė kaip 2 kW virpesių galia bent 300 kHz dažniu.

Pasirinkite schemą pagal laikantis kriterijų: patikimumas; svyravimų stabilumas; ruošinyje išsiskiriančios galios stabilumas; gamybos paprastumas; pritaikymo paprastumas; minimalus dalių skaičius, siekiant sumažinti išlaidas; dalių, kurios kartu sumažina svorį ir matmenis, naudojimas ir kt.

Daugelį dešimtmečių indukcinis tritaškis buvo naudojamas kaip aukšto dažnio virpesių generatorius (Hartley generatorius, generatorius su autotransformatoriaus grįžtamuoju ryšiu, grandinė ant indukcinio kilpos įtampos daliklio). Tai savaiminio sužadinimo grandinė, kurioje yra lygiagretus anodo maitinimo šaltinis ir dažnio atrankos grandinė, sukurta virpesių grandinėje. Jis buvo sėkmingai naudojamas ir toliau naudojamas laboratorijose, juvelyrikos dirbtuvėse, pramonės įmonės taip pat mėgėjų praktikoje. Pavyzdžiui, Antrojo pasaulinio karo metu tokiuose įrenginiuose buvo atliktas T-34 bako volų paviršiaus grūdinimas.

Trijų punktų trūkumai:

Mažas efektyvumas (mažiau nei 40% naudojant lempą).

Stiprus dažnio nuokrypis kaitinant ruošinius, pagamintus iš magnetinių medžiagų virš Curie taško (≈700C) (keičiasi μ), dėl to keičiasi odos sluoksnio gylis ir nenuspėjamai keičiamas terminio apdorojimo režimas. Kai termiškai apdorojamos svarbios dalys, tai gali būti nepriimtina. Be to, galingi televizoriai turėtų veikti siaurame dažnių diapazone, kurį leidžia „Rossvyazokhrankultura“, nes esant silpnam ekranavimui jie iš tikrųjų yra radijo siųstuvai ir gali trukdyti televizijos ir radijo transliavimui, pakrančių ir gelbėjimo tarnyboms.

Keičiant ruošinius (pavyzdžiui, mažesnius į didesnius), keičiasi induktyvumo ir ruošinio sistemos induktyvumas, o tai taip pat keičia odos sluoksnio dažnį ir gylį.

Keičiant nuo vieno apsisukimo induktyvumo į daugiasukę, į didesnį ar mažesnį, keičiasi ir dažnis.

Vadovaujant Babatui, Lozinskiui ir kitiems mokslininkams, buvo sukurtos dviejų ir trijų grandinių generatorių grandinės, turinčios didesnį efektyvumą (iki 70%), taip pat geriau išlaikančios veikimo dažnį. Jų veikimo principas yra toks. Dėl sujungtų grandinių naudojimo ir susilpnėjusio ryšio tarp jų, darbo grandinės induktyvumo pasikeitimas nereiškia stipraus dažnio nustatymo grandinės dažnio pasikeitimo. Radijo siųstuvai suprojektuoti tuo pačiu principu.

Šiuolaikiniai TVF generatoriai yra keitikliai, pagrįsti IGBT agregatais arba galingais MOSFET tranzistoriais, paprastai pagaminti pagal tilto arba pusiau tilto schemą. Veikia iki 500 kHz dažniu. Tranzistorių vartai atidaromi naudojant mikrovaldiklio valdymo sistemą. Valdymo sistema, priklausomai nuo atliekamos užduoties, leidžia automatiškai laikyti

A) pastovus dažnis
b) ruošinyje išsiskirianti pastovi galia
c) kuo didesnis efektyvumas.

Pavyzdžiui, kaitinant magnetinę medžiagą virš Curie taško, odos sluoksnio storis smarkiai padidėja, sumažėja srovės tankis, o ruošinys pradeda blogiau kaisti. Taip pat išnyksta medžiagos magnetinės savybės ir sustoja įmagnetinimo apsisukimo procesas - ruošinys pradeda blogiau įkaisti, staiga sumažėja atsparumas apkrovai - tai gali lemti generatoriaus „atskyrimą“ ir jo gedimą. Valdymo sistema stebi perėjimą per Curie tašką ir automatiškai padidina dažnį, kai apkrova staiga sumažėja (arba sumažėja galia).

Pastabos.

Induktorius turi būti pastatytas kuo arčiau ruošinio. Tai ne tik padidina elektromagnetinio lauko tankį šalia ruošinio (proporcingas atstumo kvadratui), bet ir padidina galios koeficientą Cos (φ).

Padidinus dažnį, smarkiai sumažėja galios koeficientas (proporcingas dažnio kubui).

Kai kaitinamos magnetinės medžiagos, dėl įmagnetinimo pasikeitimo taip pat išsiskiria papildoma šiluma; jų šildymas iki Curie taško yra daug efektyvesnis.

Apskaičiuojant induktorių, būtina atsižvelgti į induktyvumą tiekiančių magistralių induktyvumą, kuris gali būti daug didesnis nei paties induktyvumo induktyvumas (jei induktorius pagamintas vieno mažo skersmens posūkio arba net posūkio dalis - lankas).

Virpesių grandinėse yra du rezonanso atvejai: įtampos rezonansas ir srovės rezonansas.
Lygiagrečioji virpesių grandinė - srovės rezonansas.
Šiuo atveju ritės ir kondensatoriaus įtampa yra tokia pati kaip generatoriaus. Esant rezonansui, kilpos varža tarp išsišakojimo taškų tampa maksimali, o srovė (iš viso I) per apkrovos varžą Rн bus minimali (srovė kilpos I-1L ir I-2c viduje yra didesnė už generatoriaus srovę).

Idealiu atveju kilpos varža yra begalybė - grandinė nepaima srovės iš šaltinio. Kai generatoriaus dažnis keičiasi bet kuria kryptimi nuo rezonansinio dažnio, sumažėja bendra grandinės varža ir padidėja linijos srovė (I iš viso).

Serijinė virpesių grandinė - įtampos rezonansas.

Pagrindinis serijinės rezonansinės grandinės bruožas yra tas, kad jos varža rezonanso metu yra minimali. (ZL + ZC - minimalus). Kai dažnis sureguliuojamas iki didesnės ar mažesnės rezonansinio dažnio, varža padidėja.
Išėjimas:
Lygiagrečioje grandinėje rezonanso metu srovė per grandinės gnybtus yra 0, o įtampa yra maksimali.
Serijinėje grandinėje, priešingai, įtampa linkusi į nulį, o srovė yra maksimali.

Straipsnis paimtas iš svetainės http://dic.academic.ru/ ir perdirbtas į tekstą, kuris skaitytojui yra labiau suprantamas bendrovės „Prominduktor LLC“.

Gesinimo įrenginys šildymui t. V. h. susideda iš vadinamojo generatoriaus. h.,

pakopinį transformatorių, kondensatorių blokus, induktorių, staklę (kartais mašina pakeičiama įtaisu daliai ar induktoriui valdyti) ir pagalbinę paslaugą (laiko relė, skysčio tiekimo valdymo relė, signalizavimas, blokavimo ir reguliavimo įtaisai).

Nagrinėjamuose įrenginiuose, pvz generatoriai t.v.ch. esant vidutiniams dažniams (500–10000 Hz), mašinų generatoriams ir neseniai statiniams tiristorių tipo keitėjams; aukšto dažnio (60 000 Hz ir daugiau) vamzdžių generatoriuose. Perspektyvus generatorių tipas yra jonų keitikliai, vadinamieji eksitronų generatoriai. Jie leidžia sumažinti energijos nuostolius iki minimumo.

Fig. 5 parodyta įrenginio su mašinų generatoriumi schema. Išskyrus mašinų generatorių 2 ir variklis 3 su 1 žadintuvu, įrenginyje yra pakopinis transformatorius 4, kondensatorių bankai 6 ir induktorius 5. Transformatorius sumažina įtampą iki saugaus (30-50 V) ir tuo pačiu padidina srovės stiprumą 25-30 kartų, padidindamas iki 5000-8000 A.

5 paveikslas 6 paveikslas

1 lentelė Induktorių tipai ir konstrukcijos

Fig. 6 parodytas grūdinimo su daugisukių induktoriumi pavyzdys. Grūdinimas atliekamas taip:

Dalis dedama į stacionarų induktorių. Paleidus HDTV aparatą, dalis pradeda suktis aplink savo ašį ir tuo pačiu įkaista, tada, naudojant automatinį valdymą, tiekiamas ir atvėsinamas skystis (vanduo). Visas procesas trunka nuo 30 iki 45 sekundžių.

Grūdinimas HFC yra metalo terminio apdorojimo rūšis, dėl kurios žymiai padidėja kietumas ir medžiaga praranda plastiškumą. Skirtumas tarp HFC grūdinimo ir kitų grūdinimo metodų yra tas, kad kaitinimas atliekamas naudojant specialų HDTV instaliacijos kurie veikia grūdinamąją dalį aukšto dažnio srovėmis. HFC gesinimas turi daug privalumų, iš kurių pagrindinis yra visiškas šildymo valdymas. Šių kietėjimo kompleksų naudojimas gali žymiai pagerinti gaminių kokybę, nes grūdinimo procesas vyksta visiškai automatiniu režimu, o operatoriaus darbas yra tik pritvirtinti veleną ir pradėti mašinos darbo ciklą.

5.1. Indukcinio grūdinimo kompleksų (indukcinio šildymo įrenginių) privalumai:

Grūdinimas HFC gali būti atliekamas 0,1 mm tikslumu

Užtikrinant vienodą kaitinimą, indukcinis grūdinimas leidžia pasiekti idealų kietumo pasiskirstymą per visą veleno ilgį

Didelis HFC gesinimo kietumas pasiekiamas naudojant specialius induktorius su vandens laidais, kurie atšildo veleną iškart po įšilimo.

HFC gesinimo įranga (gesinimo krosnys) parenkama arba gaminama griežtai laikantis techninių specifikacijų.

6. Kalkių šalinimas šratinio pūtimo mašinose

Šratinio pūtimo mašinose dalys valomos nuo apnašų ketaus arba plieno srove. Srovė sukuriama suspausto oro, kurio slėgis yra 0,3–0,5 MPa (pneumatinis šratinis pūtimas), arba greitai besisukančių sparnuotės ratų (mechaninis valymas šratų ašmenimis).

At pneumatinis šratavimasįrenginiuose gali būti naudojamas ir šratinis, ir kvarcinis smėlis. Tačiau pastaruoju atveju susidaro didelis dulkių kiekis, kuris pasiekia 5-10% valomų dalių masės. Patekusios į techninės priežiūros personalo plaučius, kvarco dulkės sukelia profesinę ligą - silikozę. Todėl šis metodas naudojamas išimtiniais atvejais. Sprogdinant suslėgto oro slėgis turi būti 0,5–0,6 MPa. Ketaus šratas gaminamas liejant skystą geležį į vandenį purškiant ketaus srovę suslėgtu oru, po to rūšiuojant ant sietų. Šūvis turi būti balto ketaus, kurio kietumas yra 500 HB, jo matmenys yra 0,5–2 mm. Ketaus kulka sunaudojama tik 0,05-0,1% dalių masės. Valant šūviu, gaunamas švaresnis detalės paviršius, pasiekiamas didesnis prietaisų našumas ir sudaromos geresnės darbo sąlygos nei valant smėliu. Siekiant apsaugoti aplinkos atmosferą nuo dulkių, šratinio pūtimo mašinos turi uždarus gaubtus su patobulinta ištraukiamąja ventiliacija. Pagal sanitarinius standartus didžiausia leistina dulkių koncentracija neturi viršyti 2 mg / m3. Šūvių transportavimas šiuolaikiniuose įrenginiuose yra visiškai mechanizuotas.

Pagrindinė pneumatinio įrenginio dalis yra šratinio pūtimo mašina, kuri gali būti injekcija ir gravitacija. Paprasčiausia vienos kameros įpurškimo šratinio pūtimo mašina (7 pav.) Yra cilindras 4, su piltuvu, skirtu šūviui viršuje, hermetiškai uždaryti dangteliu 5. Apačioje cilindras baigiasi piltuvėliu, iš kurio skylė veda į maišymo kamerą 2. Šūvis tiekiamas sukamuoju atvartu 3. Suslėgtas oras tiekiamas į maišymo kamerą per vožtuvą 1, kuris fiksuoja smūgį ir perneša jį per lanksčią žarną 7 ir antgalį 6 dėl detalių. Šūvis yra spaudžiamas suslėgto oro, kol pasibaigs iš purkštuko, o tai padidina abrazyvinės srovės efektyvumą. Aprašytos vienos kameros konstrukcijos aparatuose suslėgtas oras turi būti laikinai išjungtas, kai jis papildomas šūviu.