Întărirea metalelor prin curenți de înaltă frecvență. Echipamente Hfc pentru călirea oțelului

Curentul de inalta frecventa este generat in instalatie datorita inductorului si permite incalzirea produsului amplasat in imediata apropiere a inductorului. Mașina cu inducție este ideală pentru călirea produselor metalice. În instalația HDTV puteți programa clar: adâncimea necesară de penetrare a căldurii, timpul de întărire, temperatura de încălzire și procesul de răcire.

Pentru prima dată, echipamentele de inducție au fost folosite pentru călire după o propunere a V.P. Volodin în 1923. După lungi încercări și teste, încălzirea cu HFC a fost folosită pentru călirea oțelului din 1935. Instalațiile HFC pentru călire sunt de departe cea mai productivă modalitate de tratare termică a produselor metalice.

De ce o mașină de inducție este mai potrivită pentru călire

Întărirea cu HFC a pieselor metalice se realizează pentru a crește rezistența stratului superior al produsului la deteriorarea mecanică, în timp ce centrul piesei de prelucrat are o vâscozitate crescută. Este important de reținut că miezul produsului rămâne complet neschimbat în timpul întăririi cu HFC.
Instalația de inducție are multe avantaje foarte importante în comparație cu tipurile alternative de încălzire: dacă instalațiile HFC anterioare erau mai greoaie și mai incomode, acum acest dezavantaj a fost corectat, iar echipamentul a devenit universal pentru tratarea termică a produselor metalice.

Avantajele echipamentului de inducție

Unul dintre dezavantajele unei unități de întărire prin inducție este imposibilitatea prelucrării unor produse cu formă complexă.

Varietăți de călire a metalelor

Există mai multe tipuri de întărire a metalelor. Pentru unele produse, este suficient să încălziți metalul și să-l răciți imediat, în timp ce pentru altele este necesară menținerea la o anumită temperatură.
Există următoarele tipuri de întărire:

Călirea staționară: utilizată de obicei pentru piese cu o suprafață plană mică. Poziția piesei și a inductorului rămâne neschimbată atunci când se utilizează această metodă de întărire.
Călire secvențială continuă: utilizată pentru călirea produselor cilindrice sau plate. Cu întărirea secvențială continuă, piesa se poate deplasa sub inductor sau își poate păstra poziția neschimbată.
Călirea tangenţială a produselor: excelentă pentru prelucrarea pieselor mici cilindrice. Întărirea secvenţială continuă tangenţială roteşte produsul o dată pe parcursul întregului proces de tratament termic.
Unitatea HFC pentru călire este un echipament capabil să producă călirea de înaltă calitate a unui produs și, în același timp, să economisească resursele de producție.

Prin acord, este posibil tratamentul termic și călirea pieselor metalice și din oțel cu dimensiuni mai mari decât cele din acest tabel.

Tratarea termică (tratarea termică a oțelului) a metalelor și aliajelor din Moscova este un serviciu pe care fabrica noastră îl oferă clienților săi. Dispunem de toate echipamentele necesare operate de specialisti calificati. Efectuăm toate comenzile cu înaltă calitate și la timp. De asemenea, acceptăm și executăm comenzi pentru tratarea termică a oțelurilor și curent de înaltă frecvență care vin la noi și din alte regiuni ale Rusiei.

Principalele tipuri de tratament termic al oțelului

Recoacere de tip I:

Recoacere prin difuzie de primul fel (omogenizare) - Încălzire rapidă până la t 1423 K, menținere îndelungată și răcire lentă ulterioară. Alinierea neomogenității chimice a materialului în piese turnate de oțel aliat de formă mare

Recoacere de recristalizare de primul fel - Încălzire la o temperatură de 873-973 K, menținere îndelungată și răcire lentă ulterioară. Există o scădere a durității și o creștere a plasticității după deformarea la rece (prelucrarea este interoperativă)

Recoacerea de primul fel, reducerea stresului - Încălzire la o temperatură de 473-673 K și răcire lentă ulterioară. Îndepărtează tensiunile reziduale după turnare, sudare, deformare plastică sau prelucrare.

Recoacere de tip II:

Recoacere completă de tip II - Încălzire la o temperatură peste punctul Ac3 cu 20-30 K, menținere și răcire ulterioară. Există o scădere a durității, îmbunătățirea prelucrabilității, eliminarea tensiunilor interne în oțelurile hipoeutectoide și eutectoide înainte de călire (vezi nota de la tabel)

Recoacerea de tip II este incompletă - Încălzirea la o temperatură între punctele Ac1 și Ac3, menținerea și răcirea ulterioară. Există o scădere a durității, îmbunătățirea prelucrabilității, eliminarea tensiunilor interne în oțelul hipereutectoid înainte de călire

Recoacere izotermă de tip II - Încălzire până la o temperatură de 30-50 K deasupra punctului Ac3 (pentru oțel hipereutectoid) sau peste punctul Ac1 (pentru oțel hipereutectoid), menținere și răcire ulterioară în trepte. Prelucrarea accelerată a produselor laminate mici sau a pieselor forjate din aliaje și oțeluri cu conținut ridicat de carbon pentru a reduce duritatea, a îmbunătăți prelucrabilitatea, a atenua tensiunile interne

Recoacere de al doilea fel, sferoidizare - Încălzire la o temperatură peste punctul Ac1 cu 10-25 K, menținere și răcire ulterioară treptată. Există o scădere a durității, o îmbunătățire a prelucrabilității, o eliminare a tensiunilor interne din oțelul pentru scule înainte de călire, o creștere a ductilității oțelurilor slab aliate și cu carbon mediu înainte de deformarea la rece.

Recoacere usoara tip II - Incalzire intr-un mediu controlat la o temperatura peste punctul Ac3 cu 20-30 K, mentinere si racire ulterioara intr-un mediu controlat. Are loc Protejarea suprafeței de oțel împotriva oxidării și decarburării

Recoacere de al doilea fel Normalizare (recoacere de normalizare) - Incalzire la o temperatura peste punctul Ac3 cu 30-50 K, mentinere si racire ulterioara in aer calm. Există o corecție a structurii oțelului încălzit, eliminarea tensiunilor interne din piesele structurale din oțel și îmbunătățirea prelucrabilității acestora, o creștere a adâncimii de călire a sculelor. otel inainte de intarire

Întărire:

Călire completă continuă - Încălzire la o temperatură peste punctul Ac3 cu 30-50 K, menținere și răcire bruscă ulterioară. Obținerea (în combinație cu revenirea) a unei durități și rezistențe ridicate la uzură a pieselor din oțeluri hipoeutectoide și eutectoide

Călire incompletă - Încălzire la o temperatură între punctele Ac1 și Ac3, menținere și răcire bruscă ulterioară. Obținerea (în combinație cu revenirea) unei durități și rezistențe ridicate la uzură a pieselor din oțel hipereutectoid

Călire intermitentă - Încălzire până la t deasupra punctului Ac3 cu 30-50 K (pentru oțelurile hipoeutectoide și eutectoide) sau între punctele Ac1 și Ac3 (pentru oțel hipereutectoid), menținerea și răcirea ulterioară în apă și apoi în ulei. Reduce tensiunile și tensiunile reziduale în piesele din oțel pentru scule cu conținut ridicat de carbon

Călire izotermă - Încălzirea la o temperatură peste punctul Ac3 cu 30-50 K, menținerea și răcirea ulterioară în săruri topite și apoi în aer. Apare Obținerea unei deformări minime (deformare), creșterea ductilității, a limitei de anduranță și a rezistenței la încovoiere a pieselor din oțel aliat pentru scule

Călirea în trepte - Aceeași (diferă de călirea izotermă într-un timp mai scurt de rezidență a piesei în mediul de răcire). Reduce tensiunile, tensiunile și previne fisurarea sculelor mici din oțel carbon, precum și a uneltelor mai mari din oțel aliat și HSS.

Întărirea suprafeței - Încălzirea prin curent electric sau flacără de gaz a stratului superficial al produsului până la stingerea t, urmată de răcirea rapidă a stratului încălzit. Există o creștere a durității suprafeței până la o anumită adâncime, rezistență la uzură și rezistență crescută a pieselor și sculelor mașinii

Încălzire cu auto-călire - Încălzire la o temperatură peste punctul Ac3 cu 30-50 K, menținere și răcire incompletă ulterioară. Căldura reținută în interiorul piesei asigură călirea stratului exterior întărit

Călire cu tratament la rece - Răcire profundă după călire la o temperatură de 253-193 K. Se produce o creștere a durității și obținerea unor dimensiuni stabile ale pieselor din oțel aliat.

Călire cu răcire - Înainte de scufundare într-un mediu de răcire, piesele încălzite sunt răcite în aer pentru o perioadă de timp sau păstrate într-un termostat cu t redusă. Există o reducere a ciclului de tratament termic al oțelului (utilizat de obicei după cementare).

Intarire usoara - Incalzire intr-un mediu controlat la o temperatura peste punctul Ac3 cu 20-30 K, mentinere si racire ulterioara intr-un mediu controlat. Apare Protecția împotriva oxidării și decarburării pieselor complexe ale matrițelor, matrițelor și dispozitivelor de fixare care nu sunt supuse șlefuirii

Vacanță scăzută - Încălzire în intervalul de temperatură 423-523 K și răcire accelerată ulterioară. Există o eliberare a tensiunilor interne și o scădere a fragilității sculelor de tăiere și măsurare după întărirea suprafeței; pentru piese cementate după călire

Vacanță medie - Încălzire în intervalul t = 623-773 K și răcire ulterioară lentă sau accelerată. Există o creștere a limitei elastice a arcurilor, arcurilor și a altor elemente elastice

Vacanță ridicată - Încălzire în intervalul de temperatură 773-953 K și răcire ulterioară lentă sau rapidă. Apare Oferind o ductilitate ridicată a pieselor structurale din oțel, de regulă, în timpul îmbunătățirii termice

Îmbunătățirea termică - Călire și revenire înaltă ulterioară. Are loc eliminarea completă a tensiunilor reziduale. Oferă o combinație de rezistență ridicată și ductilitate în timpul tratamentului termic final al pieselor structurale din oțel care funcționează sub sarcini de șoc și vibrații

Tratament termomecanic - Încălzire, răcire rapidă la 673-773 K, deformare plastică multiplă, călire și revenire. Prevedere pentru produse laminate și piese de formă simplă care nu sunt sudate, rezistență crescută în comparație cu rezistența obținută prin tratament termic convențional

Imbatranire - Incalzire si expunere indelungata la temperaturi ridicate. Există o stabilizare a dimensiunilor pieselor și sculelor

Carburare - Saturarea stratului superficial de oțel moale cu carbon (carburare). Este urmată de o întărire ulterioară cu o revenire scăzută. Adâncimea stratului cimentat este de 0,5-2 mm. Oferă produsului o duritate ridicată a suprafeței, menținând în același timp un miez dur. Oțelurile carbon sau aliate cu conținut de carbon sunt supuse cimentării: pentru produsele mici și mijlocii 0,08-0,15%, pentru cele mai mari 0,15-0,5%. Roțile dințate, bolțurile pistonului etc. sunt supuse cimentării.

Cianurare - Tratamentul termochimic al produselor din oțel într-o soluție de săruri de cianură la o temperatură de 820. Stratul de suprafață al oțelului este saturat cu carbon și azot (strat 0,15-0,3 mm.) Oțelurile cu conținut scăzut de carbon suferă cianurare, ca urmare a căreia , împreună cu o suprafață solidă, produsul are un miez vâscos. Astfel de produse se caracterizează prin rezistență ridicată la uzură și rezistență la șocuri.

Nitrurare (nitrurare) - Saturarea cu azot a stratului de suprafață al produselor din oțel la o adâncime de 0,2-0,3 mm. Oferă o duritate mare a suprafeței, rezistență crescută la abraziune și coroziune. Calibrele, angrenajele, fuselele arborelui etc. sunt supuse nitrurării.

Tratare la rece - Răcită după stingere la temperaturi sub zero. Există o schimbare în structura internă a oțelurilor călite. Se folosește pentru oțeluri de scule, produse cementate, unele oțeluri înalt aliate.

TRATAMENT TERMINAL METALELOR (TRATAMENT TERMINAL), un anumit ciclu de timp de încălzire și răcire, la care sunt supuse metalele pentru a-și modifica proprietățile fizice. Tratamentul termic în sensul obișnuit al termenului se efectuează la temperaturi sub punctul de topire. Procesele de topire și turnare care au un efect semnificativ asupra proprietăților metalului nu sunt incluse în acest concept. Modificările proprietăților fizice cauzate de tratamentul termic se datorează modificărilor structurii interne și a relațiilor chimice care apar în materialul solid. Ciclurile de tratament termic sunt diverse combinații de încălzire, menținere la o anumită temperatură și răcire rapidă sau lentă, corespunzătoare modificărilor structurale și chimice care trebuie provocate.

Structura granulară a metalelor. Orice metal constă de obicei din multe cristale aflate în contact între ele (numite boabe), de obicei de dimensiune microscopică, dar uneori vizibile cu ochiul liber. Atomii din interiorul fiecărui boabe sunt aranjați astfel încât să formeze o rețea geometrică tridimensională obișnuită. Tipul de rețea, numit structură cristalină, este o caracteristică a materialului și poate fi determinat prin metode de analiză prin difracție de raze X. Aranjarea corectă a atomilor este păstrată pe întregul bob, cu excepția micilor încălcări, cum ar fi locurile individuale ale rețelei care se dovedesc accidental a fi vacante. Toate boabele au aceeași structură cristalină, dar, de regulă, sunt orientate diferit în spațiu. Prin urmare, la limita a două boabe, atomii sunt întotdeauna mai puțin ordonați decât în interiorul lor. Acest lucru explică, în special, că limitele granulelor sunt mai ușor de gravat cu reactivi chimici. O suprafață metalică plată lustruită tratată cu un agent de gravare adecvat prezintă, de obicei, un model clar de delimitare a granulelor. Proprietățile fizice ale unui material sunt determinate de proprietățile boabelor individuale, de efectul lor unul asupra celuilalt și de proprietățile granițelor granulelor. Proprietățile unui material metalic depind în mod critic de dimensiunea, forma și orientarea granulelor, iar scopul tratamentului termic este de a controla acești factori.

Procese atomice în timpul tratamentului termic. Pe măsură ce temperatura unui material cristalin solid crește, devine mai ușor pentru atomii săi să se deplaseze de la un loc al rețelei cristaline la altul. Pe această difuzie a atomilor se bazează tratamentul termic. Cel mai eficient mecanism pentru mișcarea atomilor într-o rețea cristalină poate fi imaginat ca mișcarea site-urilor rețelei vacante, care sunt întotdeauna prezente în orice cristal. La temperaturi ridicate, din cauza creșterii vitezei de difuzie, procesul de tranziție a structurii de neechilibru a unei substanțe la una de echilibru este accelerat. Temperatura la care viteza de difuzie crește semnificativ nu este aceeași pentru diferite metale. Este de obicei mai mare pentru metalele cu un punct de topire ridicat. În wolfram, cu punctul său de topire egal cu 3387 C, recristalizarea nu are loc nici măcar cu căldură roșie, în timp ce tratamentul termic al aliajelor de aluminiu se topește la temperaturi scăzute, în unele cazuri, este posibil să se efectueze la temperatura camerei.

În multe cazuri, tratamentul termic presupune o răcire foarte rapidă, numită călire, pentru a păstra structura formată la temperatura ridicată. Deși, strict vorbind, o astfel de structură nu poate fi considerată stabilă termodinamic la temperatura camerei, în practică este destul de stabilă datorită ratei scăzute de difuzie. Multe aliaje utile au această structură „metastabilă”.

Modificările cauzate de tratamentul termic pot fi de două tipuri principale. În primul rând, atât în metale pure, cât și în aliaje, sunt posibile modificări care afectează doar structura fizică. Acestea pot fi modificări ale stării de stres a materialului, modificări ale dimensiunii, formei, structurii cristaline și orientării granulelor sale de cristal. În al doilea rând, structura chimică a metalului se poate modifica și ea. Acest lucru poate fi exprimat prin netezirea neomogenităților din compoziție și formarea de precipitate dintr-o altă fază, în interacțiune cu atmosfera înconjurătoare, create pentru a purifica metalul sau pentru a-i conferi proprietăți de suprafață specificate. Modificările de ambele tipuri pot apărea simultan.

Reducerea stresului. Deformarea la rece crește duritatea și fragilitatea majorității metalelor. Uneori, această „întărire” este de dorit. Metalele neferoase și aliajele lor primesc de obicei un anumit grad de duritate prin laminare la rece. Oțelurile blânde sunt, de asemenea, adesea călite, prelucrate la rece. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon care au fost laminate la rece sau trase la rece la rezistența crescută necesară, de exemplu, pentru fabricarea arcurilor, sunt de obicei supuse unei recoaceri de detensionare, încălzite la o temperatură relativ scăzută, la care materialul rămâne aproape la fel de dur ca înainte, dar dispare în ea.neomogenitatea distribuţiei tensiunilor interne. Acest lucru reduce tendința de fisurare, mai ales în medii corozive. O astfel de reducere a tensiunii apare, de regulă, datorită curgerii locale de plastic în material, care nu duce la modificări ale structurii generale.

Recristalizare. Cu diferite metode de formare a metalului prin presiune, este adesea necesară schimbarea semnificativă a formei piesei de prelucrat. Dacă modelarea trebuie efectuată într-o stare rece (care este adesea dictată de considerente practice), atunci procesul trebuie defalcat în mai multe etape, cu recristalizare între ele. După prima etapă de deformare, când materialul este întărit într-o asemenea măsură încât o deformare ulterioară poate duce la rupere, piesa de prelucrat este încălzită la o temperatură mai mare decât temperatura de recoacere de reducere a tensiunii și menținută pentru recristalizare. Datorită difuziei rapide la această temperatură, apare o structură complet nouă datorită rearanjamentului atomic. Boabele noi încep să crească în interiorul structurii de cereale a materialului deformat, care în timp îl înlocuiesc complet. În primul rând, se formează boabe noi mici în locurile în care vechea structură este cel mai deranjată, și anume la limitele vechi de cereale. La recoacere ulterioară, atomii structurii deformate sunt rearanjați astfel încât să devină și ei parte a unor noi boabe, care cresc și în cele din urmă absorb întreaga structură veche. Piesa de prelucrat își păstrează forma anterioară, dar acum este realizată dintr-un material moale, fără stres, care poate fi supus unui nou ciclu de deformare. Acest proces poate fi repetat de mai multe ori dacă este necesar de un anumit grad de deformare.

Prelucrarea la rece este deformarea la o temperatură prea scăzută pentru recristalizare. Pentru majoritatea metalelor, temperatura camerei îndeplinește această definiție. Dacă deformarea este efectuată la o temperatură suficient de ridicată, astfel încât recristalizarea să aibă timp să urmeze deformarea materialului, atunci acest tratament se numește fierbinte. Atâta timp cât temperatura rămâne suficient de ridicată, se poate deforma cât de mult doriți. Starea fierbinte a unui metal este determinată în primul rând de cât de aproape este temperatura lui de punctul său de topire. Maleabilitatea ridicată a plumbului înseamnă că acesta se recristalizează ușor, adică prelucrarea sa „la cald” poate fi efectuată la temperatura camerei.

Controlul texturii. Proprietățile fizice ale unui bob, în general, nu sunt aceleași în direcții diferite, deoarece fiecare bob este un singur cristal cu propria sa structură cristalină. Proprietățile unei probe de metal sunt mediate pe toate boabele. În cazul orientării aleatoare a granulelor, proprietățile fizice generale sunt aceleași în toate direcțiile. Dacă unele planuri de cristal sau rânduri atomice ale majorității boabelor sunt paralele, atunci proprietățile probei devin „anizotrope”, adică în funcție de direcție. În acest caz, cupa, obținută prin extrudare adâncă dintr-o placă rotundă, va avea pe marginea superioară „limbi” sau „scoici”, datorită faptului că în unele direcții materialul se deformează mai ușor decât în altele. În modelarea mecanică, anizotropia proprietăților fizice este în general nedorită. Dar în foile de materiale magnetice pentru transformatoare și alte dispozitive, este foarte de dorit ca direcția de magnetizare ușoară, care în cristalele simple este determinată de structura cristalină, în toate boabele, să coincidă cu direcția dată a fluxului magnetic. Astfel, „orientarea preferată” (textura) poate fi de dorit sau nedorit în funcție de scopul materialului. În general, pe măsură ce un material se recristalizează, orientarea sa preferată se schimbă. Natura acestei orientări depinde de compoziția și puritatea materialului, de tipul și gradul de deformare la rece, precum și de durata și temperatura de recoacere.

Controlul dimensiunii boabelor. Proprietățile fizice ale unei probe de metal sunt în mare măsură determinate de mărimea medie a granulelor. O structură cu granulație fină corespunde aproape întotdeauna celor mai bune proprietăți mecanice. Reducerea mărimii granulelor este adesea unul dintre obiectivele tratamentului termic (precum și topirea și turnarea). Pe măsură ce temperatura crește, difuzia se accelerează și, prin urmare, mărimea medie a granulelor crește. Granițele cerealelor se schimbă astfel încât boabele mai mari cresc în detrimentul celor mai mici, care în cele din urmă dispar. Prin urmare, procesele finale de prelucrare la cald sunt de obicei efectuate la cea mai scăzută temperatură posibilă, astfel încât granulele să fie menținute la minimum. Prelucrarea la cald la temperaturi scăzute este adesea avută în vedere în mod deliberat, în principal pentru a reduce dimensiunea granulelor, deși același rezultat poate fi obținut prin prelucrare la rece urmată de recristalizare.

Omogenizare. Procesele menționate mai sus au loc atât în metale pure, cât și în aliaje. Dar există o serie de alte procese care sunt posibile numai în materiale metalice care conțin două sau mai multe componente. Deci, de exemplu, în turnarea aliajului, aproape sigur vor exista neomogenități în compoziția chimică, care este determinată de procesul de solidificare neuniform. Într-un aliaj de solidificare, compoziția fazei solide formate la un moment dat nu este aceeași ca în faza lichidă, care este în echilibru cu aceasta. În consecință, compoziția solidului care a apărut în momentul inițial al solidificării va fi diferită de la sfârșitul solidificării, iar acest lucru duce la eterogenitatea spațială a compoziției la scară microscopică. Această neomogenitate este eliminată prin simpla încălzire, mai ales în combinație cu deformarea mecanică.

Curatenie. Deși puritatea metalului este determinată în primul rând de condițiile de topire și turnare, purificarea metalului este adesea realizată prin tratament termic în stare solidă. Impuritățile conținute de metal reacționează la suprafața acestuia cu atmosfera în care este încălzit; astfel, o atmosferă de hidrogen sau alt agent reducător poate transforma o parte semnificativă a oxizilor în metal pur. Adâncimea unei astfel de curățări depinde de capacitatea impurităților de a difuza de la volum la suprafață și, prin urmare, este determinată de durata și temperatura tratamentului termic.

Izolarea fazelor secundare. Un efect important stă la baza majorității modurilor de tratament termic al aliajelor. Este legat de faptul că solubilitatea în stare solidă a componentelor aliajului depinde de temperatură. Spre deosebire de metalul pur, în care toți atomii sunt la fel, într-o soluție bicomponentă, de exemplu solidă, există atomi de două tipuri diferite, distribuiți aleatoriu pe locurile rețelei cristaline. Dacă creșteți numărul de atomi de al doilea fel, atunci puteți ajunge într-o stare în care nu pot înlocui pur și simplu atomii de primul fel. Dacă cantitatea celui de-al doilea component depășește această limită de solubilitate în stare solidă, în structura de echilibru a aliajului apar incluziuni ale fazei a doua, care diferă ca compoziție și structură de boabele inițiale și sunt de obicei împrăștiate între ele sub formă de particule separate. Astfel de particule din a doua fază pot avea un efect profund asupra proprietăților fizice ale materialului, care depinde de dimensiunea, forma și distribuția lor. Acești factori pot fi modificați prin tratament termic (tratament termic).

Tratamentul termic este procesul de prelucrare a produselor metalice și aliaje prin acțiunea termică pentru a le schimba structura și proprietățile într-o direcție dată. Acest efect poate fi combinat și cu cele chimice, de deformare, magnetice etc.

Informații istorice despre tratamentul termic.
Omul a folosit tratamentul termic al metalelor din cele mai vechi timpuri. Chiar și în epoca Calcoliticului, folosind forjarea la rece a aurului și cuprului nativ, omul primitiv s-a confruntat cu fenomenul de călire prin muncă, care a îngreunat fabricarea produselor cu lame subțiri și vârfuri ascuțite, iar pentru a reda plasticitatea, fierarul a trebuit să încălzească. cupru forjat la rece în vatră. Cele mai vechi dovezi ale utilizării recoacerii de înmuiere a metalului întărit datează de la sfârșitul mileniului al V-lea î.Hr. NS. O astfel de recoacere a fost, din punct de vedere al timpului aparitiei sale, prima operatie de tratare termica a metalelor. La fabricarea armelor și uneltelor din fier obținut prin procedeul de suflare brută, fierarul a încălzit semifabricatul de fier pentru forjare la cald într-o forjă de cărbune. Totodată, fierul a fost carburat, adică a avut loc cimentarea, una dintre soiurile de tratament chimico-termic. Răcind în apă un produs forjat din fier carburat, fierarul a descoperit o creștere bruscă a durității acestuia și o îmbunătățire a altor proprietăți. Călirea cu apă a fierului carburat a fost folosită de la sfârșitul celui de-al II-lea începutul mileniului I î.Hr. NS. Odiseea lui Homer (secolele VIII-VII î.e.n.) conține următoarele rânduri: „Cum un fierar aruncă un topor înroșit sau un secure în apă rece, iar fierul șuieră cu un gârâit, mai puternic decât fierul se întâmplă, fiind temperat în foc și apă. " În secolul al V-lea. î.Hr NS. Etruscii au stins oglinzile de bronz cu staniu ridicat în apă (cel mai probabil să îmbunătățească strălucirea în timpul lustruirii). Cimentarea fierului în cărbune sau materie organică, călirea și călirea oțelului a fost utilizată pe scară largă în Evul Mediu în producția de cuțite, săbii, pile și alte unelte. Necunoscând esența transformărilor interne ale metalului, meșterii medievali au atribuit adesea obținerea de proprietăți înalte în timpul tratamentului termic al metalelor manifestării forțelor supranaturale. Până la mijlocul secolului al XIX-lea. cunoștințele umane despre tratarea termică a metalelor a fost un set de rețete dezvoltate pe baza unor secole de experiență. Nevoile pentru dezvoltarea tehnologiei, și în primul rând pentru dezvoltarea producției de tunuri din oțel, au condus la transformarea tratamentului termic al metalelor din artă în știință. La mijlocul secolului al XIX-lea, când armata a căutat să înlocuiască tunurile din bronz și fontă cu altele mai puternice din oțel, problema confecționării țevilor de arme de putere mare și garantată era extrem de acută. În ciuda faptului că metalurgiștii cunoșteau rețetele de topire și turnare a oțelului, țevile de arme au spart foarte des fără un motiv aparent. DKChernov de la Fabrica de oțel Obukhov din Sankt Petersburg, studiind secțiunile subțiri gravate preparate din boturile pistoalelor la microscop și observând structura fracturilor la locul rupturii sub o lupă, a concluzionat că oțelul este mai rezistent, cu cât este mai fin. structura. În 1868, Cernov a descoperit transformări structurale interne în oțelul de răcire care au loc la anumite temperaturi. pe care le-a numit punctele critice a și b. Dacă oțelul este încălzit la temperaturi sub punctul a, atunci nu poate fi întărit, iar pentru a obține o structură cu granulație fină, oțelul trebuie încălzit la temperaturi peste punctul b. Descoperirea de către Cernov a punctelor critice ale transformărilor structurale din oțel a făcut posibilă selectarea științifică a modului de tratare termică pentru a obține proprietățile necesare produselor din oțel.

În 1906 A. Wilm (Germania) a descoperit îmbătrânirea după întărire pe duraluminiul inventat de el (vezi Îmbătrânirea metalelor) cel mai important modîntărirea aliajelor pe diferite baze (aluminiu, cupru, nichel, fier etc.). În anii 30. Secolului 20 a apărut tratamentul termomecanic al aliajelor de cupru învechite, iar în anii 50 tratamentul termomecanic al oțelurilor, care a făcut posibilă creșterea semnificativă a rezistenței produselor. Tipurile combinate de tratament termic includ tratamentul termomagnetic, care permite, ca urmare a răcirii produselor într-un câmp magnetic, să îmbunătățească unele dintre proprietățile lor magnetice.

Rezultatul a numeroase studii asupra modificărilor structurii și proprietăților metalelor și aliajelor sub acțiunea termică a fost o teorie armonioasă a tratamentului termic al metalelor.

Clasificarea tipurilor de tratament termic se bazează pe ce tip de modificări structurale ale metalului apar atunci când este expus la căldură. Tratamentul termic al metalelor se împarte în tratamentul termic propriu-zis, care constă numai în efectul termic asupra metalului, chimico-termic, care combină efectele termice și chimice, și termomecanic, care combină efectele termice și deformarea plastică. Tratamentul termic propriu-zis cuprinde următoarele tipuri: recoacere de felul 1, recoacere de felul 2, călire fără transformare polimorfă și cu transformare polimorfă, îmbătrânire și revenire.

Nitrurare - saturarea suprafeței pieselor metalice cu azot pentru a crește duritatea, rezistența la uzură, limita de oboseală și rezistența la coroziune. Oțelul, titanul, unele aliaje, cel mai adesea oțelurile aliate, în special crom-aluminiu, precum și oțelul care conține vanadiu și molibden sunt supuse nitrurării.
Nitrurarea oțelului are loc la t 500 650 C într-un mediu cu amoniac. Peste 400 C începe disocierea amoniacului conform reacţiei NH3 '3H + N. Azotul atomic format difuzează în metal, formând faze azotate. La o temperatură de nitrurare sub 591 C, stratul nitrurat constă din trei faze (Fig.): Μ nitrură de Fe2N, ³ nitrură de Fe4N, ± ferită azotată care conține aproximativ 0,01% azot la temperatura camerei și faza ³, care, ca rezultat al răcirii lente, se descompune la 591 C într-un eutectoid ± + ³ 1. Duritatea stratului nitrurat crește la HV = 1200 (corespunzător la 12 H/m2) și rămâne la încălzire repetată până la 500 600 C, ceea ce asigură un nivel ridicat. rezistenta la uzura a pieselor la temperaturi ridicate.Otelurile nitrurate sunt semnificativ superioare ca rezistenta la uzura otelurilor cementate si calite.Nitrurarea este un proces indelungat, dureaza 20-50 ore pentru a obtine un strat cu o grosime de 0,2 0,4 mm.supus se folosesc nitrurarea, placarea cu cositor (pentru oțelurile de structură) și placarea cu nichel (pentru oțelurile inoxidabile și rezistente la căldură). Duritatea stratului de nitrurare al oțelurilor rezistente la căldură se realizează uneori într-un amestec de amoniac și azot.
Nitrurarea aliajelor de titan se realizează la 850-950 C în azot de înaltă puritate (nitrurarea în amoniac nu este utilizată din cauza fragilității crescute a metalului).

În timpul nitrurării, se formează un strat subțire superior de nitrură și o soluție solidă de azot în ± titan. Adâncimea stratului în 30 h este de 0,08 mm cu o duritate a suprafeței HV = 800 850 (corespunde la 8 8,5 H/m2). Introducerea unor elemente de aliere în aliaj (până la 3% Al, 3 5% Zr etc.) crește viteza de difuzie a azotului, crescând adâncimea stratului nitrurat, iar cromul reduce viteza de difuzie. Nitrurarea aliajelor de titan în azot rarefiat face posibilă obținerea unui strat mai adânc fără o zonă de nitrură fragilă.
Nitrurarea este utilizată pe scară largă în industrie, inclusiv pentru piesele care funcționează la t până la 500 600 C (căptușe de cilindri, arbori cotiți, angrenaje, perechi de supape, piese). echipamente de combustibil si etc.).
Lit.: Minkevich A.N., Tratamentul chimic-termic al metalelor și aliajelor, ed. a II-a, M., 1965: Gulyaev A.P. Metallovedenie, ed. a IV-a, M., 1966.

Încălzirea prin inducție are loc prin plasarea piesei de prelucrat aproape de un conductor de curent electric alternativ numit inductor. Când un curent de înaltă frecvență (HFC) trece prin inductor, se creează un câmp electromagnetic și, dacă un produs metalic este situat în acest câmp, o forță electromotoare este excitată în el, ceea ce determină un curent alternativ de aceeași frecvență ca și curentul inductor pentru a trece prin produs.

Astfel, se induce un efect termic, care determină încălzirea produsului. Puterea termică P, degajată în partea încălzită, va fi egală cu:

unde K este un coeficient care depinde de configurația produsului și de dimensiunea spațiului format între suprafețele produsului și inductor; Iin - puterea curentului; f - frecventa curentului (Hz); r - rezistivitate electrică (Ohm · cm); m - permeabilitatea magnetică (H/E) a oțelului.

Procesul de încălzire prin inducție este influențat semnificativ de un fenomen fizic numit efect de suprafață (piele): curentul este indus în principal în straturile de suprafață, iar la frecvențe înalte densitatea de curent în miezul piesei este scăzută. Adâncimea stratului încălzit este estimată prin formula:

Creșterea frecvenței curentului vă permite să concentrați o putere semnificativă într-un volum mic al părții încălzite. Datorită acestui fapt, se realizează încălzire de mare viteză (până la 500 C / sec).

Parametrii de încălzire prin inducție

Încălzirea prin inducție este caracterizată de trei parametri: puterea specifică, durata încălzirii și frecvența curentului. Puterea specifică este puterea convertită în căldură la 1 cm2 din suprafața metalului încălzit (kW / cm2). Viteza de încălzire a produsului depinde de valoarea puterii specifice: cu cât este mai mare, cu atât încălzirea este mai rapidă.

Timpul de încălzire determină cantitatea totală de energie termică transferată și, prin urmare, temperatura atinsă. De asemenea, este important să se țină cont de frecvența curentului, deoarece adâncimea stratului întărit depinde de aceasta. Frecvența curentului și adâncimea stratului încălzit sunt în relație opusă (a doua formulă). Cu cât frecvența este mai mare, cu atât volumul de metal încălzit este mai mic. Alegând valoarea puterii specifice, durata de încălzire și frecvența curentă, este posibil să variați parametrii finali ai încălzirii prin inducție într-un interval larg - duritatea și adâncimea stratului întărit în timpul călirii sau volumul încălzit la încălzire pentru ștanțare. .

În practică, parametrii de încălzire controlați sunt parametrii electrici ai generatorului de curent (putere, curent, tensiune) și durata de încălzire. Cu ajutorul pirometrelor se poate inregistra si temperatura de incalzire a metalului. Dar mai des nu este nevoie de un control constant al temperaturii, deoarece este selectat modul optim de încălzire, care asigură o calitate constantă a întăririi sau încălzirii HFC. Modul optim de întărire este selectat prin modificarea parametrilor electrici. În acest fel, mai multe părți sunt întărite. În plus, piesele sunt supuse analizelor de laborator cu fixarea durității, microstructurii, distribuției stratului întărit în adâncime și în plan. La subrăcire, se observă ferită reziduală în structura oțelurilor hipoeutectoide; martensita aciculară grosieră apare la supraîncălzire. Semnele de defecte atunci când HDTV-ul este încălzit sunt aceleași ca atunci când tehnologiile clasice tratament termic.

În cazul călirii suprafeței cu HFC, încălzirea se realizează la o temperatură mai mare decât în cazul călirii în vrac convenționale. Acest lucru se datorează a două motive. În primul rând, la o viteză de încălzire foarte mare, temperaturile punctelor critice la care are loc tranziția perlitei la austenită cresc, iar în al doilea rând, această transformare trebuie să aibă timp să se finalizeze într-un timp foarte scurt de încălzire și menținere.

În ciuda faptului că încălzirea în timpul călirii de înaltă frecvență este efectuată la o temperatură mai mare decât în timpul călirii normale, metalul nu se supraîncălzi. Acest lucru se datorează faptului că boabele din oțel pur și simplu nu au timp să crească într-o perioadă foarte scurtă de timp. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, în comparație cu călirea în volum, duritatea după călirea cu HFC este mai mare cu aproximativ 2-3 unități HRC. Acest lucru asigură o rezistență mai mare la uzură și o duritate a suprafeței piesei.

Avantajele stingerii de înaltă frecvență

productivitate ridicată a procesului
ușurința de reglare a grosimii stratului întărit
deformare minimă
absența aproape completă a scalei
capacitatea de a automatiza complet întregul proces
posibilitatea de a plasa o unitate de călire în fluxul de prelucrare.

Cel mai adesea, piesele din oțel carbon cu un conținut de 0,4-0,5% C sunt supuse unei căliri la suprafață de înaltă frecvență.Aceste oțeluri, după călire, au o duritate de suprafață de HRC 55-60. La un conținut mai mare de carbon, există riscul de fisurare din cauza răcirii bruște. Alături de oțel carbon, se mai folosesc crom slab aliat, crom-nichel, crom-siliciu și alte oțeluri.

Echipament pentru efectuarea călirii prin inducție (HFC)

Călirea prin inducție necesită special echipamente tehnologice, care include trei unități principale: o sursă de alimentare - un generator de curenți de înaltă frecvență, un inductor și un dispozitiv pentru piesele mobile din mașină.

Un generator de curent de înaltă frecvență sunt mașini electrice care diferă în principiile fizice ale formării unui curent electric în ele.

Dispozitive electronice care funcționează pe principiul tuburilor electronice care convertesc curentul continuu în curent alternativ de frecvență crescută - generatoare de tuburi.
Dispozitive de electromașină care funcționează pe principiul direcționării curentului electric într-un conductor, deplasându-se într-un câmp magnetic, transformând un curent trifazat de frecvență industrială în curent alternativ de frecvență crescută - generatoare de mașini.
Dispozitive semiconductoare care funcționează pe principiul dispozitivelor cu tiristoare care transformă curentul continuu în curent alternativ de frecvență crescută - convertoare tiristoare (generatoare statice).

Generatoarele de toate tipurile diferă în funcție de frecvența și puterea curentului generat

Tipuri de generator Putere, kW Frecvență, kHz Eficiență

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

Mașină 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

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

Întărirea la suprafață a pieselor mici (ace, contacte, vârfuri de arc) se realizează cu ajutorul generatoarelor de micro-inducție. Frecvența generată de acestea ajunge la 50 MHz, timpul de încălzire pentru călire este de 0,01-0,001 s.

Metode de întărire cu HFC

În funcție de performanța încălzirii, se disting întărirea continuă-secvențială prin inducție și călirea simultană.

Întărire secvențială continuă utilizat pentru piese lungi cu secțiune transversală constantă (arbori, osii, suprafețe plane ale produselor lungi). Partea încălzită se mișcă în inductor. Partea piesei, care se află la un moment dat în zona de influență a inductorului, este încălzită la temperatura de întărire. La ieșirea din inductor, secțiunea intră în zona de răcire prin pulverizare. Dezavantajul acestei metode de încălzire este productivitatea scăzută a procesului. Pentru a crește grosimea stratului întărit, este necesară creșterea duratei de încălzire prin reducerea vitezei de mișcare a piesei în inductor. Întărire simultană presupune o încălzire unică a întregii suprafețe de întărit.

Efect de autocalare după stingere

După terminarea încălzirii, suprafața este răcită printr-un duș sau un jet de apă direct în inductor sau într-un dispozitiv de răcire separat. Această răcire permite stingerea oricărei configurații. Prin măsurarea răcirii și modificarea duratei acesteia, este posibil să se realizeze efectul autocalării în oțel. Acest efect constă în îndepărtarea căldurii acumulate în timpul încălzirii în miezul piesei către suprafață. Cu alte cuvinte, atunci când stratul de suprafață s-a răcit și a suferit o transformare martensitică, o anumită cantitate de energie termică este încă stocată în stratul de sub suprafață, a cărei temperatură poate atinge temperatura scăzută de revenire. După încetarea răcirii, această energie va fi îndepărtată la suprafață din cauza diferenței de temperatură. Acest lucru elimină necesitatea unor operațiuni suplimentare de revenire a oțelului.

Proiectare și fabricare de inductori pentru călirea HFC

Inductorul este realizat din tuburi de cupru prin care trece apa in timpul procesului de incalzire. Acest lucru previne supraîncălzirea și arderea inductoarelor în timpul funcționării. De asemenea, sunt fabricate inductori, combinați cu un dispozitiv de întărire - un pulverizator: pe suprafața interioară a unor astfel de inductori există găuri prin care lichidul de răcire curge către partea încălzită.

Pentru o încălzire uniformă, este necesar să fabricați inductorul astfel încât distanța de la inductor până la toate punctele de pe suprafața produsului să fie aceeași. De obicei, această distanță este de 1,5-3 mm. La stingerea unui produs de formă simplă, această condiție este ușor de îndeplinit. Pentru o întărire uniformă, piesa trebuie mutată și (sau) rotită în inductor. Acest lucru se realizează prin utilizarea unor dispozitive speciale - centre sau mese de întărire.

Dezvoltarea designului inductorului presupune, în primul rând, determinarea formei acestuia. În acest caz, ele sunt respinse din forma și dimensiunile produsului întărit și din metoda de întărire. În plus, la fabricarea inductorilor, se ia în considerare natura mișcării piesei în raport cu inductorul. Se iau în considerare și economia și performanța de încălzire.

Răcirea pieselor poate fi utilizată în trei moduri: pulverizare cu apă, curgere de apă, imersie parțială într-un mediu de stingere. Răcirea dușului poate fi efectuată atât în inductori-pulverizatoare, cât și în camere speciale de călire. Răcirea printr-un flux permite crearea unei suprapresiuni de ordinul a 1 atm, ceea ce contribuie la o răcire mai uniformă a piesei. Pentru a asigura o răcire intensivă și uniformă, este necesar ca apa să se deplaseze de-a lungul suprafeței răcite cu o viteză de 5-30 m/s.

Încălzirea prin inducție este o metodă de încălzire fără contact prin curenți de înaltă frecvență (RFH - încălzire prin radiofrecvență) a materialelor conductoare de electricitate.

Descrierea metodei.

Încălzirea prin inducție este încălzirea materialelor prin curenți electrici care sunt induși de un câmp magnetic alternativ. În consecință, aceasta este încălzirea produselor din materiale conductoare (conductoare) de către câmpul magnetic al inductorilor (surse ale unui câmp magnetic alternant). Încălzirea prin inducție se realizează după cum urmează. O piesă de prelucrat conductoare electric (metal, grafit) este plasată într-un așa-numit inductor, care este una sau mai multe spire de sârmă (cel mai adesea cupru). Curenți puternici de diferite frecvențe (de la zece Hz la câțiva MHz) sunt induși în inductor cu ajutorul unui generator special, în urma căruia apare un câmp electromagnetic în jurul inductorului. Câmpul electromagnetic induce curenți turbionari în piesa de prelucrat. Curenții turbionari încălzesc piesa de prelucrat sub influența căldurii Joule (vezi legea Joule-Lenz).

Sistemul inductor al piesei de prelucrat este un transformator fără miez în care inductorul este înfășurarea primară. Piesa de prelucrat este o înfășurare secundară scurtcircuitată. Fluxul magnetic dintre înfășurări este închis în aer.

La o frecvență înaltă, curenții turbionari sunt deplasați de câmpul magnetic format de aceștia în straturile subțiri ale suprafeței piesei de prelucrat Δ (efect de suprafață), drept urmare densitatea lor crește brusc, iar piesa de prelucrat se încălzește. Straturile metalice subiacente sunt încălzite datorită conductivității termice. Nu curentul este important, ci densitatea mare de curent. În stratul de piele Δ, densitatea de curent scade cu un factor de e în raport cu densitatea de curent de pe suprafața piesei de prelucrat, în timp ce 86,4% din căldură este eliberată în stratul de piele (din degajarea totală de căldură. Adâncimea pielii. stratul depinde de frecvența radiației: cu cât frecvența este mai mare, cu atât stratul de piele este mai subțire. Depinde și de permeabilitatea magnetică relativă μ a materialului piesei de prelucrat.

Pentru fier, cobalt, nichel și aliaje magnetice la temperaturi sub punctul Curie μ are o valoare de la câteva sute la zeci de mii. Pentru alte materiale (topite, metale neferoase, eutectice lichide cu punct de topire scăzut, grafit, electroliți, ceramică conductoare de electricitate etc.) μ este aproximativ egal cu unitatea.

De exemplu, la o frecvență de 2 MHz, adâncimea stratului de piele pentru cupru este de aproximativ 0,25 mm, pentru fier ≈ 0,001 mm.

Inductorul devine foarte fierbinte în timpul funcționării, deoarece își absoarbe propria radiație. În plus, absoarbe radiația de căldură de la o piesa de prelucrat fierbinte. Inductoarele sunt fabricate din tuburi de cupru răcite cu apă. Apa este furnizată prin aspirație - aceasta asigură siguranța în caz de ardere sau altă depresurizare a inductorului.

Aplicație:
Topirea, lipirea și sudarea metalelor ultrapure fără contact.
Obținerea de prototipuri de aliaje.
Îndoirea și tratarea termică a pieselor mașinii.
Fabricarea de bijuterii.
Prelucrarea pieselor mici care pot fi deteriorate de încălzirea cu flacără sau arc.
Întărirea suprafeței.
Călirea și tratarea termică a pieselor complexe.
Dezinfectarea instrumentelor medicale.

Avantaje.

Încălzirea sau topirea cu viteză mare a oricărui material conductiv electric.

Încălzirea este posibilă în atmosferă de gaz protectoare, în mediu oxidant (sau reducător), într-un lichid neconductor, în vid.

Încălzirea prin pereții unei camere de protecție din sticlă, ciment, plastic, lemn - aceste materiale absorb radiațiile electromagnetice foarte slab și rămân reci în timpul funcționării instalației. Se încălzește numai materialul electric conductor - metal (inclusiv topit), carbon, ceramică conductoare, electroliți, metale lichide etc.

Datorită forțelor MHD apărute, metalul lichid este amestecat intens, până la menținerea în suspensie în aer sau gaz de protecție - așa se obțin aliaje ultrapure în cantități mici (topirea prin levitare, topirea într-un creuzet electromagnetic).

Deoarece încălzirea se realizează cu ajutorul radiației electromagnetice, nu există nicio contaminare a piesei de prelucrat de către produsele arderii pistolului în cazul încălzirii cu flacără cu gaz sau de materialul electrodului în cazul încălzirii cu arc. Plasarea probelor într-o atmosferă de gaz inert și de mare vitezăîncălzirea va elimina formarea de calcar.

Ușurință în utilizare datorită dimensiunii reduse a inductorului.

Inductorul poate fi realizat dintr-o formă specială - aceasta va permite încălzirea uniformă a părților unei configurații complexe pe întreaga suprafață, fără a duce la deformarea sau neîncălzirea locală a acestora.

Încălzirea locală și selectivă este ușoară.

Deoarece încălzirea este cea mai intensă în straturile superioare subțiri ale piesei de prelucrat, iar straturile de dedesubt sunt încălzite mai ușor datorită conductivității termice, metoda este ideală pentru întărirea suprafeței pieselor (miezul rămâne vâscos).

Automatizare ușoară a echipamentelor - cicluri de încălzire și răcire, control și întreținere a temperaturii, furnizare și îndepărtare a pieselor de prelucrat.

Instalatii de incalzire cu inductie:

În instalațiile cu o frecvență de funcționare de până la 300 kHz, invertoarele sunt utilizate pe ansambluri IGBT sau tranzistoare MOSFET. Astfel de instalații sunt proiectate pentru încălzirea pieselor mari. Pentru încălzirea pieselor mici se folosesc frecvențe înalte (până la 5 MHz, gama undelor medii și scurte), instalațiile de înaltă frecvență sunt construite pe tuburi electronice.

De asemenea, pentru încălzirea pieselor mici, se construiesc instalații de frecvență crescută pe tranzistoare MOSFET pentru frecvențe de funcționare de până la 1,7 MHz. Controlul tranzistorilor și protejarea lor la frecvențe mai înalte prezintă anumite dificultăți, prin urmare, setările de frecvență mai mare sunt încă destul de costisitoare.

Un inductor pentru încălzirea pieselor mici are o dimensiune mică și o inductanță scăzută, ceea ce duce la o scădere a factorului de calitate al circuitului oscilant de funcționare la frecvențe joase și o scădere a eficienței și, de asemenea, prezintă un pericol pentru oscilatorul principal (factorul de calitate al circuitului oscilant este proporțional cu L/C, un circuit oscilant cu un factor de calitate scăzut este prea bun „Pompat” cu energie, formează un scurtcircuit în inductor și dezactivează oscilatorul principal). Pentru a crește factorul de calitate al circuitului oscilator, se folosesc două moduri:
- o creștere a frecvenței de operare, ceea ce duce la complicarea și creșterea costului instalației;
- utilizarea inserţiilor feromagnetice în inductor; lipirea inductorului cu panouri din material feromagnetic.

Deoarece inductorul funcționează cel mai eficient la frecvențe înalte, încălzirea prin inducție a primit aplicație industrială după dezvoltarea și începerea producției de lămpi puternice generatoare. Înainte de Primul Război Mondial, încălzirea prin inducție era de utilizare limitată. La acea vreme, ca generatoare erau folosite generatoare de mașini de frecvență crescută (lucrarea lui V.P. Vologdin) sau instalații de descărcare cu scântei.

Circuitul generator poate fi, în principiu, orice (multivibrator, generator RC, generator cu excitație independentă, diverse generatoare de relaxare), funcționând la o sarcină sub formă de inductor și având putere suficientă. De asemenea, este necesar ca frecvența de vibrație să fie suficient de mare.

De exemplu, pentru a „taia” un fir de otel cu diametrul de 4 mm in cateva secunde este necesara o putere oscilatoare de cel putin 2 kW la o frecventa de minim 300 kHz.

Alegeți o schemă conform urmatoarele criterii: fiabilitate; stabilitatea fluctuațiilor; stabilitatea puterii eliberate în piesa de prelucrat; ușurință de fabricație; ușurință de personalizare; numărul minim de piese pentru a reduce costurile; utilizarea unor piese care împreună dau o reducere a greutății și dimensiunilor etc.

Timp de multe decenii, un inductiv în trei puncte a fost folosit ca generator de oscilații de înaltă frecvență (generator Hartley, generator cu feedback autotransformator, circuit pe un divizor de tensiune în buclă inductivă). Acesta este un circuit autoexcitat de alimentare paralelă a anodului și un circuit selectiv de frecvență realizat pe un circuit oscilant. A fost folosit cu succes și continuă să fie folosit în laboratoare, ateliere de bijuterii, întreprinderile industriale cât şi în practica amatorilor. De exemplu, în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, pe astfel de instalații a fost efectuată întărirea suprafeței rolelor tancului T-34.

Dezavantajele celor trei puncte:

Eficiență scăzută (mai puțin de 40% atunci când utilizați o lampă).

O abatere puternică de frecvență în momentul încălzirii pieselor din materiale magnetice deasupra punctului Curie (≈700C) (modificări μ), care modifică adâncimea stratului de piele și schimbă în mod imprevizibil modul de tratament termic. Atunci când se tratează termic piesele critice, acest lucru poate fi inacceptabil. De asemenea, televizoarele puternice ar trebui să funcționeze într-o gamă restrânsă de frecvențe permise de Rossvyazokhrankultura, deoarece cu ecranare slabă sunt de fapt transmițătoare radio și pot interfera cu transmisiile de televiziune și radio, serviciile de coastă și de salvare.

La schimbarea pieselor de prelucrat (de exemplu, una mai mică cu una mai mare), inductanța sistemului inductor-piesă de prelucrat se modifică, ceea ce duce și la o modificare a frecvenței și adâncimii stratului de piele.

La trecerea de la inductoarele cu o singură tură la cele cu mai multe ture, la altele mai mari sau mai mici, se modifică și frecvența.

Sub conducerea lui Babat, Lozinsky și alți oameni de știință, au fost dezvoltate circuite generatoare cu două și trei circuite care au o eficiență mai mare (până la 70%), precum și mențin mai bine frecvența de funcționare. Principiul lor de funcționare este următorul. Datorită utilizării circuitelor cuplate și slăbirii conexiunii dintre ele, o modificare a inductanței circuitului de lucru nu implică o schimbare puternică a frecvenței circuitului de setare a frecvenței. Transmițătoarele radio sunt proiectate după același principiu.

Generatoarele TVF moderne sunt invertoare bazate pe ansambluri IGBT sau tranzistoare MOSFET puternice, realizate de obicei într-o schemă de punte sau semipunte. Funcționează la frecvențe de până la 500 kHz. Porțile tranzistoarelor sunt deschise folosind un sistem de control cu microcontroler. Sistemul de control, în funcție de sarcina la îndemână, vă permite să țineți automat

A) frecventa constanta
b) putere constantă eliberată în piesa de prelucrat
c) cea mai mare eficienţă posibilă.

De exemplu, atunci când un material magnetic este încălzit deasupra punctului Curie, grosimea stratului de piele crește brusc, densitatea curentului scade și piesa de prelucrat începe să se încălzească mai rău. De asemenea, proprietățile magnetice ale materialului dispar și procesul de inversare a magnetizării se oprește - piesa de prelucrat începe să se încălzească mai rău, rezistența la sarcină scade brusc - acest lucru poate duce la „separarea” generatorului și defectarea acestuia. Sistemul de control monitorizează trecerea prin punctul Curie și crește automat frecvența atunci când sarcina este redusă brusc (sau scade puterea).

Remarci.

Inductorul trebuie poziționat cât mai aproape de piesa de prelucrat. Acest lucru nu numai că crește densitatea câmpului electromagnetic din apropierea piesei de prelucrat (proporțional cu pătratul distanței), dar crește și factorul de putere Cos (φ).

Creșterea frecvenței scade dramatic factorul de putere (proporțional cu cubul frecvenței).

Când materialele magnetice sunt încălzite, căldură suplimentară este de asemenea eliberată datorită inversării magnetizării; încălzirea lor până la punctul Curie este mult mai eficientă.

La calcularea inductorului, este necesar să se țină cont de inductanța magistralelor care alimentează inductorul, care poate fi mult mai mare decât inductanța inductorului în sine (dacă inductorul este realizat sub forma unei spire de diametru mic sau chiar o parte a unei viraj - un arc).

Există două cazuri de rezonanță în circuitele oscilatoare: rezonanța de tensiune și rezonanța curentului.
Circuit oscilator paralel - rezonanță curentă.
În acest caz, tensiunea de pe bobină și de pe condensator este aceeași cu cea a generatorului. La rezonanță, rezistența buclei dintre punctele de ramificare devine maximă, iar curentul (I total) prin rezistența de sarcină Rн va fi minim (curentul din interiorul buclei I-1L și I-2c este mai mare decât curentul generatorului).

În mod ideal, impedanța buclei este infinită - circuitul nu atrage curent de la sursă. Când frecvența generatorului se schimbă în oricare direcție față de frecvența de rezonanță, rezistența totală a circuitului scade și curentul de linie (I total) crește.

Circuit oscilator serial - rezonanță de tensiune.

Caracteristica principală a unui circuit rezonant în serie este că impedanța sa este minimă la rezonanță. (ZL + ZC - minim). Când frecvența este reglată la o valoare mai mare decât sau sub frecvența de rezonanță, impedanța crește.
Ieșire:
Într-un circuit paralel la rezonanță, curentul prin bornele circuitului este 0, iar tensiunea este maximă.
Într-un circuit în serie, dimpotrivă, tensiunea tinde spre zero, iar curentul este maxim.

Articolul a fost preluat de pe site-ul http://dic.academic.ru/ și reluat într-un text mai ușor de înțeles pentru cititor de către compania Prominductor LLC.

Instalație de stingere pentru încălzire t.V. h. constă dintr-un generator așa-numit. h.,

un transformator coborâtor, bănci de condensatoare, un inductor, o mașină unealtă (uneori mașina este înlocuită cu un dispozitiv pentru antrenarea unei piese sau a unui inductor) și echipamente care asigură un serviciu auxiliar (releu de timp, releu de control al alimentării cu lichid de stingere, semnalizare, dispozitive de blocare și reglare).

În instalaţiile avute în vedere, astfel generatoare t.v.ch. la frecvențe medii (500-10000 Hz), generatoare de mașini și, recent, convertoare statice de tip tiristor; la frecvențe înalte (60.000 Hz și mai sus) generatoare de tuburi. Un tip promițător de generatoare sunt convertoarele de ioni, așa-numitele generatoare de excitron. Acestea vă permit să mențineți pierderile de energie la minimum.

În fig. 5 prezintă o diagramă a unei instalații cu un generator de mașină. Cu excepția generatorului mașinii 2 si motor 3 cu excitatorul 1, instalația conține un transformator descendente 4, bănci de condensatoare 6 și inductor 5. Transformatorul scade tensiunea la un sigur (30-50 V) și în același timp crește puterea curentului de 25-30 de ori, aducând-o la 5000-8000 A.

Poza 5 Poza 6

Tabelul 1 Tipuri și modele de inductori

În fig. 6 prezintă un exemplu de întărire cu un inductor cu mai multe spire. Călirea se efectuează după cum urmează:

Piesa este plasată în interiorul unui inductor staționar. Odată cu lansarea aparatului HDTV, piesa începe să se rotească în jurul axei sale și în același timp se încălzește, apoi, cu ajutorul controlului automat, lichidul (apa) este furnizat și se răcește. Întregul proces durează de la 30-45 de secunde.

Călirea cu HFC este un tip de tratament termic al metalului, în urma căruia duritatea crește semnificativ, iar materialul își pierde ductilitatea. Diferența dintre întărirea cu HFC și alte metode de întărire constă în faptul că încălzirea se realizează cu ajutorul special instalatii HDTV care acţionează asupra piesei de călit cu curenţi de înaltă frecvenţă. Călirea cu HFC are multe avantaje, principalul fiind controlul total asupra încălzirii. Utilizarea acestor complexe de întărire poate îmbunătăți semnificativ calitatea produselor, deoarece procesul de întărire se desfășoară într-un mod complet automat, munca operatorului constă doar în asigurarea arborelui și începerea ciclului de funcționare a mașinii.

5.1 Avantajele complexelor de întărire prin inducție (instalații de încălzire prin inducție):

Întărirea cu HFC poate fi realizată cu o precizie de 0,1 mm

Oferind o încălzire uniformă, călirea prin inducție vă permite să obțineți o distribuție ideală a durității pe toată lungimea arborelui

Duritatea ridicată a călirii HFC este obținută prin utilizarea inductoarelor speciale cu conducte de apă, care răcesc arborele imediat după încălzire.

Echipamentele de călire HFC (cuptoare de călire) sunt selectate sau fabricate în strictă conformitate cu specificațiile tehnice.

6.Detartrarea mașinilor de sablare

La mașinile de sablare, piesele sunt curățate de calcar cu un jet de fontă sau oțel. Jetul este creat de aer comprimat cu o presiune de 0,3-0,5 MPa (granulație pneumatică) sau roți cu rotor cu rotație rapidă (curățare mecanică cu palete de împușcare).

La sablare pneumaticăîn instalaţii se poate folosi atât nisip împuşcat, cât şi nisip cuarţos. Totuși, în acest din urmă caz, se formează o cantitate mare de praf, ajungând la 5-10% din masa pieselor de curățat. Intrând în plămânii personalului de întreținere, praful de cuarț provoacă o boală profesională - silicoza. Prin urmare, această metodă este utilizată în cazuri excepționale. La sablare, presiunea aerului comprimat ar trebui să fie de 0,5-0,6 MPa. Golul de fontă se face prin turnarea fierului lichid în apă prin pulverizarea unui curent de fontă cu aer comprimat, urmată de sortarea pe site. Golul trebuie sa aiba structura din fonta alba cu duritatea de 500 HB, dimensiunile sale fiind in intervalul 0,5-2 mm. Consumul de împușcături de fontă este de numai 0,05-0,1% din masa pieselor. La curățarea cu împușcătură se obține o suprafață mai curată a piesei, se realizează o productivitate mai mare a dispozitivelor și se asigură condiții de lucru mai bune decât la curățarea cu nisip. Pentru a proteja atmosfera ambientală de praf, mașinile de sablare sunt echipate cu hote închise, cu ventilație de evacuare îmbunătățită. Conform standardelor sanitare, concentrația maximă admisă de praf nu trebuie să depășească 2 mg/m3. Transportul împuşcăturii în instalaţii moderne este complet mecanizat.

Partea principală a instalației pneumatice este o mașină de sablare, care poate fi prin injecție și gravitație. Cea mai simplă mașină de sablare cu injecție cu o singură cameră (Fig. 7) este un cilindru 4, cu o pâlnie pentru împușcat în partea de sus, închisă ermetic cu un capac 5. În partea de jos, cilindrul se termină cu o pâlnie, deschiderea din care duce la camera de amestecare 2. Lovitura este alimentată de o clapă rotativă 3. Aerul comprimat este furnizat în camera de amestec prin supapa 1, care captează împușcătura și o transportă printr-un furtun flexibil 7 și o duză. 6 pentru detalii. Golul este sub presiunea aerului comprimat până când expiră din duză, ceea ce mărește eficiența jetului abraziv. În aparatul cu design cu o singură cameră descris, aerul comprimat trebuie oprit temporar atunci când este completat cu împușcătură.