Закалочной установки

Металлографический контроль определяет и устанавливает степень нагрева деталей (перегрев, недогрев), определяет степень насыщения поверхности углеродом, азотом и другими элементами, устанавливает степень охлаждения и полноту выполнения заданных процессов (например, если не был дан высокотемпературный отпуск, то в структуре будет установлен нераспавшийся мартенсит или наличие избыточного аустенита), указывает на отсутствие выдержки после цементации для снижения закалочной температуры и т. д.

В пределах горячей глубины проникновения при достаточной мощности источника питания нагревательного устройства поверхностный слон может быть доведен до закалочной температуры в течение нескольких секунд и даже долей секунды. Горячая глубина проникновения в сталь является для техники индукционного нагрева табличной — справочной величиной.

Рассмотрим рис. 8, б, где представлено распределение температур по сечению цилиндра на 1—5 с процесса охлаждения при исходной кривой, являющейся зеркальным отражением распределения температуры конца нагрева (жирные линии). В данном случае охлаждение осуществлялось в спокойной воде, в калориметре, куда образцы сбрасывались после конца нагрева. Начиная примерно с первой секунды процесс охлаждения установился. Как видно из рис. 8, б, несмотря на интенсивную отдачу теплоты с поверхности в воду, распространение теплоты внутрь продолжалось в течение значительной части периода охлаждения. Наибольшее продвижение внутреннего фронта тепловой волны зафиксировано на третьей секунде охлаждения, когда температура на поверхности упала приблизительно до 350 °С; при этом глубина слоя, прогретого до закалочной температуры, увеличилась до 4 мм (точка 6' (рис. 8,6), а глубина слоя, прогретого до 600° С, возросла до 6,5 мм (точка 3'), После того как температура поверхности установилась (кривая для 5с длительности охлаждения), продолжается дальнейший отбор теплоты из детали.

свое место и индукторы разошлись на достаточное расстояние, в спрейеры обоих индукторов подается закалочная жидкость. Ее струи ударяются о нагретую поверхность кольца, отражаются от перегородки 3, препятствующей взаимному проникновению струй охладителя от одного индуктора в зону нагрева под другим, и сливаются вниз. Далее каждым из закалочных индукторов независимо продолжается процесс закалки с непрерывно-последовательным нагревом своего полукольца до сближения на участке диаметрально противоположном исходной позиции. Сблизившись, индукторы опять нагревают как один; за доли секунды после остановки (сведения вплотную до упоров) индукторов поверхность кольца посередине под ними доходит до закалочной температуры и нагрев выключается По мере прохождения индукторов через устройство дополнительных спрейеров 4 последние автоматически разворачиваются вслед за ними и подают закалочную жидкость в зону под индукторами. Таким образом, кольцо оказывается закаленным по всей поверхности без стыков, нахлестов, микротрещин, мягких пятен и тому подобных дефектов. Магнит-

При нагреве данной системы цилиндров в общем кольцевом индукторе с током достаточно высокой частоты, чтобы удельная мощность нагрева была одинаковой как для большого, так и малых цилиндров, вследствие ограниченного теплоотсоса внутрь для малых цилиндров, последние достигают закалочной температуры на поверхности раньше, чем большой. При значительном понижении частоты электрический к. п. д. системы индуктирующий провод — малые цилиндры может упасть настолько низко, что малые цилиндры будут уже отставать в нагреве от большого, в лучшем случае дойдут до температуры точки Кюри и не могут быть нагреты до закалочной. Очевидно, что существует некоторая промежуточная частота тока — оптимальная, при которой поверхности малых и больших цилиндров могут быть одновременно доведены до закалочной температуры. При достаточно быстром нагреве глубина закаленного слоя окажется равномерной.

При определении частоты и других параметров режима нагрева температура нагрева поверхности принималась равной 900 °С. Графики рис. 8 показывают, что особенность распределения температуры по глубине слоя, нагретого до закалочной температуры и выше, обуславливают значительную зависимость глубины закалки от конечной температуры нагрева поверхности. Увеличение температуры нагрева поверхности на 50 °С выше принятой формально (в отношении глубины закалки) эквивалентно снижению частоты, например с 10 до 4 кГц, т. е. приблизительно в 2,5 раза. Однако этот эффект неизбежно связан с ухудшением

На графиках для определения тока в индуктирующем проводе данной ширины, точки которых отвечают определенному значению удельной мощности нагрева, проведены пунктирные нисходящие линии, пересеченные цифровым индексом, и являющиеся геометрическим местом точек постоянного значения удельной мощности нагрева, а следовательно, и постоянному значению глубины слоя, нагретого под закалку. Цифровой индекс в кружках на нисходящих двойных пунктирных линиях означает глубину слоя в мм, прогретого до закалочной температуры.

кольцом может быть, если нагреваемая деталь достаточно массивна, так что за время перемещения из индуктора в охлаждающее кольцо она не успеет остыть ниже закалочной температуры. Многовитко-

На рис. 8-3 приведен индуктор для одновременной термообработки четырех кулачков автомобильного распределительного вала. Диаметры средних витков несколько больше, чем крайних. Они подобраны опытным путем так, чтобы все нагреваемые элементы достигали закалочной температуры одновременно. При одинаковом диаметре всех витков напряженность поля индуктора в середине его больше, чем у краев, поэтому средние кулачки греются быстрее крайних. Планки / из меди последовательно соединяют между собой витки. Штуцеры 2 служат для подвода воды, охлаждающей токоподводящие шины, штуцеры 3 для подвода закалочной жидкости, охлаждающей закаливаемые кулачки.

Для нагрева венца маховика была использована высокочастотная установка (МГЗ-252) мощностью 250 кет, частотой 2500 гц. При использовании 90% номинальной мощности установки и одновиткового индуктора с рабочим зазором 6 мм время нагрева до закалочной температуры (900° С) составило 48—50 сек. Проведенные предварительные опыты подтвердили практическую невозможность использования «чисто водяного охлаждения» из-за образования трещин на значительной части зубьев, поэтому от такого способа охлаждения при-

После закалки от нормальной для данной стали закалочной температуры (1240° С) количество свободных карбидов вследствие их растворения в аустените уменьшается до 7% (см. выше фиг. 69);

Задание и контроль режима нагрева по времени предполагает повторяемость мощности нагрева на некотором постоянном уровне или повторяемость закона изменения мощности во время нагрева в выбранных пределах. Отклонения от этого, вызывают перегрев или недогрев. Точность и надежность реле времени определяют надежность и точность работы закалочной установки в целом.

Основная часть задержек и неисправностей закалочной установки приходится на систему подачи закалочной жидкости. Отказ на открытие или закрытие крана, пропускание жидкости в спрейер индуктора во время нагрева служат причиной брака при закалке.

При кажущейся простоте, сравнительно малых размерах индуктор является основным рабочим органом закалочной установки. Параметры индуктора определяют мощность и тип закалочного трансформатора, мощность конденсаторной батареи, расход электроэнергии на закалку детали. Удачное решение при конструировании закалочного индуктора иногда упрощает конструкцию станочной части закалочной установки, повышает производительность, облегчает труд калильщиков. От надежности индуктора зависит надежность работы закалочной установки. Закалочный индуктор обычно имеет спрейерное устройство; от конструкции спрейера зависит качество закалки и расход закалочной среды.

Однако приходится сталкиваться с недопустимыми потерями энергии и Напряжения, особенно в конструкциях индукторов для установок с ламповыми генераторами. На рис. 23 представлен индуктор [10], у которого токоподводящие провода выполнены из трубки, диаметр которой даже несколько меньше ширины шины индуктирующего провода, хотя имелась полная возможность уширить эти провода, а также сблизить взаимно провода до расстояния 1—2 мм. Нередки случаи эксплуатации индуктора с внутренним диаметром одновиткового индуктирующего провода порядка 20—30 мм, токоподводящие провода которого при длине 250—300 мм изготовлены из той же трубки, что и сам индуктирующий провод. Потери энергии в токопроводящих трубках индуктора в этом случае превосходят норму буквально в 5—6 и более раз, так что общий электрический к. п. д. индуктора (с учетом потерь в токоподводящих шинах и в индуктирующем проводе) составит не 80%, а упадет приблизительно до 40—30%. Таким образом, казалось бы несущественная, но грубая ошибка при конструировании имеет следствием удвоение расхода электроэнергии закалочной установки, работающей с подобным дефектом индуктора.

В комплект измерительных приборов закалочной установки входит еще фазометр типа Д-31 электродинамической системы, показывающий cos ф нагрузки генератора, т. е. соответствие величины конденсаторной батареи, компенсирующей низкий cos ф закалочного индуктора. Фазометр введен в комплект по аналогии с плавильными установками.

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.

т = 6 мм и более одновременным способом впадина за впадиной для производительности порядка нескольких сотен шестерен в смену ВНИИТВЧ им. В. П. Вологдина разработан на базе серийной закалочной установки станок-полуавтомат с индуктором специальной конструкции.

На фиг. 38 дана электрическая схема контактной электрозакалочной установки.

На фиг. 39 приведена схема закалочной установки, смонтированной на базе токарного станка.

' Общее машинное время — 6.6 мин. Установочное время для перехода от одной шейки к другой и на смену детали — 2 мин. Общее время закалки —8,6 мин. Производительность закалочной установки за 8-часовую смену на шпинделях станков „Хассе-Верде" будет

Базой для закалочной установки может быть принят токарный станок с высотой центров 200 мм.