Härdning av metaller med högfrekventa strömmar. HFC -utrustning för stålhärdning

Högfrekvensströmmen genereras i installationen på grund av induktorn och tillåter uppvärmning av produkten placerad i omedelbar närhet av induktorn. Induktionsmaskinen är idealisk för härdning av metallprodukter. Det är i HDTV -installationen som du tydligt kan programmera: det erforderliga djupet av värmeinträngning, härdningstid, uppvärmningstemperatur och kylprocess.

För första gången användes induktionsutrustning för härdning efter förslag från V.P. Volodin 1923. Efter långa försök och tester har HFC -värme använts för stålhärdning sedan 1935. HFC -installationer för härdning är det överlägset mest produktiva sättet att värmebehandla metallprodukter.

Varför en induktionsmaskin är bättre lämpad för härdning

HFC -härdning av metalldelar utförs för att öka motståndet hos det övre lagret av produkten mot mekanisk skada, medan arbetsstyckets mitt har en ökad viskositet. Det är viktigt att notera att kärnan i produkten förblir helt oförändrad under HFC -härdning.
Induktionsinstallationen har många mycket viktiga fördelar i jämförelse med alternativa typer av uppvärmning: om tidigare HFC -installationer var mer besvärliga och obekväma, har nu denna nackdel korrigerats och utrustningen har blivit universell för värmebehandling av metallprodukter.

Induktionsutrustning fördelar

En av nackdelarna med en induktionshärdande enhet är omöjligheten att bearbeta vissa produkter med en komplex form.

Varianter av metallhärdning

Det finns flera typer av metallhärdning. För vissa produkter är det tillräckligt att värma metallen och omedelbart kyla den, medan för andra är det nödvändigt att hålla den vid en viss temperatur.
Det finns följande typer av härdning:

  • Stationär härdning: används vanligtvis för delar med en liten plan yta. Positionen för delen och induktorn förblir oförändrad när denna härdningsmetod används.
  • Kontinuerlig sekventiell härdning: används för att härda cylindriska eller platta produkter. Med kontinuerlig sekventiell härdning kan delen röra sig under induktorn eller behålla sin position oförändrad.
  • Tangentiell härdning av produkter: utmärkt för bearbetning av små cylindriska delar. Tangentiell kontinuerlig sekventiell härdning roterar produkten en gång under hela värmebehandlingsprocessen.
  • HFC-enheten för härdning är en utrustning som kan producera en produkts härdning av hög kvalitet och samtidigt spara produktionsresurser.

Enligt överenskommelse är värmebehandling och härdning av metall- och ståldelar med dimensioner större än i denna tabell möjlig.

Värmebehandling (värmebehandling av stål) av metaller och legeringar i Moskva är en tjänst som vår anläggning tillhandahåller sina kunder. Vi har all nödvändig utrustning som drivs av kvalificerade specialister. Vi utför alla beställningar med hög kvalitet och i tid. Vi tar också emot och utför order för värmebehandling av stål och högfrekvent ström som kommer till oss och från andra regioner i Ryssland.

De viktigaste typerna av värmebehandling av stål


Glödgning av första sorten:

Diffusionsglödgning av första sorten (homogenisering) - Snabb uppvärmning upp till t 1423 K, lång hållbarhet och efterföljande långsam kylning. Justering av kemisk inhomogenitet av materialet i storformade legerade stålgjutningar

Omkristallisationsglödgning av det första slaget - Uppvärmning till en temperatur på 873-973 K, lång hållbarhet och efterföljande långsam kylning. Det finns en minskning av hårdheten och en ökning av plasticiteten efter kall deformation (bearbetning är interoperativ)

Glödgning av det första slaget, minskning av stress - Uppvärmning till en temperatur på 473-673 K och efterföljande långsam kylning. Det tar bort restspänningar efter gjutning, svetsning, plastisk deformation eller bearbetning.

Typ II glödgning:

Komplett glödgning av typ II - Uppvärmning till en temperatur över Ac3 -punkten med 20-30 K, hållning och efterföljande kylning. Det finns en minskning av hårdheten, förbättrad bearbetbarhet, avlägsnande av inre spänningar i hypoeutektoid- och eutektoidstål före härdning (se anmärkning till tabellen)

Glödgning av II -slaget är ofullständig - Uppvärmning till en temperatur mellan punkterna Ac1 och Ac3, hållning och efterföljande kylning. Det finns en minskning av hårdheten, förbättrad bearbetbarhet, avlägsnande av inre spänningar i hypereutektoidstål före härdning

Typ II isotermisk glödgning - Uppvärmning upp till en temperatur på 30-50 K över Ac3 -punkten (för hypereutektoidstål) eller över Ac1 -punkten (för hypereutektoidstål), hållning och efterföljande stegvis kylning. Accelererad bearbetning av små valsade produkter eller smide av legering och högkolstål för att minska hårdheten, förbättra bearbetbarheten, lindra inre spänning

Sfäroidiserande glödgning av typ II - Uppvärmning till en temperatur över Ac1 -punkten med 10-25 K, hållning och efterföljande stegvis kylning. Det finns en minskning av hårdheten, en förbättring av bearbetbarheten, en eliminering av inre spänningar i verktygsstålet före härdning, en ökning av duktiliteten hos låglegerade och medelstora kolstål före kall deformation

Ljusglödgning av typ II - Uppvärmning i en kontrollerad miljö till en temperatur över Ac3 -punkten med 20-30 K, hållning och efterföljande kylning i en kontrollerad miljö. Får skydd av stålytan mot oxidation och avkolning

Glödgning av det andra slaget Normalisering (normaliseringsglödgning) - Uppvärmning till en temperatur över Ac3 -punkten med 30-50 K, hållning och efterföljande kylning i lugn luft. Det finns en korrigering av strukturen för uppvärmt stål, avlägsnande av inre spänningar i konstruktionsstålsdelar och förbättring av deras bearbetbarhet, en ökning av djupet av härdbarhet av verktyg. stål före härdning

Härdning:

Kontinuerlig fullkylning - Uppvärmning till en temperatur över Ac3 -punkten med 30-50 K, hållning och efterföljande skarp kylning. Erhåller (i kombination med härdning) hög hårdhet och slitstyrka hos delar av hypoeutektoid och eutektoidstål

Släckning ofullständig - Uppvärmning till en temperatur mellan punkterna Ac1 och Ac3, hållning och efterföljande skarp kylning. Erhåller (i kombination med härdning) hög hårdhet och slitstyrka hos delar av hypereutektoidstål

Intermittent härdning - Uppvärmning upp till t över Ac3 -punkten med 30-50 K (för hypoeutektoid- och eutektoidstål) eller mellan Ac1- och Ac3 -punkterna (för hypereutektoidstål), håll och efterföljande kylning i vatten och sedan i olja. Minskar kvarvarande påfrestningar och påfrestningar i högkolhaltiga verktygsstålsdelar

Isotermisk släckning - Uppvärmning till en temperatur över Ac3 -punkten med 30-50 K, hållning och efterföljande kylning i smälta salter och sedan i luft. Får uppnå minimal deformation (vridning), ökad smidighet, uthållighetsgräns och motstånd mot böjning av delar av legerat verktygsstål

Steghärdning - Samma (skiljer sig från isotermisk härdning vid en kortare uppehållstid för delen i kylmediet). Minskar påfrestningar, påfrestningar och förhindrar sprickbildning i små verktygsverktyg i kolstål samt större legeringsverktygsstål och HSS -verktyg

Ythärdning - Uppvärmning med elektrisk ström eller gaslåga från produktens ytskikt till släckande t, följt av snabb kylning av det uppvärmda skiktet. Det ökar ythårdheten till ett visst djup, slitstyrka och ökad uthållighet av maskindelar och verktyg

Självhärdande släckning-Uppvärmning till en temperatur över Ac3-punkten med 30-50 K, hållning och efterföljande ofullständig kylning. Värme kvarhållen inuti delen ger härdning av det härdade yttre lagret

Släckning med kallbehandling-Djupkylning efter kylning till en temperatur på 253-193 K. Det ökar hårdheten och erhåller stabila dimensioner av delar från höglegerat stål

Släckning med kylning - Innan nedsänkning i ett kylmedium kyls uppvärmda delar i luft under en tid eller förvaras i en termostat med reducerad t. Det finns en minskning av värmebehandlingscykeln för stål (används vanligtvis efter förkolning).

Lätt härdning - Uppvärmning i en kontrollerad miljö till en temperatur över Ac3 -punkten med 20-30 K, hållande och efterföljande kylning i en kontrollerad miljö. Uppstår skydd mot oxidation och avkolning av komplexa delar av formar, formar och fixturer som inte utsätts för slipning

Semester låg - Uppvärmning i temperaturområdet 423-523 K och efterföljande accelererad kylning. Det finns en frigöring av inre spänningar och en minskning av skörheten i skär- och mätverktygen efter ythärdning; för fallhärdade delar efter härdning

Genomsnittlig semester - Uppvärmning i intervallet t = 623-773 K och efterföljande långsam eller accelererad kylning. Det finns en ökning av den elastiska gränsen för fjädrar, fjädrar och andra elastiska element

Semester hög - Uppvärmning i temperaturintervallet 773-953 K och efterföljande långsam eller snabb kylning. Förekommer Ger hög duktilitet hos konstruktionsstål, som regel under termisk förbättring

Termisk förbättring - Släckning och efterföljande högt temperering. Fullständig avlägsnande av kvarvarande spänningar sker. Tillhandahåller en kombination av hög hållfasthet och formbarhet under den slutliga värmebehandlingen av konstruktionsstål som arbetar under stötar och vibrationer

Termomekanisk behandling - Uppvärmning, snabb kylning till 673-773 K, multipel plastisk deformation, släckning och härdning. Tillhandahållande av valsade produkter och delar av enkel form som inte är svetsade, ökad hållfasthet jämfört med styrkan som erhålls genom konventionell värmebehandling

Åldrande - Uppvärmning och lång exponering vid förhöjda temperaturer. Det finns en stabilisering av dimensionerna på delar och verktyg

Förkolning - Mättnad av ytskiktet av mjukt stål med kol (förkolning). Det följs av en efterföljande härdning med låg härdning. Djupet på det cementerade skiktet är 0,5-2 mm. Det ger produkten en hög ythårdhet samtidigt som den behåller en viskös kärna. Kol- eller legeringsstål med ett kolinnehåll utsätts för cementering: för små och medelstora produkter 0,08-0,15%, för större 0,15-0,5%. Kugghjul, kolvpinnar etc. utsätts för cementering.

Cyanidation-Termokemisk behandling av stålprodukter i en lösning av cyanidsalter vid en temperatur på 820. Ytskiktet av stål är mättat med kol och kväve (lager 0,15-0,3 mm.) Stål med låg kolhalt genomgår cyanid, vilket resulterar i att , tillsammans med en fast yta, har produkten en viskös kärna. Sådana produkter kännetecknas av hög slitstyrka och stöttålighet.

Nitrering (nitrering) - Kvävemättnad av ytskiktet av stålprodukter till ett djup av 0,2-0,3 mm. Ger en hög ythårdhet, ökat motståndskraft mot nötning och korrosion. Mätare, kugghjul, axeltidningar etc. utsätts för nitrering.

Kall behandling - Kyld efter kylning till minusgrader. Det är en förändring i den inre strukturen hos härdade stål. Den används för verktygsstål, härdade produkter, några höglegerade stål.

METALER VÄRMEBEHANDLING (VÄRMEBEHANDLING), en viss tidscykel för uppvärmning och kylning, som metaller utsätts för att ändra sina fysiska egenskaper. Värmebehandling i ordets vanliga bemärkelse utförs vid temperaturer under smältpunkten. Smält- och gjutprocesser som har en betydande effekt på metallens egenskaper ingår inte i detta koncept. Förändringar i fysiska egenskaper som orsakas av värmebehandling beror på förändringar i den inre strukturen och kemiska samband som uppstår i det fasta materialet. Värmebehandlingscykler är olika kombinationer av uppvärmning, hållning vid en viss temperatur och snabb eller långsam kylning, motsvarande de strukturella och kemiska förändringar som måste orsakas.

Granulär struktur av metaller. Varje metall består vanligtvis av många kristaller i kontakt med varandra (kallade korn), vanligtvis mikroskopiska i storlek, men ibland synliga för blotta ögat. Atomer inuti varje korn är ordnade på ett sådant sätt att de bildar ett vanligt tredimensionellt geometriskt gitter. Typen av gitter, kallad kristallstruktur, är en egenskap hos materialet och kan bestämmas med röntgendiffraktionsanalysmetoder. Rätt placering av atomer bevaras i hela spannmålen, förutom små kränkningar, till exempel enskilda gitterplatser som av misstag visar sig vara lediga. Alla korn har samma kristallstruktur, men är i regel orienterade olika i rymden. Därför, vid gränsen för två korn, är atomer alltid mindre ordnade än inuti dem. Detta förklarar i synnerhet att spannmålsgränserna är lättare att etsa med kemiska reagenser. En polerad plan metallyta som behandlats med en lämplig etsare uppvisar vanligtvis ett tydligt gränsmönster. Ett materials fysikaliska egenskaper bestäms av egenskaperna hos enskilda korn, deras effekt på varandra och egenskaperna hos korngränser. Egenskaperna hos ett metalliskt material är kritiskt beroende av kornens storlek, form och orientering, och syftet med värmebehandling är att kontrollera dessa faktorer.

Atomprocesser under värmebehandling. När temperaturen på ett fast kristallint material stiger blir det lättare för dess atomer att röra sig från ett ställe i kristallgitteret till ett annat. Det är på denna diffusion av atomer som värmebehandling är baserad. Den mest effektiva mekanismen för förflyttning av atomer i ett kristallgitter kan betraktas som rörelsen av lediga gitterplatser, som alltid finns i vilken kristall som helst. Vid förhöjda temperaturer, på grund av en ökning av diffusionshastigheten, accelereras processen för övergången av en jämviktsstruktur av ett ämne till en jämvikt. Temperaturen vid vilken diffusionshastigheten märkbart ökar är inte densamma för olika metaller. Det är vanligtvis högre för metaller med hög smältpunkt. I volfram, med dess smältpunkt lika med 3387 C, sker omkristallisation inte ens med röd värme, medan värmebehandling av aluminiumlegeringar smälter vid låga temperaturer, i vissa fall är det möjligt att utföra vid rumstemperatur.

I många fall innebär värmebehandling en mycket snabb kylning, kallad släckning, för att bevara strukturen som bildas vid förhöjd temperatur. Även om en sådan struktur strikt sett inte kan anses vara termodynamiskt stabil vid rumstemperatur, är den i praktiken ganska stabil på grund av den låga diffusionshastigheten. Många användbara legeringar har denna "metastabila" struktur.

De förändringar som orsakas av värmebehandling kan vara av två huvudtyper. För det första, både i rena metaller och i legeringar, är förändringar som bara påverkar den fysiska strukturen möjliga. Dessa kan vara förändringar i materialets spänningstillstånd, förändringar i storlek, form, kristallstruktur och orientering av dess kristallkorn. För det andra kan metallens kemiska struktur också förändras. Detta kan uttryckas i utjämning av inhomogeniteter i kompositionen och bildning av fällningar från en annan fas, i interaktion med den omgivande atmosfären, skapad för att rena metallen eller ge den specifika ytegenskaper. Ändringar av båda typerna kan ske samtidigt.

Avlastning av stress. Kall deformation ökar hårdheten och sprödheten hos de flesta metaller. Ibland är denna "stamhärdning" önskvärd. Icke-järnmetaller och deras legeringar ges vanligtvis en viss hårdhet genom kallvalsning. Mjukt stål är också ofta kallbearbetat. Högkolstål som har kallvalsats eller kallt dragits till den ökade hållfastheten som krävs, till exempel för tillverkning av fjädrar, utsätts vanligtvis för spänningsavlastande glödgning, uppvärmd till en relativt låg temperatur, vid vilken materialet förblir nästan lika hårt som innan, men försvinner i det. inhomogenitet i fördelningen av inre spänningar. Detta minskar tendensen till sprickbildning, särskilt i korrosiva miljöer. Sådan spänningsavlastning uppstår som regel på grund av lokalt plastflöde i materialet, vilket inte leder till förändringar i den övergripande strukturen.

Omkristallisation. Med olika metoder för metallformning genom tryck krävs det ofta att kraftigt ändra formen på arbetsstycket. Om formningen ska utföras i kallt tillstånd (som ofta dikteras av praktiska överväganden), måste processen brytas ner i ett antal steg, med omkristallisation emellan. Efter det första deformationssteget, när materialet härdas i en sådan utsträckning att ytterligare deformation kan leda till sprickbildning, upphettas arbetsstycket till en temperatur över spänningsavlastningens glödgningstemperatur och hålls för omkristallisation. På grund av snabb diffusion vid denna temperatur uppstår en helt ny struktur på grund av atomarrangemang. Nya korn börjar växa inuti kornstrukturen i det deformerade materialet, som med tiden helt ersätter det. Först bildas små nya korn på de platser där den gamla strukturen störs mest, nämligen vid de gamla spannmålsgränserna. Vid ytterligare glödgning arrangeras atomerna i den deformerade strukturen så att de också blir en del av nya korn, som växer och så småningom absorberar hela den gamla strukturen. Arbetsstycket behåller sin tidigare form, men det är nu tillverkat av ett mjukt, spänningsfritt material som kan utsättas för en ny deformationscykel. Denna process kan upprepas flera gånger om det krävs av en viss deformationsgrad.

Kallbearbetning är deformation vid en för låg temperatur för omkristallisation. För de flesta metaller uppfyller rumstemperatur denna definition. Om deformationen utförs vid en tillräckligt hög temperatur så att omkristallisation hinner följa materialets deformation, kallas denna behandling varm. Så länge temperaturen förblir tillräckligt hög kan den deformeras så mycket som önskas. Metallens heta tillstånd bestäms främst av hur nära dess temperatur är till dess smältpunkt. Den höga formbarheten hos bly innebär att det lätt omkristalliserar, det vill säga dess "heta" bearbetning kan utföras vid rumstemperatur.

Texturkontroll. Kornets fysikaliska egenskaper är i allmänhet inte desamma i olika riktningar, eftersom varje korn är en enda kristall med sin egen kristallstruktur. Egenskaperna hos ett metallprov beräknas i genomsnitt över alla korn. Vid slumpmässig kornorientering är de allmänna fysikaliska egenskaperna desamma i alla riktningar. Om några kristallplan eller atomrader av de flesta kornen är parallella, blir provets egenskaper "anisotropa", dvs beroende på riktningen. I detta fall kommer koppen, som erhålls genom djup extrudering från en cirkulär platta, att ha "tungor" eller "kammusslor" på överkanten, på grund av att materialet i vissa riktningar lättare deformeras än i andra. Vid mekanisk formning är anisotropi av fysikaliska egenskaper i allmänhet oönskad. Men i ark av magnetmaterial för transformatorer och andra anordningar är det mycket önskvärt att riktningen för enkel magnetisering, som i enstaka kristaller bestäms av kristallstrukturen, i alla korn sammanfaller med den givna riktningen för magnetflödet. Således kan "föredragen orientering" (textur) vara önskvärd eller oönskad beroende på materialets syfte. Generellt sett, när ett material omkristalliseras, ändras dess föredragna orientering. Typen av denna orientering beror på materialets sammansättning och renhet, på typen och graden av kall deformation, liksom på glödgningens varaktighet och temperatur.

Kornstorlekskontroll. De metalliska provets fysikaliska egenskaper bestäms till stor del av den genomsnittliga kornstorleken. En finkornig struktur motsvarar nästan alltid de bästa mekaniska egenskaperna. Att minska kornstorleken är ofta ett av målen med värmebehandling (liksom smältning och gjutning). När temperaturen stiger accelererar diffusionen och därför ökar den genomsnittliga kornstorleken. Korngränserna skiftar så att de större kornen växer på bekostnad av de mindre, som så småningom försvinner. Därför utförs de sista heta arbetsprocesserna vanligtvis vid lägsta möjliga temperatur så att kornstorleken hålls till ett minimum. Varmbearbetning vid låg temperatur tillhandahålls ofta medvetet, främst för att minska kornstorleken, även om samma resultat kan uppnås genom kallbearbetning följt av omkristallisation.

Homogenisering. De processer som nämns ovan sker både i rena metaller och i legeringar. Men det finns ett antal andra processer som endast är möjliga i metalliska material som innehåller två eller flera komponenter. Så, till exempel, vid gjutningen av legeringen kommer det nästan säkert att finnas inhomogeniteter i den kemiska sammansättningen, vilket bestäms av den ojämna stelningsprocessen. I en stelnande legering är sammansättningen av den fasta fasen som bildas vid varje givet ögonblick inte densamma som i vätskefasen, som är i jämvikt med den. Följaktligen kommer sammansättningen av det fasta ämnet som uppträder vid den första stelningens ögonblick att vara annorlunda än vid slutet av stelningen, och detta leder till rumslig inhomogenitet hos kompositionen i mikroskopisk skala. Denna inhomogenitet elimineras genom enkel uppvärmning, särskilt i kombination med mekanisk deformation.

Rengöring. Även om metallens renhet främst bestäms av smältnings- och gjutningsförhållandena, uppnås ofta rening av metallen genom värmebehandling i fast tillstånd. Föroreningarna i metallen reagerar på dess yta med atmosfären i vilken den värms; sålunda kan en atmosfär av väte eller annat reduktionsmedel omvandla en betydande del av oxiderna till ren metall. Djupet för sådan rengöring beror på föroreningarnas förmåga att diffundera från volymen till ytan, och bestäms därför av värmebehandlingens varaktighet och temperatur.

Isolering av sekundära faser. En viktig effekt ligger till grund för de flesta värmebehandlingsmetoder för legeringar. Det är kopplat till det faktum att lösligheten i legeringskomponenternas fasta tillstånd beror på temperaturen. Till skillnad från ren metall, där alla atomer är desamma, finns det i en tvåkomponent, till exempel fast, lösning atomer av två olika typer, slumpmässigt fördelade över kristallgitterets platser. Om du ökar antalet atomer av det andra slaget kan du nå ett tillstånd där de inte helt enkelt kan ersätta atomerna av det första slaget. Om mängden av den andra komponenten överskrider denna löslighetsgräns i fast tillstånd, visas inneslutningar av den andra fasen i legeringens jämviktsstruktur, som skiljer sig i sammansättning och struktur från de ursprungliga kornen och är vanligtvis spridda mellan dem i form av enskilda partiklar. Sådana andra faspartiklar kan ha en djupgående effekt på materialets fysikaliska egenskaper, vilket beror på deras storlek, form och fördelning. Dessa faktorer kan ändras genom värmebehandling (värmebehandling).

Värmebehandling är processen för bearbetning av metall- och legeringsprodukter med hjälp av termisk verkan för att ändra deras struktur och egenskaper i en given riktning. Denna effekt kan också kombineras med kemikalier, deformationer, magnetiska etc.

Historisk information om värmebehandling.
Människan har använt värmebehandling av metaller sedan antiken. Redan i den kalkolitiska eran, med kall smide av infödt guld och koppar, stod den primitiva mannen inför fenomenet härdning av arbetet, vilket gjorde det svårt att tillverka produkter med tunna blad och vassa spetsar, och för att återställa plasticiteten var smeden tvungen att värma kallsmidd koppar i härden. De tidigaste bevisen för användningen av mjukgörande glödgning av härdad metall går tillbaka till slutet av 500 -talet f.Kr. NS. Sådan glödgning var, när det gäller tidpunkten för dess utseende, den första operationen av värmebehandling av metaller. Vid tillverkning av vapen och verktyg från järn som erhållits med hjälp av råblåst process, värmde smeden järnämnet för varm smide i en kolsmedja. Samtidigt karboniserades järnet, det vill säga cementering ägde rum, en av sorterna av kemisk-termisk behandling. Smeden svalnade en smidd produkt gjord av kolsyrat järn i vatten och upptäckte en kraftig ökning av dess hårdhet och en förbättring av andra egenskaper. Vattenkylning av förkolvat järn har använts sedan slutet av 2: a tidiga 1: a årtusendet f.Kr. NS. Homers Odyssey (8: e-7: e århundradet f.Kr.) innehåller följande rader: "Hur en smed stöter ner en glödhet yxa eller en yxa i kallt vatten och järnvissningar med ett gurgle, starkare än järn, som tempereras i eld och vatten. " På 500 -talet. före Kristus NS. Etrusker släckte speglar av högt tennbrons i vatten (troligen kommer de att förbättra briljansen under polering). Cementering av järn i kol eller organiskt material, härdning och härdning av stål användes i stor utsträckning under medeltiden vid tillverkning av knivar, svärd, filer och andra verktyg. Medeltida hantverkare, som inte visste kärnan i inre omvandlingar i metall, tillskrev ofta uppnåendet av höga egenskaper under värmebehandlingen av metaller till manifestationen av övernaturliga krafter. Fram till mitten av 1800 -talet. mänsklig kunskap om värmebehandling av metaller var en uppsättning recept som utvecklats på grundval av århundraden erfarenhet. Behovet för teknikutveckling, och först och främst för utveckling av stålkanonproduktion, ledde till omvandling av värmebehandling av metaller från konst till vetenskap. I mitten av 1800-talet, när armén försökte ersätta brons- och gjutjärnskanonerna med mer kraftfulla stålkanter, var problemet med att göra pistolfat med hög och garanterad styrka extremt akut. Trots det faktum att metallurgerna kände till recepten för smältning och gjutning av stål, sprack pistolfat ofta utan någon uppenbar anledning. DKChernov vid Obukhovs stålverk i S: t Petersburg, studerade etsade tunna sektioner förberedda från pistolmuskler under ett mikroskop och observerade strukturer av frakturer vid bristningsplatsen under ett förstoringsglas, drog slutsatsen att stål är starkare, desto finare dess strukturera. År 1868 upptäckte Chernov interna strukturella transformationer i kylstål som uppstår vid vissa temperaturer. som han kallade de kritiska punkterna a och b. Om stålet upphettas till temperaturer under punkt a, kan det inte härdas, och för att få en finkornig struktur måste stålet upphettas till temperaturer över punkt b. Chernovs upptäckt av de kritiska punkterna vid strukturomvandlingar i stål gjorde det möjligt att vetenskapligt välja värmebehandlingsmetod för att erhålla de nödvändiga egenskaperna hos stålprodukter.

År 1906 upptäckte A. Wilm (Tyskland) åldrande efter härdning av duraluminium som han uppfann (se Åldring av metaller) det viktigaste sättet förstärkning av legeringar på olika baser (aluminium, koppar, nickel, järn, etc.). På 30 -talet. 1900 -talet termomekanisk behandling av åldrande kopparlegeringar dök upp och på 50 -talet kom termomekanisk behandling av stål, vilket gjorde det möjligt att avsevärt öka produkternas hållfasthet. De kombinerade typerna av värmebehandling inkluderar termomagnetisk behandling, som tillåter, som ett resultat av kylning av produkter i ett magnetfält, att förbättra några av deras magnetiska egenskaper.

Resultatet av många studier av förändringar i metaller och legeringars struktur och egenskaper under termisk verkan var en harmonisk teori om värmebehandling av metaller.

Klassificeringen av typerna av värmebehandling baseras på vilken typ av strukturella förändringar i metallen som uppstår när de utsätts för värme. Värmebehandling av metaller är indelad i själva termisk behandling, som endast består av den termiska effekten på metallen, kemisk-termisk behandling, som kombinerar termiska och kemiska effekter, och termomekanisk, som kombinerar termiska effekter och plastisk deformation. Den faktiska värmebehandlingen inkluderar följande typer: glödgning av det första slaget, glödgning av det andra slaget, släckning utan polymorf transformation och med polymorf transformation, åldrande och temperering.

Nitrering - mättnad av metaldelarnas yta med kväve för att öka hårdheten, slitstyrkan, trötthetsgränsen och korrosionsbeständigheten. Stål, titan, vissa legeringar, oftast legerade stål, särskilt krom-aluminium, samt stål som innehåller vanadin och molybden, utsätts för nitrering.
Stålnitrering förekommer vid t 500 650 C i ammoniak. Över 400 C börjar dissociationen av ammoniak enligt reaktionen NH3 '3H + N. Det bildade atomiska kvävet diffunderar in i metallen och bildar kvävefaser. Vid en nitreringstemperatur under 591 C består det nitrerade skiktet av tre faser (Fig.): Μ Fe2N-nitrid, ³ Fe4N-nitrid, ± kvävehaltig ferrit innehållande cirka 0,01% kväve vid rumstemperatur. Och ³-fasen, som som en resultat av långsam kylning, sönderdelas vid 591 C till en eutektoid ± + ³ 1. Hårdheten hos det nitrerade lagret ökar till HV = 1200 (motsvarande 12 H / m2) och förblir vid upprepad uppvärmning upp till 500 600 C, vilket säkerställer hög slitstyrka hos delar vid förhöjda temperaturer. Nitrerat stål är avsevärt överlägset när det gäller slitstyrka mot fallhärdade och härdade stål. Nitrering är en lång process, det tar 20-50 timmar att få ett lager med en tjocklek på 0,2 0,4 mm. nitrering, tennplätering (för konstruktionsstål) och nickelplätering (för rostfritt och värmebeständigt stål) används. Hårdheten hos nitreringsskiktet av värmebeständiga stål utförs ibland i en blandning av ammoniak och kväve.
Nitrering av titanlegeringar utförs vid 850-950 C i kväve med hög renhet (nitrering i ammoniak används inte på grund av metallens ökade sprödhet).

Under nitrering bildas ett övre tunt nitridskikt och en fast lösning av kväve i ± titan. Skiktdjupet på 30 timmar är 0,08 mm med en ythårdhet på HV = 800 850 (motsvarar 8 8,5 H / m2). Införandet av vissa legeringselement i legeringen (upp till 3% Al, 3 5% Zr, etc.) ökar kvävediffusionshastigheten, ökar djupet av det nitrerade skiktet och krom minskar diffusionshastigheten. Nitrering av titanlegeringar i sällsynt kväve gör det möjligt att få ett djupare lager utan en spröd nitridzon.
Nitriding används i stor utsträckning i industrin, inklusive för delar som arbetar vid t upp till 500 600 C (cylinderfoder, vevaxlar, kugghjul, ventilpar, delar bränsleutrustning och så vidare.).
Lit.: Minkevich A.N., Kemisk värmebehandling av metaller och legeringar, 2: a uppl., M., 1965: Gulyaev A.P. Metallovedenie, 4: e upplagan, M., 1966.

Induktionsuppvärmning sker genom att arbetsstycket placeras nära en växelströmsledare som kallas en induktor. När en högfrekvent ström (HFC) passerar genom induktorn skapas ett elektromagnetiskt fält och, om en metallprodukt finns i detta fält, exciteras en elektromotorisk kraft i den, vilket orsakar en växelström med samma frekvens som induktorström för att passera genom produkten.

Således induceras en termisk effekt, som får produkten att värmas upp. Värmeeffekten P, som frigörs i den uppvärmda delen, kommer att vara lika med:

där K är en koefficient beroende på produktens konfiguration och storleken på gapet som bildas mellan produktens ytor och induktorn; Iin - strömstyrka; f - strömfrekvens (Hz); r - elektrisk resistivitet (Ohm · cm); m - magnetisk permeabilitet (H / E) av stål.

Induktionsuppvärmningsprocessen påverkas avsevärt av ett fysiskt fenomen som kallas yt- (hud) -effekten: strömmen induceras huvudsakligen i ytskikten och vid höga frekvenser är strömtätheten i delens kärna låg. Djupet av det uppvärmda skiktet uppskattas med formeln:

Genom att öka frekvensen för strömmen kan du koncentrera betydande effekt i en liten volym av den uppvärmda delen. På grund av detta realiseras höghastighetsuppvärmning (upp till 500 C / sek).

Induktionsuppvärmningsparametrar

Induktionsvärme kännetecknas av tre parametrar: specifik effekt, uppvärmningstid och strömfrekvens. Specifik effekt är effekten som omvandlas till värme per 1 cm2 av ytan på den uppvärmda metallen (kW / cm2). Uppvärmningshastigheten för produkten beror på värdet på den specifika effekten: ju högre den är, desto snabbare utförs uppvärmningen.

Uppvärmningstiden bestämmer den totala mängden överförd värmeenergi och därmed den uppnådda temperaturen. Det är också viktigt att ta hänsyn till strömens frekvens, eftersom djupet på det härdade skiktet beror på det. Strömens frekvens och det uppvärmda skiktets djup är i motsatt relation (andra formeln). Ju högre frekvens, desto mindre uppvärmd metallvolym. Genom att välja värdet för den specifika effekten, uppvärmningstiden och den aktuella frekvensen är det möjligt att variera de sista parametrarna för induktionsvärme inom ett brett område - hårdheten och djupet för det härdade lagret under släckning eller den uppvärmda volymen när den upphettas för stansning .

I praktiken är de kontrollerade värmeparametrarna elektriska parametrar för strömgeneratorn (effekt, ström, spänning) och uppvärmningstiden. Med hjälp av pyrometrar kan även metallens uppvärmningstemperatur registreras. Men oftare finns det inget behov av konstant temperaturkontroll, eftersom det optimala värmeläget är valt, vilket säkerställer en konstant kvalitet vid härdning eller uppvärmning av HFC. Det optimala härdningsläget väljs genom att ändra de elektriska parametrarna. På detta sätt härdas flera delar. Vidare utsätts delarna för laboratorieanalys med fixering av hårdhet, mikrostruktur, fördelning av det härdade skiktet i djup och plan. Vid underkylning observeras resterande ferrit i strukturen hos hypoeutektoidstål; grov acicular martensit uppträder vid överhettning. Tecken på defekter när HDTV: n värms upp är desamma som när klassisk teknik värmebehandling.

Vid ythärdning med HFC utförs uppvärmning till en högre temperatur än vid konventionell bulkhärdning. Detta beror på två skäl. För det första, vid en mycket hög uppvärmningshastighet, ökar temperaturen på de kritiska punkterna vid vilka övergången av pearlit till austenit sker, och för det andra måste denna omvandling ha tid att slutföra på en mycket kort uppvärmnings- och hålltid.

Trots det faktum att uppvärmning under högfrekvent kylning utförs till en högre temperatur än vid normal kylning sker ingen överhettning av metallen. Detta beror på att kornet i stål helt enkelt inte hinner växa på mycket kort tid. Det bör också noteras att, i jämförelse med volymkylning, är hårdheten efter härdning med HFC högre med cirka 2–3 HRC -enheter. Detta ger en högre slitstyrka och ythårdhet hos delen.

Fördelar med högfrekvent släckning

  • hög processproduktivitet
  • enkel att justera tjockleken på det härdade skiktet
  • minimal vridning
  • nästan fullständig frånvaro av skala
  • möjligheten att helt automatisera hela processen
  • möjligheten att placera en härdningsenhet i bearbetningsflödet.

Oftast utsätts delar av kolstål med ett innehåll av 0,4-0,5% C för ythögfrekvent härdning. Dessa stål har, efter släckning, en ythårdhet på HRC 55-60. Vid högre kolhalt finns det risk för sprickor på grund av plötslig kylning. Tillsammans med kolstål används också låglegerat krom, krom-nickel, krom-kisel och andra stål.

Utrustning för att utföra induktionshärdning (HFC)

Induktionshärdning kräver speciell teknisk utrustning, som innehåller tre huvudenheter: en strömkälla - en generator för högfrekventa strömmar, en induktor och en enhet för rörliga delar i maskinen.

En högfrekvent strömgenerator är elektriska maskiner som skiljer sig åt i de fysiska principerna för bildandet av en elektrisk ström i dem.

  1. Elektroniska enheter som fungerar enligt principen för elektroniska rör som omvandlar likström till växelström för ökade frekvensrörgeneratorer.
  2. Elektromaskinanordningar som arbetar enligt principen att rikta en elektrisk ström i en ledare, röra sig i ett magnetfält, omvandla en trefasström av industriell frekvens till växelström för ökad frekvens - maskingeneratorer.
  3. Halvledarenheter som fungerar enligt principen för tyristoranordningar som omvandlar likström till växelström med ökad frekvens - tyristoromvandlare (statiska generatorer).

Generatorer av alla typer skiljer sig åt i frekvens och effekt hos den genererade strömmen

Generatortyper Effekt, kW Frekvens, kHz Effektivitet

Rör 10 - 160 70 - 400 0,5 - 0,7

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

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

Ythärdning av små delar (nålar, kontakter, fjäderspetsar) utförs med hjälp av mikroinduktionsgeneratorer. Frekvensen som genereras av dem når 50 MHz, uppvärmningstiden för härdning är 0,01-0,001 s.

HFC -härdningsmetoder

Enligt uppvärmningens prestanda särskiljs induktion kontinuerlig sekventiell härdning och samtidig härdning.

Kontinuerlig sekventiell härdning används för långa delar med konstant tvärsnitt (axlar, axlar, plana ytor på långa produkter). Den uppvärmda delen rör sig i induktorn. Den del av delen, som befinner sig vid ett visst ögonblick i induktorns påverkanszon, värms upp till härdningstemperaturen. Vid utgången från induktorn kommer sektionen in i spraykylzonen. Nackdelen med denna uppvärmningsmetod är processens låga produktivitet. För att öka tjockleken på det härdade skiktet är det nödvändigt att öka uppvärmningstiden genom att minska rörelseshastigheten för delen i induktorn. Samtidig härdning förutsätter en engångsuppvärmning av hela ytan som ska härdas.

Självhärdande effekt efter släckning

Efter avslutad uppvärmning kyls ytan av en dusch eller en ström av vatten direkt i induktorn eller i en separat kylanordning. Denna kylning tillåter släckning av alla konfigurationer. Genom att mäta kylningen och ändra dess varaktighet är det möjligt att inse effekten av självhärdning i stål. Denna effekt består i avlägsnande av värme som ackumulerats under uppvärmning i delens kärna till ytan. Med andra ord, när ytskiktet har svalnat och genomgått en martensitisk omvandling, lagras fortfarande en viss mängd termisk energi i underlagsskiktet, vars temperatur kan nå den låga härdningstemperaturen. Efter kylningens slut kommer denna energi att tas bort till ytan på grund av temperaturskillnaden. Det finns således inget behov av ytterligare stålhärdningsoperationer.

Design och tillverkning av induktorer för HFC -härdning

Induktorn är gjord av kopparrör genom vilka vatten passerar under uppvärmning. Detta förhindrar överhettning och utbränning av induktorerna under drift. Induktorer tillverkas också, kombinerat med en härdningsanordning - en spruta: på insidan av sådana induktorer finns hål genom vilka kylvätska strömmar till den uppvärmda delen.

För enhetlig uppvärmning är det nödvändigt att tillverka induktorn på ett sådant sätt att avståndet från induktorn till alla punkter på produktens yta är detsamma. Vanligtvis är detta avstånd 1,5-3 mm. När man släcker en produkt med enkel form uppfylls detta villkor lätt. För enhetlig härdning måste delen flyttas och (eller) roteras i induktorn. Detta uppnås genom att använda specialanordningar - center eller härdningsbord.

Utvecklingen av induktorns konstruktion förutsätter först och främst bestämning av dess form. I detta fall avvisas de från formen och måtten på den härdade produkten och härdningsmetoden. Vid tillverkning av induktorer tas dessutom hänsyn till arten av delens rörelse i förhållande till induktorn. Ekonomin och värmeeffekten beaktas också.

Delkylning kan användas på tre sätt: vattensprutning, vattenflöde, del nedsänkning i ett släckmedium. Duschkylning kan utföras både i induktionssprutor och i speciella släckkammare. Kylning med ett flöde gör det möjligt att skapa ett övertryck i storleksordningen 1 atm, vilket bidrar till en jämnare kylning av delen. För att säkerställa intensiv och enhetlig kylning är det nödvändigt att vattnet rör sig längs den kylda ytan med en hastighet av 5-30 m / s.

Induktionsuppvärmning är en metod för beröringsfri uppvärmning med högfrekventa strömmar (RFH-radiofrekvensuppvärmning) av elektriskt ledande material.

Beskrivning av metoden.

Induktionsuppvärmning är uppvärmning av material med elektriska strömmar som induceras av ett växlande magnetfält. Följaktligen är detta uppvärmning av produkter gjorda av ledande material (ledare) av magnetfältet hos induktorer (källor till ett växlande magnetfält). Induktionsuppvärmning utförs enligt följande. Ett elektriskt ledande (metall, grafit) arbetsstycke placeras i en så kallad induktor, som är en eller flera varv av tråd (oftast koppar). I induktorn induceras med hjälp av en speciell generator kraftfulla strömmar med olika frekvenser (från tio Hz till flera MHz), vilket resulterar i att ett elektromagnetiskt fält uppstår runt induktorn. Det elektromagnetiska fältet inducerar virvelströmmar i arbetsstycket. Virvelströmmar värmer arbetsstycket under påverkan av Joule-värme (se Joule-Lenz-lagen).

Arbetsstycksinduktorsystemet är en kärnlös transformator där induktorn är den primära lindningen. Arbetsstycket är en kortsluten sekundärlindning. Magnetflödet mellan lindningarna stängs i luften.

Vid hög frekvens förskjuts virvelströmmar av det magnetiska fältet som bildas av dem in i de tunna ytskikten på arbetsstycket Δ (yteffekt), vilket resulterar i att deras densitet ökar kraftigt och arbetsstycket värms upp. De underliggande metallskikten värms på grund av värmeledningsförmåga. Det är inte strömmen som är viktig, utan den höga strömtätheten. I hudlagret Δ minskar strömtätheten med en faktor e i förhållande till strömtätheten på arbetsstyckets yta, medan 86,4% av värmen frigörs i hudlagret (av den totala värmeavgivningen. Hudens djup lager beror på strålningsfrekvensen: ju högre frekvens, desto tunnare hudlager Det beror också på den relativa magnetiska permeabiliteten μ för arbetsstycksmaterialet.

För järn, kobolt, nickel och magnetiska legeringar vid temperaturer under Curie -punkten μ har ett värde från flera hundra till tiotusentals. För andra material (smälter, icke-järnmetaller, flytande lågsmältande eutektik, grafit, elektrolyter, elektriskt ledande keramik, etc.) är μ ungefärligt lika med enhet.

Till exempel, med en frekvens av 2 MHz, är djupet av hudlagret för koppar cirka 0,25 mm, för järn ≈ 0,001 mm.

Induktorn blir mycket varm under drift, eftersom den absorberar sin egen strålning. Dessutom absorberar den värmestrålning från ett hett arbetsstycke. Induktorer är gjorda av kopparrör som kyls av vatten. Vatten tillförs genom sugning - detta garanterar säkerheten vid genombränning eller annan tryckavlastning av induktorn.

Ansökan:
Ultrarent, icke-berörande metallsmältning, hårdlödning och svetsning.
Skaffa prototyper av legeringar.
Bockning och värmebehandling av maskindelar.
Smyckestillverkning.
Bearbetar små delar som kan skadas av låga eller bågvärme.
Ythärdning.
Släckning och värmebehandling av komplexformade delar.
Desinfektion av medicinska instrument.

Fördelar.

Höghastighetsuppvärmning eller smältning av elektriskt ledande material.

Uppvärmning är möjlig i en skyddande gasatmosfär, i en oxiderande (eller reducerande) miljö, i en icke-ledande vätska, i ett vakuum.

Uppvärmning genom väggarna i en skyddskammare av glas, cement, plast, trä - dessa material absorberar elektromagnetisk strålning mycket svagt och förblir kalla under installationens drift. Endast elektriskt ledande material värms upp - metall (inklusive smält), kol, ledande keramik, elektrolyter, flytande metaller etc.

På grund av de framväxande MHD -krafterna blandas den flytande metallen intensivt för att hålla den suspenderad i luft eller i en skyddsgas - så här erhålls ultrarena legeringar i små mängder (levitationssmältning, smältning i en elektromagnetisk degel).

Eftersom uppvärmningen utförs med hjälp av elektromagnetisk strålning, föreligger det ingen kontaminering av arbetsstycket av produkterna från fackelförbränning vid gasflammeuppvärmning eller av elektrodmaterialet vid bågvärme. Placera proverna i en inert gasatmosfär och hög hastighet uppvärmning eliminerar skalbildning.

Lätt att använda på grund av induktorns lilla storlek.

Induktorn kan vara gjord i en speciell form - detta tillåter jämnt uppvärmning av delar av en komplex konfiguration över hela ytan, utan att leda till att de blir snedställda eller lokala icke -uppvärmning.

Lokal och selektiv uppvärmning är lätt.

Eftersom uppvärmningen är mest intensiv i de tunna övre skikten på arbetsstycket och de underliggande skikten värms skonsammare på grund av värmeledningsförmåga, är metoden idealisk för ythärdning av delar (kärnan förblir viskös).

Enkel automatisering av utrustning - värme- och kylcykler, temperaturkontroll och underhåll, leverans och borttagning av arbetsstycken.

Induktionsvärmeinstallationer:

I installationer med en driftsfrekvens på upp till 300 kHz används växelriktare på IGBT -enheter eller MOSFET -transistorer. Sådana installationer är avsedda för uppvärmning av stora delar. För att värma små delar används höga frekvenser (upp till 5 MHz, intervallet medellånga och korta vågor), högfrekventa installationer är byggda på elektroniska rör.

För uppvärmning av små delar byggs också installationer med ökad frekvens på MOSFET -transistorer för driftsfrekvenser upp till 1,7 MHz. Att styra transistorer och skydda dem vid högre frekvenser innebär vissa svårigheter, därför är högre frekvensinställningar fortfarande ganska dyra.

En induktor för uppvärmning av små delar har en liten storlek och låg induktans, vilket leder till en minskning av kvalitetsfaktorn för den operativa oscillerande kretsen vid låga frekvenser och en minskning av effektiviteten, och utgör också en fara för masteroscillatorn (kvalitetsfaktorn av den oscillerande kretsen är proportionell mot L / C, en oscillerande krets med låg kvalitetsfaktor är för bra "Pumpad" med energi, bildar en kortslutning i induktorn och inaktiverar masteroscillatorn). För att öka kvalitetsfaktorn för den oscillerande kretsen används två sätt:
- en ökning av driftsfrekvensen, vilket leder till komplikationer och ökade kostnader för installationen;
- användning av ferromagnetiska insatser i induktorn; limning av induktorn med paneler gjorda av ferromagnetiskt material.

Eftersom induktorn fungerar mest effektivt vid höga frekvenser fick induktionsvärme industriell tillämpning efter utveckling och start av produktion av kraftfulla generatorlampor. Före första världskriget var induktionsvärme av begränsad användning. Vid den tiden användes maskingeneratorer med ökad frekvens (V.P. Vologdins arbete) eller gnisturladdningsinstallationer som generatorer.

Generatorkretsen kan i princip vara vilken som helst (multivibrator, RC -generator, generator med oberoende excitation, olika relaxationsgeneratorer), som arbetar på en belastning i form av en induktor och har tillräcklig effekt. Det är också nödvändigt att vibrationsfrekvensen är tillräckligt hög.

Till exempel, för att "klippa" en ståltråd med en diameter på 4 mm på några sekunder krävs en oscillerande effekt på minst 2 kW vid en frekvens av minst 300 kHz.

Välj ett schema enligt följande kriterier: tillförlitlighet; fluktuationsstabilitet; stabilitet hos kraften som frigörs i arbetsstycket; enkel tillverkning; enkel anpassning; det minsta antalet delar för att minska kostnaderna; användningen av delar som tillsammans ger en minskning av vikt och dimensioner, etc.

Under många decennier användes en induktiv trepunkt som en generator för högfrekventa oscillationer (Hartley-generator, generator med autotransformatoråterkoppling, krets på en induktiv loop-spänningsdelare). Detta är en självuttagen krets med parallell strömförsörjning av anoden och en frekvensselektiv krets som görs på en oscillerande krets. Det har framgångsrikt använts och fortsätter att användas i laboratorier, smyckeverkstäder, industriföretag liksom i amatörträning. Till exempel under andra världskriget utfördes ythärdning av rullarna i T-34-tanken på sådana installationer.

Nackdelar med de tre punkterna:

Låg effektivitet (mindre än 40% vid användning av en lampa).

En stark frekvensavvikelse vid uppvärmning av arbetsstycken gjorda av magnetiska material ovanför Curie -punkten (≈700C) (μ -förändringar), vilket ändrar hudlagrets djup och oförutsägbart ändrar värmebehandlingsläget. Vid värmebehandling av kritiska delar kan detta vara oacceptabelt. Dessutom bör kraftfulla TV-apparater fungera i ett smalt frekvensområde som Rossvyazokhrankultura tillåter, eftersom de med dålig skärmning faktiskt är radiosändare och kan störa TV- och radiosändningar, kust- och räddningstjänster.

Vid byte av arbetsstycken (till exempel en mindre för en större), ändras induktansen hos induktor-arbetsstyckesystemet, vilket också leder till en förändring i hudlagrets frekvens och djup.

Vid byte från enkelvarviga induktorer till flervarvsspole, till större eller mindre, ändras också frekvensen.

Under ledning av Babat, Lozinsky och andra forskare utvecklades två- och tre-kretsars generatorkretsar som har en högre effektivitet (upp till 70%), samt som bibehåller driftsfrekvensen bättre. Deras arbetsprincip är följande. På grund av användningen av kopplade kretsar och försvagningen av förbindelsen mellan dem medför en förändring i arbetskretsens induktans inte en kraftig förändring i frekvensen för frekvensinställningskretsen. Radiosändare är utformade enligt samma princip.

Moderna TVF-generatorer är inverterare baserade på IGBT-enheter eller kraftfulla MOSFET-transistorer, vanligtvis tillverkade i ett bro- eller halvbroschema. Fungerar med frekvenser upp till 500 kHz. Transistorernas portar öppnas med hjälp av ett kontrollsystem för mikrokontroller. Kontrollsystemet, beroende på vilken uppgift som finns, låter dig automatiskt hålla kvar

A) konstant frekvens
b) konstant effekt frigörs i arbetsstycket
c) högsta möjliga effektivitet.

Till exempel, när ett magnetiskt material värms över Curie -punkten, ökar hudlagrets tjocklek kraftigt, strömtätheten sjunker och arbetsstycket börjar värmas sämre. Dessutom försvinner materialets magnetiska egenskaper och magnetiseringsprocessen upphör - arbetsstycket börjar värmas värre, belastningsmotståndet minskar plötsligt - detta kan leda till "separering" av generatorn och dess misslyckande. Styrsystemet övervakar övergången genom Curie -punkten och ökar automatiskt frekvensen när belastningen plötsligt reduceras (eller minskar effekten).

Anmärkningar.

Induktorn ska placeras så nära arbetsstycket som möjligt. Detta ökar inte bara densiteten hos det elektromagnetiska fältet nära arbetsstycket (proportionellt mot avståndets kvadrat), utan ökar också effektfaktorn Cos (φ).

Att öka frekvensen minskar dramatiskt effektfaktorn (proportionell mot frekvensens kub).

När magnetiska material upphettas frigörs ytterligare värme på grund av magnetiseringsomvändning; deras uppvärmning till Curie -punkten är mycket mer effektiv.

Vid beräkning av induktorn är det nödvändigt att ta hänsyn till induktansen hos bussarna som levererar induktorn, vilket kan vara mycket större än induktansen för själva induktorn (om induktorn görs i form av ett varv med liten diameter eller även en del av en sväng - en båge).

Det finns två fall av resonans i oscillerande kretsar: spänningsresonans och strömresonans.
Parallell oscillerande krets - strömresonans.
I detta fall är spänningen på spolen och på kondensatorn densamma som generatorns. Vid resonans blir slingmotståndet mellan grenpunkterna maximalt, och strömmen (I totalt) genom belastningsmotståndet Rn är minimal (strömmen inuti slingan I-1L och I-2c är större än generatorströmmen).

Helst är slingimpedansen oändlig - kretsen drar ingen ström från källan. När generatorns frekvens ändras i endera riktningen från resonansfrekvensen minskar kretsens totala motstånd och linjeströmmen (I totalt) ökar.

Seriell oscillerande krets - spänningsresonans.

Huvuddragen i en serie resonanskrets är att dess impedans är minimal vid resonans. (ZL + ZC - minimum). När frekvensen är inställd över eller under resonansfrekvensen ökar impedansen.
Produktion:
I en parallell krets vid resonans är strömmen genom kretsterminalerna 0 och spänningen är maximal.
I en seriekrets tenderar tvärtom spänningen till noll och strömmen är maximal.

Artikeln togs från webbplatsen http://dic.academic.ru/ och omarbetades till en text som är mer begriplig för läsaren av företaget Prominductor LLC.

Släckanläggning för uppvärmning t. V. h. består av en generator s.k. h.,

en trapptransformator, kondensatorbanker, en induktor, ett verktygsmaskin (ibland ersätts maskinen med en anordning för att driva en del eller en induktor) och utrustning som bär en hjälptjänst (tidsrelä, släckande vätskekontrollrelä, signalering , blockerande och reglerande anordningar).

I de övervägda installationerna, sådana generatorer t.v.ch. vid medelfrekvenser (500-10000 Hz) maskingeneratorer och nyligen statiska tyristor-typomvandlare; vid höga frekvenser (60 000 Hz och högre) rörgeneratorer. En lovande typ av generatorer är jonomvandlare, de så kallade excitrongeneratorerna. De tillåter dig att hålla energiförluster till ett minimum.

I fig. 5 visar ett diagram över en installation med en maskingenerator. Förutom maskingeneratorn 2 och motor 3 med exciter 1 innehåller installationen en trapptransformator 4, kondensatorbanker 6 och induktor 5. Transformatorn sänker spänningen till ett säkert (30-50 V) och ökar samtidigt strömstyrkan 25-30 gånger, vilket ger den till 5000-8000 A.

Bild 5 Bild 6

Tabell 1 Typer och utföranden av induktorer

I fig. Fig. 6 visar ett exempel på härdning med en induktor med flera varv. Släckningen utförs enligt följande:

Delen placeras inuti en stationär induktor. Med lanseringen av HDTV -apparaten börjar delen rotera runt sin axel och värms samtidigt upp, med hjälp av automatiserad kontroll tillförs vätska (vatten) och svalnar. Hela processen varar från 30-45 sekunder.

HFC -härdning är en typ av värmebehandling av metall, vilket resulterar i att hårdheten ökar avsevärt och materialet förlorar sin plasticitet. Skillnaden mellan HFC -härdning och andra härdningsmetoder är att uppvärmning utförs med hjälp av special HDTV -installationer som verkar på den del som ska härdas med högfrekventa strömmar. HFC -släckning har många fördelar, den viktigaste är full kontroll över uppvärmning. Användningen av dessa härdningskomplex kan avsevärt förbättra produkternas kvalitet, eftersom härdningsprocessen utförs i ett helautomatiskt läge består operatörens arbete endast av att säkra axeln och starta maskinens driftscykel.

5.1 Fördelar med induktionshärdningskomplex (induktionsvärmeanläggningar):

    HFC -härdning kan utföras med en noggrannhet på 0,1 mm

    Genom att ge jämn uppvärmning, gör induktionshärdning dig en idealisk fördelning av hårdheten längs hela axelns längd

    Hög hårdhet för HFC -släckning uppnås genom användning av speciella induktorer med vattenledningar, som kyler axeln omedelbart efter uppvärmning.

    HFC -släckutrustning (släckningsugnar) väljs eller tillverkas i strikt överensstämmelse med de tekniska specifikationerna.

6. Avkalkning i sprängmaskiner

I sprutmaskiner rengörs delar från skalan med en stråle av gjutjärn eller stålskott. Strålen skapas av tryckluft med ett tryck på 0,3-0,5 MPa (pneumatisk slagblästring) eller snabbt roterande pumphjul (mekanisk rengöring med skottblad).

pneumatisk skottblästring i installationer kan både skott- och kvartssand användas. I det senare fallet bildas dock en stor mängd damm som når 5-10% av massan av delarna som ska rengöras. När kvartsdamm kommer in i lungorna på underhållspersonal orsakar det en yrkessjukdom - silikos. Därför används denna metod i undantagsfall. Vid sprängning bör tryckluftstrycket vara 0,5-0,6 MPa. Gjutjärnsskott görs genom att gjuta flytande järn i vatten genom att spruta en ström av gjutjärn med tryckluft, följt av sortering på silar. Skottet måste ha strukturen av vitt gjutjärn med en hårdhet på 500 HB, dess dimensioner ligger i intervallet 0,5-2 mm. Konsumtionen av gjutjärn är endast 0,05-0,1% av massan av delar. Vid rengöring med skott erhålls en renare yta på delen, en högre produktivitet för apparaten uppnås och bättre arbetsförhållanden tillhandahålls än vid rengöring med sand. För att skydda den omgivande atmosfären från damm, är sprutmaskiner utrustade med stängda kåpor med förbättrad avgasventilation. Enligt sanitära standarder bör den högsta tillåtna dammkoncentrationen inte överstiga 2 mg / m3. Skotttransport i moderna installationer är fullt mekaniserad.

Huvuddelen av den pneumatiska installationen är en sprutmaskin, som kan vara injektion och gravitation. Den enklaste enkelkammars sprutmaskinen (fig. 7) är en cylinder 4, med en tratt för skott på toppen, hermetiskt förseglad med lock 5. I botten slutar cylindern med en tratt, vars öppning leder till blandningskammaren 2. Skottet matas av en roterande klaff 3. Tryckluft tillförs blandningskammaren genom ventilen 1, som fångar upp skottet och transporterar det genom en flexibel slang 7 och ett munstycke 6 för detaljer. Skottet är under tryck av tryckluft tills det går ut från munstycket, vilket ökar slipstrålens effektivitet. I apparaten enligt den beskrivna enkammarkonstruktionen måste tryckluften tillfälligt stängas av när den fylls på med skott.