Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
При высокочастотном нагреве важное значение имеет также правильный выбор зазора между индуктором и помещенным внутри его изделием. От этого зависит к. п. д. нагрева, а следовательно скорость и температура нагрева. Чем меньше зазор, тем быстрее нагревается
изделие до заданной температуры. Практически величина зазора между индуктором и нагреваемым изделием составляет от 2 до 5 мм. Для обеспечения равномерности нагрева необходимо, чтобы изделие и индуктор были расположены симметрично, т. е. расстояние от индуктора до изделия было во всех точках одинаковым. Это достигается при вращении закаливаемого изделия.
Для нагрева внутренних поверхностей цилиндрического изделия индуктор вводится в изделие. Необходимо иметь в виду, что изменение марки стали, а требует уточнения режимов
1
Рис. 75. Высокочастотная установка с машинным генератором.
также формы изделия высокочастотного нагрева.
Ш
Рис. 76. Непрерывно последовательная закалка стали при высокочастотном нагреве.
70
Рис. 77. Индуктор для закалки шестерен с двойным зубом.
Рис. 78. Двойной двухвитковый индуктор.
Особенности процесса. Поверхностной закалке подвергают стали, содержащие 0,35 - 0,55% углерода (наиболее часто сталь марки 45). Режим высокочастотного нагрева стали в большой степени зависит от состояния исходной структуры обрабатываемой стали. Наиболее быстро и при более низких температурах протекают превращения в мелкозернистой стали, особенно со структурой сорбита. Однако получение такой структуры связано со сложной термической обработкой стали (сквозная закалка и высокий. Наибольшее распространение в качестве предварительной термической обработки стали перед высокочастотным нагревом получил процесс нормализации. На Московском автомобильном заводе им. Лихачева сконструирована высокочастотная автоматическая установка, позволяющая производить нормализацию изделия по всему сечению и последующую поверхностную закалку его. При высокочастотном нагреве структурные превращения в стали протекают при более высоких температурах, чем при медленном нагреве в печах. Исследования показывают, что критическая температура Aci при высокочастотном нагреве смещается вверх на 30 - 40°, а Асз - на 50 - 150°. Таким образом, процесс закалки при высокочастотном нагреве осуществляется при более высоких температурах, чем при нагреве в печах.
Смещение критических температур объясняется тем, что при высокочастотной закалке скорость нагрева 4*
Рис. 79. Одновременный нагрев вала в двух местах.
очень велика - десятки и сотни градусов в секунду (при нагреве в печах она составляет 1,5 - 3° в минуту), и поэтому диффузионные процессы, которые имеют место при превращениях в структуре стали, не успевают произойти при критических температурах, указанных на диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов (см. рис. 46). Чем крупнее исходная структура стали и чем больше скорость нагрева, тем значительнее повышаются критические температуры. Несмотря на высокую температуру нагрева при закалке стали токами высокой частоты, роста зерна структуры не наблюдается. Это объясняется тем, что при большой скорости нагрева и отсутствии выдержки зерно аустенита вырасти не успевает. При правильном режиме высокочастотной закалки в стали получается структура мелкоигольчатого мартенсита обладающего более высокой твердостью и прочностью чем при обычной закалке стали. На автомобильном заводе им. Лихачева применяется прогрессивный процесс поверхностной закалки с самоотпуском вместо отпуска в печах. Сущность его состоит в том, что охлаждение изделия не доводят до конца, а прерывают с тем, чтобы за счет оставшегося внутри изделия тепла нагреть его до температуры отпуска (200 - 250°). Закалка с самоотпуском при
Рис. 80. Схема нагрева детали в электролите.
71
высокочастотном нагреве легко выполнима, потому что подача на изделие охлаждающей струи производится автоматически, следовательно, время действия струи можно легко регулировать. Преимущества высокочастотного нагрева при поверхностной закалке заключаются в следующем:
1) высокая производительность процесса: операция поверхностной закалки осуществляется за 10 - 20 сек.;
2) получение у изделия более высоких механических свойств, чем при обычной закалке;
3) отсутствие обезуглероживания и заметного окисления поверхности изделия;
4) снижение стоимости изделия; по данным автомобильного завода им. Лихачева, высокочастотная закалка обходится в 2 - 6 раз дешевле, чем другие процессы поверхностного упрочнения;
5) возможность комплексной автоматизации и механизации технологических процессов (создание автоматических линий); на ряде заводов высокочастотные установки встроены в поточные линии механических цехов. Вместе с тем необходимо отметить, что высокочастотный нагрев дает экономический эффект лишь при крупносерийном и массовом производстве, что объясняется дороговизной установки.
ПОВЕРХНОСТНАЯ ЗАКАЛКА ПРИ НАГРЕВЕ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ.
Этот новый, прогрессивный метод разработан инж. И. 3. Ясногородским. Сущность его заключается в следующем. Изделие (или часть изделия), подлежащее закалке, погружают на некоторую глубину в раствор кальцинированной соды, через который пропускают постоянный ток напряжением 220—380 в (рис. 80). Под действием электрического тока вокруг погруженного в раствор изделия образуется тонкий слой из пузырьков водорода с высоким электросопротивлением, так как водород плохой проводник электричества. Слой водорода быстро нагревается до высокой температуры и в течение нескольких секунд разогревает погруженную в электролит поверхность изделия выше температуры Ась По окончании нагрева ток выключают, а изделие оставляют для охлаждения в том же электролите, так как в процессе прохождения тока он остается холодным. Можно перенести изделие для охлаждения и в закалочный бак. Метод поверхностной закалки в электролите отличается высокой производительностью. При этом способе закалки изделия почти не окисляются и не коробятся. Практическое применение этого способа встречает пока еще некоторые трудности, связанные с регулировкой температуры нагрева и формой закаливаемых изделий.
