Закалочной жидкостью

В настоящее время на различных предприятиях страны работают несколько десятков тысяч закалочных установок. Мероприятия по улучшению их использования, введение обоснованных норм расходования электроэнергии наряду с дальнейшим расширением номенклатуры закаливаемых деталей и повышением качества закалки являются неотложной задачей на ближайшее время. Автор надеется, что данная брошюра окажется полезной для инженерно-технических работников машиностроения, занимающихся поверхностной закалкой изделий.

В первые годы развития поверхностной индукционной закалки использовался диапазон частот от 500 или 1000 Гц (для закалки крупных валов холодной прокатки) до коротковолнового радиодиапазона для закалки швейных игл. Производство закалочных установок с ламповыми генераторами имело мощную базу в радиопромышленности. Выпуск закалочных установок среднечастотного диапазона базировался на производстве основного оборудования для индукционных бессердеч-никовых плавильных печей на частоту 2 кГц, а также 1 и 0,5 кГц. Использовались также отдельные установки с машинными преобразователями на частоты 5, 15, 18 кГц и др.

В. П. Вологдиным и его сотрудниками были разработаны теоретические основы выбора частоты источников питания закалочных установок [1]. На основе выводов разработанной теории определилась шкала частот. Появились также тиристорные преобразователи (пока опытные образцы), используемые для поверхностной закалки на частотах 0,8—1,3 и 2,5 кГц. Подготавливается выпуск тиристорных преобразователей на частоту 8 кГц. В диапазоне радиочастот выпускаются серийно ламповые генераторы на частоту 70 и 440 кГц.

Комплект закалочных установок приходится дополнять системой снабжения охлаждающей водой, закалочной жидкостью, насосами, теплообменниками и т. д.

Для контроля за режимом нагрева в составе закалочных установок предусмотрен ряд измерительных приборов. Температура нагрева поверхности, глубина прогретого слоя непосредственно не контролируются имеющимся комплектом приборов. Режим нагрева детали, определяемый удельной мощностью нагрева, может косвенно контролироваться по активной мощности, отдаваемой генератором. Эта мощность ввиду определенного значения к. п. д. закалочного трансформатора и индуктора пропорциональна мощности, передаваемой непосредственно в деталь. В установках с машинными преобразователями имеется ваттметр электродинамической системы типа Д-30. Показания амперметра генератора свидетельствуют о загрузке обмоток генератора по току и зависят от подбора емкости конденсаторной батареи при

стотных закалочных установок по

Фиг. 26. Скелетная схема лампового генератора для питания высокочастотных промышленных закалочных установок и последовательность преобразований подводимой электроэнергии.

Оборудование закалочных установок.

Типы электрозакалочных установок выбираются в зависимости от формы и размеров подвергающихся поверхностной закалке дета-

Оборудование закалочных установок.

В комплект закалочных установок не входят станки, на которые устанавливаются детали; эти станки изготовляются на месте.

давления на собственно спрейерпом устройстве (отверстия, камера, штуцеры), не превышающие десятых долей кгс/см2. Обычно задаваемое давление в системе снабжения закалочной жидкостью 4—6 кгс/см2 предусматривает падение давления на линии, и регулировочных вентилях, электропневматнческих клапанах и в шлангах.

Комплект закалочных установок приходится дополнять системой снабжения охлаждающей водой, закалочной жидкостью, насосами, теплообменниками и т. д.

посередине индуктирующих проводов. Индуктор работает по циклу одновременного нагрева на теплоемкость, охлаждается закалочной жидкостью в период охлаждения кулачков и для простоты конструкции не имеет отдельной системы постоянного охлаждения. Магнитопроводы трансформирующей части охлаждаются за счет испарения закалочной жидкости, брызги которой затекают между листами. Индукторы подобной конструкции надежно работают в тяжелых заводских условиях эксплуатации в течение нескольких лет. Периодически индукторы разбираются для очистки закалочных камер. Для этого верхние половины выполнены из изолированных разнимающихся (внутренней и наружной) частей. Нижние половины также разнимаются. Кроме того, нижние части индуктирующих проводов соединяются перемычками в двухвитковую систему для выравнивания нагрева по ширине кулачков.

Режим Охлаждения для поверхностной закалки не рассчитывают, так как обычно система обеспечения закалочной жидкостью в установках имеет многократный запас. В то же время расчет не может учесть, например, особенности конструкции закалочных спрейеров, их многообразие, изменение физических свойств различных закалочных сред в контакте со стальной поверхностью, меняющей свою температуру, и т. д. Для закалки с одновременного нагрева с самоотпуском задача расчета осложняется еще более. Точное дозирование охлаждения, требующееся для самоотпуска, может быть определено только опытным путем. При этом время охлаждения для двухпостовой закалочной установки устанавливают (по соображениям загрузки оборудования и калильщиков) несколько меньшим, чем время нагрева. Добиваясь при указанной длительности времени охлаждения выполнения условий самоотпуска детали, подбирают необходимый расход закалочной жидкости. В большинстве случаев практики время охлаждения составляет 4—5 с.

Фиг. 191. Схема закалочного пресса для плоских плит: 1 я 2 — нижняя и верхняя части штампа; 3 — рычажно-пневматический механизм для зажима изделий между штампами; 4 — механизм для поворота штампа, опускания его в закалочную жидкость и подъёма; 5 — противовес; 6 — бак с закалочной жидкостью.

Фиг. 192. Закалочный пресс для закалки шестерён и дисков: 1 — закаливаемая деталь; 2 — матрица штампа; 3 — пуансон; 4 — верхний пневматический цилиндр для опускания пуансона и зажима детали в штампе; 5— нижний пневматический цилиндр для опускания детали вместе со штампом в закалочную жидкость; 6 — цилиндр с закалочной жидкостью.

Фиг. 193. Закалочно-гибочная машина барабанного типа: I — направляющая для ската детали из печи; 2 — рычаг, передающий деталь в штамп закалочной машины; 3 — за-калочно-гибочный штамп; 4 — зажимная часть штампа; 5 — вращающийся барабан; 6— рычаг дла сброса детали на конвейер отпускной печи; 7—скат на конвейер отпускной печи; 8 — конвейер отпускной печи; 9 — бак с закалочной жидкостью.

теплового баланса (теплообмен между закалочной жидкостью и водой).

Нагретый под поверхностную закалку объём охлаждается прилежащими холодными массами металла и закалочной жидкостью (водой, эмульсией), подводимой к месту контакта.

Применение трубок из окиси алюминия для защиты выше 1100—1200° непрактично, так как окись алюминия реагирует с окисью кремния, образуя вещество, похожее на муллит. Этого можно избежать, заключая образцы в трубу из окиси алюминия, обвернутую в тонкую фольгу из металла, имеющего высокую точку плавления, например, циркония. Такой прием пригоден для отжига, но затрудняет закалку, так как обвертывание образца препятствует быстрому охлаждению металла закалочной жидкостью. Если при высоких температурах образец и фольга не сплавляются, то образцы можно заворачивать в металлическую фольгу, не применяя корундизовую трубку.

Если описанные выше методы не подходят, следует применять устройства, в которых горячие опилки контактируются с закалочной жидкостью. Наиболее простой метод заключается в нагреве опилок в стеклянной трубке, которую затем выталкивают из печи, и она падает в воду. В большинстве случаев это можно делать без специальных устройств, но там, где требуется исключительно быстрое охлаждение, можно применить печь конструкции Оуэна Г151], представленную на рис. 145. Образцы, находящиеся в запаянных стеклянных или кварцевых трубках, помещаются в отверстия стального блока, смонтированного в центре вертикальной печи. Стальной блок поддерживает металлическая плита, имеющая одно отверстие. При вращении верхнего блока образцы поочередно попадают на отверстие в плите и падают в закалочную среду. Температура образца не изменяется до достижения им закалочной среды (обычно ледяная вода), и охлаждение заканчивается примерно за 2 сек. В другом устройстве Джетта [152] кварцевые контейнеры с (Образцами подвешивают в вертикальной печи и закаливают при падении через печь тяжелого стального блока, увлекающего образцы в закалочную среду, где контейнеры разбиваются при ударе стального блока о другой блок, находящийся в закалочной жидкости.