معدات للتصلب مع التيارات عالية التردد. مجالات تطبيق تصلب HDTV. مزايا التصلب مع التيارات عالية التردد

تصلب هو جزء لا يتجزأ عملية الإنتاجالمعالجة الحرارية للمنتجات المعدنية. يتم إجراء تصلب عالي التردد من أجل زيادة قوة المنتج وزيادة عمر الخدمة. في السابق، تم تنفيذ تصلب المعادن في الزيت الساخن، على النار المفتوحة أو في الأفران الكهربائية، ولكن الآن ظهرت معدات الحث التي تسمح بمعالجة المعدن بسرعة وكفاءة، مما يزيد من مقاومة التآكل ومقاومته للتأثيرات الخارجية.

وحدة تصلب HDTV

طورت الشركات المصنعة للمعدات الحثية خطوط تركيب مناسبة لعملية تكنولوجية محددة للمعالجة الحرارية للمعادن. فرن التصلب بتيارات عالية التردد عبارة عن آلة تصلب أو مجمع تصلب. إذا كانت المؤسسة تنتج كمية كبيرة من المنتجات التي تتطلب المعالجة الحرارية والتصلب، فمن الأفضل شراء مجمع تصلب، والذي يتضمن حزمة كل ما هو ضروري لمعالجة المعادن المريحة.
يشتمل مجمع التصلب على: تركيب تحريضي، وآلة تصلب، ووحدة تبريد، ومناور، ولوحة تحكم، وإذا احتاج العميل إليها، مجموعة من المحاثات لمعالجة المنتجات ذات هيئة مختلفةوالأحجام.
يمكن أن تكون آلة التصلب من نوعين: أفقي وعمودي. آلة التقسية الأفقية هي الأكثر ملاءمة لمعالجة المنتجات التي يزيد طولها عن 3000 مم، وآلة التقسية العمودية أقل من 3000 مم.

تصلب عالي التردد - مزايا أفران الحث

يتواءم تركيب تصلب HDTV بشكل جيد مع وظائفه، ولهذا السبب بدأ بسرعة في احتلال مكانة رائدة بين جميع أنواع التدفئة الموجودة اليوم.
تتمتع أفران الحث المصممة للتصلب عالي التردد بالعديد من المزايا. المزايا الرئيسية لتصلب HDTV:

1. تتميز تصلب HDTV بجودة عالية، حيث يتم توليد الحرارة مباشرة في المعدن، موزعة بالتساوي على سطحه بالكامل.
2. تتميز معدات التصلب بالتيارات عالية التردد بحجم صغير، لذا فهي لا تشغل مساحة كبيرة في ورشة العمل ويمكن تركيبها في المؤسسات ذات المساحة الصغيرة.
3. يحدث التصلب عالي التردد في فترة زمنية قصيرة، مما يجعل من الممكن زيادة مستوى المنتجات المصنعة.
4. يتم التعرف على التسخين التعريفي بحق على أنه صديق للبيئة. لا يسبب أي ضرر أو إزعاج لموظفي المؤسسة الموجودة في ورشة العمل.
5. مجمع تصلب ELSIT مؤتمت برمجة، مما يسمح بالتصلب بدقة عالية.

أصبح تصلب HDTV شائعًا بشكل متزايد، لذا إذا لم تكن قد اشتريت معدات تحريضية بعد، ففكر في ذلك.

التسخين التعريفي هو وسيلة للتدفئة غير المتصلة بتيارات عالية التردد (RFH - تسخين الترددات الراديوية والتسخين بواسطة موجات التردد الراديوي) للمواد الموصلة للكهرباء.

وصف الطريقة.

التسخين التعريفي هو تسخين المواد بواسطة التيارات الكهربائية التي يسببها مجال مغناطيسي متناوب. وبالتالي، هذا هو تسخين المنتجات المصنوعة من مواد موصلة (الموصلات) بواسطة المجال المغناطيسي للمحاثات (مصادر المجال المغناطيسي المتناوب). يتم تنفيذ التدفئة التعريفي بالطريقة الآتية. يتم وضع قطعة عمل موصلة للكهرباء (معدن، جرافيت) في ما يسمى بالمحث، وهو عبارة عن دورة واحدة أو عدة لفات من الأسلاك (غالبًا ما تكون نحاسية). يتم تحفيز تيارات قوية بترددات مختلفة (من عشرات هرتز إلى عدة ميجا هرتز) في المحث باستخدام مولد خاص، ونتيجة لذلك يظهر مجال كهرومغناطيسي حول المحث. يستحث المجال الكهرومغناطيسي تيارات إيدي في قطعة العمل. تعمل تيارات إيدي على تسخين قطعة العمل تحت تأثير حرارة جول (انظر قانون جول-لينز).

نظام المحرِّض الفارغ هو محول عديم النواة يكون فيه المحرِّض هو الملف الأساسي. قطعة العمل عبارة عن ملف ثانوي قصير الدائرة. يتم إغلاق التدفق المغناطيسي بين اللفات عن طريق الهواء.

عند الترددات العالية، يتم إزاحة التيارات الدوامية بواسطة المجال المغناطيسي الذي تولده هي نفسها إلى طبقات سطحية رقيقة من قطعة العمل Δ ​​(تأثير السطح)، ونتيجة لذلك تزداد كثافتها بشكل حاد، وتسخن قطعة العمل. يتم تسخين الطبقات الأساسية من المعدن بسبب التوصيل الحراري. ليس التيار هو المهم، بل كثافة التيار العالية. في طبقة الجلد Δ، تنخفض كثافة التيار بمقدار e مرات مقارنة بكثافة التيار على سطح قطعة العمل، بينما يتم إطلاق 86.4% من الحرارة في طبقة الجلد (من إجمالي إطلاق الحرارة. عمق طبقة الجلد يعتمد على تردد الإشعاع: كلما زاد التردد، كانت طبقة الجلد أرق، كما يعتمد ذلك على النفاذية المغناطيسية النسبية μ لمادة الشغل.

بالنسبة للحديد والكوبالت والنيكل والسبائك المغناطيسية عند درجات حرارة أقل من نقطة كوري، تتراوح قيمة μ من عدة مئات إلى عشرات الآلاف. بالنسبة للمواد الأخرى (المصهورات، والمعادن غير الحديدية، والمواد سهلة الانصهار السائلة منخفضة الذوبان، والجرافيت، والإلكتروليتات، والسيراميك الموصل للكهرباء، وما إلى ذلك) μ تساوي الوحدة تقريبًا.

على سبيل المثال، عند تردد 2 ميجاهرتز، يبلغ عمق الجلد للنحاس حوالي 0.25 مم، وللحديد ≈ 0.001 مم.

يصبح المحث ساخنًا جدًا أثناء التشغيل لأنه يمتص الإشعاع الخاص به. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يمتص الإشعاع الحراري من قطعة العمل الساخنة. المحاثات مصنوعة من أنابيب النحاس المبردة بالماء. يتم توفير المياه عن طريق الشفط - وهذا يضمن السلامة في حالة الاحتراق أو أي انخفاض آخر في ضغط المحث.

طلب:
ذوبان ولحام ولحام المعادن فائق النقاء بدون ملامسة.
الحصول على نماذج أولية من السبائك.
الانحناء والمعالجة الحرارية لأجزاء الآلة.
صناعة المجوهرات.
معالجة الأجزاء الصغيرة التي يمكن أن تتلف بواسطة لهب الغاز أو التسخين بالقوس الكهربائي.
تصلب السطح.
تصلب والمعالجة الحرارية للأجزاء ذات الأشكال المعقدة.
تطهير الأدوات الطبية.

مزايا.

تسخين أو ذوبان أي مادة موصلة للكهرباء بسرعة عالية.

التسخين ممكن في جو غازي وقائي، في بيئة مؤكسدة (أو مختزلة)، في سائل غير موصل، أو في فراغ.

التدفئة من خلال جدران الغرفة الواقية المصنوعة من الزجاج والأسمنت والبلاستيك والخشب - تمتص هذه المواد الإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل ضعيف للغاية وتبقى باردة أثناء تشغيل التركيب. يتم تسخين المواد الموصلة للكهرباء فقط - المعادن (بما في ذلك المنصهر)، والكربون، والسيراميك الموصل، والكهارل، والمعادن السائلة، وما إلى ذلك.

بسبب قوى MHD التي تنشأ، يحدث خلط مكثف للمعدن السائل، حتى إبقائه معلقًا في الهواء أو في غاز وقائي - هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على السبائك فائقة النقاء بكميات صغيرة (ذوبان الارتفاع، الذوبان في بوتقة كهرومغناطيسية) .

نظرًا لأن التسخين يتم من خلال الإشعاع الكهرومغناطيسي، فلا يوجد تلوث لقطعة العمل بمنتجات احتراق الشعلة في حالة التسخين بلهب الغاز، أو بمادة القطب الكهربائي في حالة التسخين بالقوس الكهربائي. وضع العينات في جو غاز خامل و السرعه العاليهالتدفئة سوف تقضي على تشكيل الحجم.

سهولة الاستخدام بسبب صغر حجم المحث.

يمكن صنع المحث بشكل خاص - وهذا سيسمح بتسخينه بالتساوي على كامل سطح الأجزاء ذات التكوين المعقد، دون أن يؤدي ذلك إلى تشوهها أو عدم تسخينها محليًا.

من السهل إجراء التدفئة المحلية والانتقائية.

نظرًا لأن التسخين الأكثر كثافة يحدث في الطبقات العليا الرقيقة من قطعة العمل، ويتم تسخين الطبقات السفلية بلطف أكثر بسبب التوصيل الحراري، فإن هذه الطريقة مثالية لتصلب سطح الأجزاء (يظل القلب لزجًا).

سهولة أتمتة المعدات - دورات التدفئة والتبريد، وضبط درجة الحرارة والصيانة، والتغذية وإزالة قطع العمل.

وحدات التسخين التعريفي:

بالنسبة للتركيبات التي يصل تردد تشغيلها إلى 300 كيلو هرتز، يتم استخدام العاكسات المستندة إلى مجموعات IGBT أو ترانزستورات MOSFET. تم تصميم هذه المنشآت لتسخين أجزاء كبيرة. لتسخين الأجزاء الصغيرة، يتم استخدام الترددات العالية (حتى 5 ميجاهرتز، نطاق الموجات المتوسطة والقصيرة)، ويتم بناء المنشآت عالية التردد على أنابيب مفرغة.

أيضًا، لتسخين الأجزاء الصغيرة، يتم بناء تركيبات عالية التردد باستخدام ترانزستورات MOSFET لتشغيل ترددات تصل إلى 1.7 ميجاهرتز. إن التحكم في الترانزستورات وحمايتها عند الترددات الأعلى يمثل صعوبات معينة، لذا فإن إعدادات التردد العالي لا تزال باهظة الثمن.

إن مغو تسخين الأجزاء الصغيرة صغير الحجم وله محاثة منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض عامل جودة الدائرة التذبذبية العاملة عند الترددات المنخفضة وانخفاض الكفاءة، كما يشكل خطرًا على المذبذب الرئيسي (الجودة يتناسب عامل الدائرة التذبذبية مع L / C، وتكون الدائرة التذبذبية ذات عامل الجودة المنخفض جيدة جدًا في "ضخها" بالطاقة، وتشكل دائرة كهربائية قصيرة في المحث وتعطيل المذبذب الرئيسي). ولزيادة عامل جودة الدائرة التذبذبية يتم استخدام طريقتين:
- زيادة وتيرة التشغيل، الأمر الذي يؤدي إلى تركيبات أكثر تعقيدا وتكلفة؛
- استخدام إدراجات المغناطيسية في مغو؛ لصق المحث بألواح مصنوعة من مادة مغناطيسية.

نظرًا لأن المحرِّض يعمل بكفاءة أكبر عند الترددات العالية، فقد تلقى التسخين التعريفي تطبيقًا صناعيًا بعد تطوير وبدء إنتاج مصابيح المولدات عالية الطاقة. قبل الحرب العالمية الأولى، كان للتسخين التعريفي استخدام محدود. تم بعد ذلك استخدام مولدات الآلات عالية التردد (التي يعمل بها V. P. Vologdin) أو تركيبات تفريغ الشرارة كمولدات.

يمكن أن تكون دائرة المولد، من حيث المبدأ، أي شيء (هزاز متعدد، مولد RC، مولد ذو إثارة مستقلة، مولدات استرخاء مختلفة)، تعمل على حمل على شكل ملف مغو ولها طاقة كافية. ومن الضروري أيضًا أن يكون تردد التذبذب مرتفعًا بدرجة كافية.

على سبيل المثال، "قطع" في بضع ثوان أسلاك الفولاذبقطر 4 مم، يلزم وجود قوة تذبذبية لا تقل عن 2 كيلو واط بتردد لا يقل عن 300 كيلو هرتز.

يتم اختيار المخطط وفقًا للمعايير التالية: الموثوقية؛ استقرار الاهتزاز استقرار الطاقة المنطلقة في قطعة العمل. سهولة التصنيع سهولة الإعداد الحد الأدنى لعدد الأجزاء لتقليل التكلفة؛ استخدام الأجزاء التي تؤدي معًا إلى تقليل الوزن والأبعاد وما إلى ذلك.

لعدة عقود، تم استخدام مولد حثي ثلاثي النقاط (مولد هارتلي، مولد المحول الذاتي) كمولد للتذبذبات عالية التردد. تعليق، دائرة تعتمد على مقسم الجهد الحلقي). هذه عبارة عن دائرة إمداد طاقة متوازية ذاتية الإثارة للأنود ودائرة انتقائية للتردد مصنوعة على دائرة متأرجحة. وقد تم استخدامه بنجاح ويستمر استخدامه في المختبرات وورش المجوهرات، المؤسسات الصناعيةوكذلك في ممارسة الهواة. على سبيل المثال، خلال الحرب العالمية الثانية، تم إجراء تصلب سطح بكرات الخزان T-34 على هذه المنشآت.

مساوئ ثلاث نقاط:

كفاءة منخفضة (أقل من 40% عند استخدام المصباح).

انحراف قوي للتردد في وقت تسخين قطع العمل المصنوعة من مواد مغناطيسية فوق نقطة كوري (≈700 درجة مئوية) (μ يتغير)، مما يغير عمق طبقة الجلد ويغير وضع المعالجة الحرارية بشكل غير متوقع. عند المعالجة الحرارية للأجزاء الهامة، قد يكون هذا غير مقبول. أيضًا، يجب أن تعمل تركيبات HDTV القوية في نطاق ضيق من الترددات التي تسمح بها Rossvyazohrankultura، نظرًا لأنها مع ضعف التدريع، فهي في الواقع أجهزة إرسال راديو ويمكن أن تتداخل مع البث التلفزيوني والإذاعي والخدمات الساحلية وخدمات الإنقاذ.

عند تغيير قطع العمل (على سبيل المثال، من قطعة أصغر إلى قطعة أكبر)، يتغير محاثة نظام قطعة العمل، مما يؤدي أيضًا إلى تغيير في تردد وعمق طبقة الجلد.

عند تغيير المحاثات ذات الدورة الواحدة إلى ملفات متعددة الدورات، إلى ملفات أكبر أو أصغر، يتغير التردد أيضًا.

تحت قيادة بابات ولوزينسكي وعلماء آخرين، تم تطوير دوائر مولدات ثنائية وثلاثية ذات كفاءة أعلى (تصل إلى 70٪) وتحافظ أيضًا على تردد التشغيل بشكل أفضل. مبدأ عملها على النحو التالي. بسبب استخدام الدوائر المزدوجة وضعف الاتصال بينهما، فإن التغيير في محاثة دائرة التشغيل لا يستلزم تغييرًا قويًا في تردد دائرة ضبط التردد. تم تصميم أجهزة الإرسال الراديوية باستخدام نفس المبدأ.

مولدات HDTV الحديثة عبارة عن محولات تعتمد على مجموعات IGBT أو ترانزستورات MOSFET عالية الطاقة، والتي يتم تصنيعها عادةً وفقًا لدائرة جسر أو نصف جسر. تعمل بترددات تصل إلى 500 كيلو هرتز. يتم فتح بوابات الترانزستور باستخدام نظام التحكم المتحكم الدقيق. نظام التحكم، اعتمادا على المهمة التي بين يديك، يسمح لك بالإمساك تلقائيا

أ) التردد المستمر
ب) الطاقة الثابتة المنطلقة في قطعة العمل
ج) أعلى كفاءة ممكنة.

على سبيل المثال، عند تسخين مادة مغناطيسية فوق نقطة كوري، يزداد سمك طبقة الجلد بشكل حاد، وتنخفض كثافة التيار، وتبدأ قطعة العمل في التسخين بشكل أسوأ. تختفي أيضًا الخواص المغناطيسية للمادة وتتوقف عملية انعكاس المغنطة - تبدأ قطعة العمل في التسخين بشكل أسوأ، وتنخفض مقاومة الحمل بشكل حاد - وهذا يمكن أن يؤدي إلى "انتشار" المولد وفشله. يراقب نظام التحكم الانتقال عبر نقطة كوري ويزيد التردد تلقائيًا عندما ينخفض ​​​​الحمل فجأة (أو يقلل الطاقة).

ملحوظات.

إذا كان ذلك ممكنًا، يجب وضع المحث بالقرب من قطعة العمل قدر الإمكان. وهذا لا يؤدي فقط إلى زيادة كثافة المجال الكهرومغناطيسي بالقرب من قطعة العمل (بما يتناسب مع مربع المسافة)، بل يزيد أيضًا من عامل الطاقة Cos(φ).

تؤدي زيادة التردد بشكل حاد إلى تقليل عامل الطاقة (بما يتناسب مع مكعب التردد).

عند تسخين المواد المغناطيسية، يتم أيضًا إطلاق حرارة إضافية بسبب انعكاس المغنطة؛ ويكون تسخينها إلى نقطة كوري أكثر كفاءة.

عند حساب مغو، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار محاثة الناقلات المؤدية إلى المحث، والتي يمكن أن تكون أكبر بكثير من محاثة المحث نفسه (إذا كان المحث مصنوعًا على شكل دورة واحدة بقطر صغير أو حتى جزء من المنعطف - قوس).

هناك حالتان من الرنين في الدوائر المتذبذبة: رنين الجهد ورنين التيار.
الدائرة التذبذبية المتوازية – رنين التيار.
في هذه الحالة، الجهد على الملف والمكثف هو نفس جهد المولد. عند الرنين، تصبح مقاومة الدائرة بين نقاط التفرع الحد الأقصى، وسيكون التيار (I الإجمالي) من خلال مقاومة الحمل Rн ضئيلًا (التيار داخل الدائرة I-1l وI-2s أكبر من تيار المولد).

من الناحية المثالية، تكون ممانعة الحلقة لا نهائية، أي أن الدائرة لا تسحب أي تيار من المصدر. عندما يتغير تردد المولد في أي اتجاه من تردد الرنين، تقل ممانعة الدائرة ويزداد تيار الخط (إجمالي I).

دائرة تذبذبية متوالية – رنين الجهد.

الميزة الأساسيةمن دارة الطنين التسلسلية هو أن ممانعتها تكون عند الحد الأدنى عند الرنين. (ZL + ZC – الحد الأدنى). عند ضبط التردد أعلى أو أقل من تردد الرنين، تزداد المعاوقة.
خاتمة:
في دائرة موازية عند الرنين، يكون التيار عبر أطراف الدائرة 0 ويكون الجهد الأقصى.
في الدائرة المتوالية، على العكس من ذلك، يميل الجهد إلى الصفر والتيار يصل إلى الحد الأقصى.

تم أخذ المقالة من موقع الويب http://dic.academic.ru/ وتمت مراجعتها إلى نص أكثر قابلية للفهم للقارئ بواسطة Prominductor LLC.

يعد تصلب الفولاذ بتيارات عالية التردد (HFC) أحد أكثر الطرق شيوعًا للمعالجة الحرارية السطحية، مما يسمح بزيادة صلابة سطح قطع العمل. تستخدم للأجزاء المصنوعة من الكربون والفولاذ الإنشائي أو الحديد الزهر. يعد التصلب بالحث عالي التردد أحد أكثر طرق التصلب اقتصادية وتقدماً من الناحية التكنولوجية. إنه يجعل من الممكن تقوية سطح الجزء بأكمله أو عناصره الفردية أو المناطق التي تتعرض للحمل الرئيسي.

في هذه الحالة، تحت السطح الخارجي الصلب المتصلب لقطعة العمل، تبقى طبقات معدنية لزجة غير صلبة. يقلل هذا الهيكل من الهشاشة، ويزيد من متانة وموثوقية المنتج بأكمله، كما يقلل أيضًا من استهلاك الطاقة لتسخين الجزء بأكمله.

تكنولوجيا تصلب عالية التردد

إن تصلب سطح HDTV عبارة عن عملية معالجة حرارية لتحسينها خصائص القوةوصلابة الشغل.

المراحل الرئيسية لتصلب سطح HDTV هي التسخين التعريفي درجة حرارة عالية، والتمسك به، ثم التبريد السريع. يتم التسخين أثناء تصلب HDTV باستخدام جهاز خاص وحدة الحث. يتم التبريد في حمام به سائل تبريد (ماء أو زيت أو مستحلب) أو عن طريق رشه على الجزء من تركيبات دش خاصة.

اختيار درجة الحرارة

من أجل إكمال عملية التصلب بشكل صحيح، يعد الاختيار الصحيح لدرجة الحرارة، والذي يعتمد على المادة المستخدمة، أمرًا مهمًا للغاية.

ينقسم الفولاذ المعتمد على محتوى الكربون إلى ناقص اليوتكتويد - أقل من 0.8٪ وفرط اليوتكتويد - أكثر من 0.8٪. لا يتم تصلب الفولاذ الذي يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.4% بسبب انخفاض الصلابة الناتجة. يتم تسخين الفولاذ Hypoeutectoid أعلى قليلاً من درجة حرارة تحول الطور من البرليت والفريت إلى الأوستينيت. يحدث هذا في نطاق 800-850 درجة مئوية. ثم يتم تبريد قطعة العمل بسرعة. عندما يبرد بشكل حاد، يتحول الأوستينيت إلى مارتنسيت، الذي يتمتع بصلابة وقوة عالية. يتيح وقت التثبيت القصير الحصول على الأوستينيت ذو الحبيبات الدقيقة والمارتنسيت ذو الإبرة الدقيقة؛ يتميز هذا الهيكل الفولاذي بصلابة عالية وفي نفس الوقت هشاشة منخفضة.

يتم تسخين الفولاذ شديد اليوتكتويد بدرجة أقل قليلاً من الفولاذ ناقص اليوتكتويد، إلى درجة حرارة تتراوح بين 750-800 درجة مئوية، أي أنه يتم إجراء تصلب غير كامل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عند تسخينه إلى درجة الحرارة هذه، بالإضافة إلى تكوين الأوستينيت في المعدن المنصهر، لا يذوب. عدد كبير منسمنتيت، الذي لديه صلابة أعلى من مارتنسيت. وبعد التبريد السريع، يتحول الأوستينيت إلى مارتنسيت، ويبقى السمنتيت على شكل شوائب صغيرة. وفي هذه المنطقة أيضًا، يشكل الكربون الذي لم يتح له الوقت ليذوب تمامًا كربيدات صلبة.

في المنطقة الانتقالية أثناء التبريد عالي التردد، تكون درجة الحرارة قريبة من درجة حرارة الانتقال، ويتشكل الأوستينيت مع بقايا الفريت. ولكن بما أن المنطقة الانتقالية لا تبرد بنفس سرعة السطح، ولكنها تبرد ببطء، كما هو الحال أثناء التطبيع. في الوقت نفسه، يتحسن الهيكل في هذه المنطقة، ويصبح ناعما وموحدا.

يؤدي ارتفاع درجة حرارة سطح قطعة العمل إلى تعزيز نمو بلورات الأوستينيت، مما يؤثر سلبًا على الهشاشة. يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى منع بنية الفريت والبيريت الكاملة من التحول إلى أوستينيت، وقد تتشكل بقع غير صلبة.

بعد التبريد، تبقى ضغوط الضغط العالية على سطح المعدن، مما يزيد من خصائص أداء الجزء. يجب إزالة الضغوط الداخلية بين الطبقة السطحية والوسطى. يتم ذلك باستخدام درجة حرارة منخفضة - الاحتفاظ بدرجة حرارة حوالي 200 درجة مئوية في الفرن. لتجنب ظهور الشقوق الصغيرة على السطح، من الضروري تقليل الوقت بين التصلب والتلطيف.

يمكنك أيضًا إجراء ما يسمى بالتلطيف الذاتي - تبريد الجزء ليس تمامًا، ولكن إلى درجة حرارة 200 درجة مئوية، بينما ستبقى الحرارة في قلبه. ثم يجب أن يبرد الجزء ببطء. هذا سوف يعادل الضغوط الداخلية.

التثبيت التعريفي

وحدة المعالجة الحرارية التعريفي HDTV عبارة عن مولد عالي التردد ومحث لتصلب HDTV. يمكن وضع الجزء المراد تصلبه في المحث أو بالقرب منه. يتكون المحث على شكل ملف به أنبوب نحاسي ملفوف عليه. يمكن أن يكون لها أي شكل حسب شكل وحجم الجزء. عند المرور التيار المتناوبمن خلال المحث يظهر فيه مجال كهرومغناطيسي متناوب يمر عبر الجزء. يتسبب هذا المجال الكهرومغناطيسي في ظهور تيارات إيدي تُعرف باسم تيارات فوكو في قطعة العمل. مثل هذه التيارات الدوامة، التي تمر عبر طبقات من المعدن، تسخنه إلى درجة حرارة عالية.

من السمات المميزة للتسخين التعريفي باستخدام HDTV مرور التيارات الدوامة على سطح الجزء الساخن. بهذه الطريقة يتم تسخين الطبقة الخارجية فقط من المعدن، وكلما زاد تردد التيار، قل عمق التسخين، وبالتالي عمق تصلب التردد العالي. وهذا يجعل من الممكن تصلب سطح قطعة العمل فقط، مما يترك الطبقة الداخلية ناعمة وقوية لتجنب الهشاشة المفرطة. علاوة على ذلك، يمكنك ضبط عمق الطبقة المتصلبة عن طريق تغيير المعلمات الحالية.

يسمح لك التردد المتزايد للتيار بتركيز كمية كبيرة من الحرارة في منطقة صغيرة، مما يزيد من معدل التسخين إلى عدة مئات من الدرجات في الثانية. يؤدي معدل التسخين المرتفع هذا إلى نقل المرحلة الانتقالية إلى منطقة درجة حرارة أعلى. في هذه الحالة، تزداد الصلابة بمقدار 2-4 وحدات، حتى 58-62 HRC، وهو ما لا يمكن تحقيقه بالتصلب الحجمي.

من أجل التنفيذ الصحيح لعملية تصلب HDTV، من الضروري التأكد من الحفاظ على نفس الخلوص بين المحث وقطعة العمل على سطح التصلب بأكمله، ويجب تجنب اللمس المتبادل. يتم ضمان ذلك، إن أمكن، عن طريق تدوير قطعة العمل في المراكز، مما يسمح بالتسخين الموحد، ونتيجة لذلك، نفس هيكل وصلابة سطح قطعة العمل المتصلبة.

يحتوي محث تصلب HDTV على عدة إصدارات:

• حلقي مفرد أو متعدد الدورات - لتسخين السطح الخارجي أو الداخلي للأجزاء على شكل أجسام دوارة - أعمدة أو عجلات أو ثقوب فيها؛
• حلقة - لتسخين مستوى العمل للمنتج، على سبيل المثال، سطح السرير أو حافة العمل للأداة؛
• على شكل - لتسخين الأجزاء ذات الشكل المعقد أو غير المنتظم، على سبيل المثال، أسنان التروس.

اعتمادًا على شكل وحجم وعمق طبقة التقسية، يتم استخدام أوضاع تصلب HDTV التالية:

• في وقت واحد - يتم تسخين سطح قطعة العمل بالكامل أو منطقة معينة مرة واحدة، ثم يتم تبريدها أيضًا في نفس الوقت؛
• متسلسل متواصل - يتم تسخين منطقة واحدة من جزء ما، ثم عندما يتم إزاحة المحث أو الجزء، يتم تسخين منطقة أخرى، بينما يتم تبريد المنطقة السابقة.

يتطلب التسخين المتزامن للسطح بأكمله بتردد عالي التردد ارتفاع التكاليفالطاقة، لذلك فمن المربح أكثر استخدامها لتصلب الأجزاء الصغيرة - اللفائف، والبطانات، والدبابيس، وكذلك عناصر الأجزاء - الثقوب، والرقبة، وما إلى ذلك. بعد التسخين، يتم إنزال الجزء بالكامل في خزان به سائل تبريد أو رشه بتيار من الماء.

يتيح لك التصلب المستمر والمتسلسل للجزيئات عالية التردد تصلب الأجزاء كبيرة الحجم، على سبيل المثال، تيجان العجلات المسننة، حيث يتم خلال هذه العملية تسخين منطقة صغيرة من الجزء، الأمر الذي يتطلب طاقة أقل لمولد التردد العالي .

أجزاء التبريد

التبريد هو المرحلة الثانية المهمة في عملية التصلب، حيث تعتمد جودة وصلابة السطح بأكمله على سرعته وتجانسه. ويتم التبريد في خزانات سائل التبريد أو عن طريق الرش. للتصلب عالي الجودة، من الضروري الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لسائل التبريد ومنع ارتفاع درجة حرارته. يجب أن تكون الفتحات الموجودة في الرشاش بنفس القطر ومتباعدة بشكل متساوٍ، وبهذه الطريقة يتم الحصول على نفس الهيكل المعدني على السطح.

لمنع ارتفاع درجة حرارة المحث أثناء التشغيل، يتم تدوير الماء باستمرار عبر الأنبوب النحاسي. يتم تصنيع بعض المحاثات مع نظام تبريد قطعة العمل. يتم قطع ثقوب في أنبوب الحث، حيث يدخل الماء البارد إلى الجزء الساخن ويبرده.

المميزات والعيوب

تصلب الأجزاء باستخدام HDTV له مزايا وعيوب. وتشمل المزايا ما يلي:

• بعد التبريد عالي التردد، يظل الجزء ناعمًا في المنتصف، مما يزيد بشكل كبير من مقاومته للتشوه البلاستيكي.
• ترجع فعالية تكلفة عملية تصلب أجزاء HDTV إلى حقيقة أنه يتم تسخين السطح أو المنطقة التي تحتاج إلى تصلب فقط، وليس الجزء بأكمله.
• في الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمةالتفاصيل، تحتاج إلى إعداد العملية وبعد ذلك سيتم تكرارها تلقائيًا، مما يضمن ذلك الجودة المطلوبةتصلب
• القدرة على حساب وضبط عمق الطبقة المتصلبة بدقة.
• تسمح طريقة التصلب المستمر والمتسلسل باستخدام معدات منخفضة الطاقة.
• يساهم التسخين القصير ووقت التثبيت عند درجة حرارة عالية في غياب الأكسدة وإزالة الكربنة من الطبقة العليا وتكوين القشور على سطح الجزء.
• لا يؤدي التسخين والتبريد السريع إلى حدوث اعوجاج وتشويه كبير، مما يسمح بتقليل بدل التشطيب.

ولكن من الممكن اقتصاديًا استخدام التركيبات الحثية فقط للإنتاج الضخم، وبالنسبة للإنتاج الفردي، فإن شراء أو تصنيع مغوٍ أمر غير مربح. بالنسبة لبعض الأجزاء ذات الأشكال المعقدة، يكون إنتاج الحث صعبًا جدًا أو مستحيلًا للحصول على طبقة صلبة موحدة. في مثل هذه الحالات، يتم استخدام أنواع أخرى من تصلب السطح، على سبيل المثال، لهب الغاز أو تصلب الحجمي.

تتعرض العديد من الأجزاء المهمة للتآكل وتتعرض في نفس الوقت لأحمال الصدمات. يجب أن تتمتع هذه الأجزاء بصلابة سطحية عالية ومقاومة جيدة للتآكل وفي نفس الوقت لا تكون هشة، أي لا تتلف بسبب الصدمات.

يتم تحقيق صلابة السطح العالية للأجزاء مع الحفاظ على نواة قوية وقوية من خلال تصلب السطح.

من الأساليب الحديثةيتم استخدام تصلب السطح على نطاق واسع في الهندسة الميكانيكية: تصلبعند تسخينها التيارات عالية التردد (HFC); تصلب اللهب وتصلب المنحل بالكهرباء.

يتم تحديد اختيار طريقة أو أخرى من طرق تصلب السطح من خلال الجدوى التكنولوجية والاقتصادية.

التصلب بالتسخين بتيارات عالية التردد.تعد هذه الطريقة من أكثر الطرق إنتاجية لتصلب أسطح المعادن. يعود اكتشاف هذه الطريقة وتطوير أسسها التكنولوجية إلى العالم الروسي الموهوب V. P. Vologdin.

يعتمد التسخين عالي التردد على الظاهرة التالية. عند المرور عبر المتغير التيار الكهربائيعالية التردد من خلال مغو النحاس، يتم تشكيل مجال مغناطيسي حول الأخير، والذي يخترق الجزء الفولاذي الموجود في المحث ويحفز تيارات فوكو الدوامة فيه. هذه التيارات تسبب تسخين المعدن.

خاصية التسخين تلفزيون عالي الوضوحهو أن التيارات الدوامية المستحثة في الفولاذ لا يتم توزيعها بالتساوي على المقطع العرضي للجزء، بل يتم دفعها نحو السطح. يؤدي التوزيع غير المتكافئ لتيارات الدوامة إلى تسخين غير متساوٍ: فالطبقات السطحية تسخن بسرعة كبيرة إلى درجات حرارة عالية، والقلب إما لا يسخن على الإطلاق، أو يسخن قليلاً بسبب التوصيل الحراري للصلب. ويسمى سمك الطبقة التي يمر من خلالها التيار بعمق الاختراق ويشار إليه بالحرف δ.

يعتمد سمك الطبقة بشكل أساسي على تردد التيار المتردد والمقاومة المعدنية والنفاذية المغناطيسية. يتم تحديد هذا الاعتماد من خلال الصيغة

δ = 5.03-10 4 جذر (ρ/μν) مم،

حيث ρ هي المقاومة الكهربائية، أوم مم 2 /م؛

μ، - النفاذية المغناطيسية، ع/ه؛

الخامس - تكرار، هرتز.

من الصيغة يمكن أن نرى أنه مع زيادة التردد، يتناقص عمق اختراق التيارات الحثية. يتم الحصول على تيار عالي التردد للتسخين التعريفي للأجزاء من المولدات.

عند اختيار التردد الحالي، بالإضافة إلى الطبقة الساخنة، من الضروري مراعاة شكل وأبعاد الجزء من أجل الحصول على تصلب السطح عالي الجودة واستخدام الطاقة الكهربائية للمنشآت عالية التردد بشكل اقتصادي.

تعتبر المحاثات النحاسية ذات أهمية كبيرة لتسخين الأجزاء عالي الجودة.

تحتوي المحاثات الأكثر شيوعًا على نظام من الثقوب الصغيرة في الداخل يتم من خلالها توفير مياه التبريد. مثل هذا المحث هو جهاز تسخين وتبريد. بمجرد تسخين الجزء الموجود في المحث إلى درجة الحرارة المحددة، سينطفئ التيار تلقائيًا وسيتدفق الماء من فتحات المحث ويبرد سطح الجزء برذاذ (دش مائي).

يمكن أيضًا تسخين الأجزاء في المحاثات التي لا تحتوي على أجهزة الاستحمام. في مثل هذه المحاثات، بعد التسخين، يتم إلقاء الأجزاء في خزان التبريد.

يتم إجراء التصلب عالي التردد بشكل أساسي باستخدام طرق متزامنة ومتسلسلة مستمرة. مع الطريقة المتزامنة، يدور الجزء الذي يتم تصلبه داخل محث ثابت، عرضه يساوي المساحة التي يتم تصليدها. عند انتهاء وقت التسخين المحدد، يقوم مرحل الوقت بإيقاف التيار من المولد، ويقوم مرحل آخر، متشابك مع الأول، بتشغيل مصدر المياه، الذي ينفجر من فتحات الحث في طائرات صغيرة ولكن قوية ويبرد الجزء .

مع الطريقة التسلسلية المستمرة، يكون الجزء ثابتًا، ويتحرك المحث على طوله. في هذه الحالة، يحدث التسخين المتسلسل للجزء المتصلب من الجزء، وبعد ذلك يقع القسم تحت تيار الماء من جهاز الاستحمام الموجود على مسافة ما من المحث.

يتم تقوية الأجزاء المسطحة في المحاثات الحلقية والمتعرجة، ويتم تقوية التروس ذات الوحدة الصغيرة في المحاثات الحلقية بطريقة متزامنة. البنية الكلية للطبقة الصلبة من تروس السيارة ذات المعاملات الدقيقة المصنوعة من الفولاذ بدرجة PPZ-55 (فولاذ منخفض الصلابة). البنية المجهرية للطبقة المتصلبة عبارة عن مارتنزيت ناعم الشكل على شكل إبرة.

صلابة الطبقة السطحية للأجزاء المقوية بالتسخين عالي التردد هي 3-4 وحدات H.R.C. أعلى من الصلابة مع التصلب الحجمي التقليدي.

لزيادة قوة القلب، تخضع الأجزاء للتحسين أو التطبيع قبل التصلب بالحرارة عالية التردد.

إن استخدام التسخين عالي التردد لتصلب سطح أجزاء وأدوات الماكينة يجعل من الممكن تقليل المدة بشكل حاد العملية التكنولوجيةالمعالجة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، تتيح هذه الطريقة تصنيع وحدات ميكانيكية وآلية لتصلب الأجزاء، والتي يتم تركيبها في التدفق العام لمتاجر الآلات. ونتيجة لذلك، ليست هناك حاجة لنقل الأجزاء إلى محلات التدفئة الخاصة ويتم ضمان التشغيل السلس. خطوط الإنتاجوخطوط التجميع.

تصلب سطح اللهب.تتكون هذه الطريقة من تسخين سطح الأجزاء الفولاذية بلهب الأسيتيلين والأكسجين إلى درجة حرارة أعلى بمقدار 50-60 درجة مئوية من النقطة الحرجة العليا أ ج 3 , يليه التبريد السريع بدش مائي.

جوهر عملية تصلب اللهب هو أن الحرارة التي يوفرها لهب الغاز من الموقد إلى الجزء المتصلب تتركز على سطحه وتتجاوز بشكل كبير كمية الحرارة الموزعة في عمق المعدن. نتيجة لمجال درجة الحرارة هذا، يتم تسخين سطح الجزء أولا بسرعة إلى درجة حرارة التصلب، ثم يبرد، ويظل جوهر الجزء عمليا غير متصلب ولا يغير هيكله وصلابته بعد التبريد.

يتم استخدام تصلب اللهب لتقوية وزيادة مقاومة التآكل للأجزاء الفولاذية الكبيرة والثقيلة مثل أعمدة الكرنك للمكابس الميكانيكية، والتروس ذات الوحدات الكبيرة، وأسنان دلو الحفارات، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى الأجزاء الفولاذية، يتم استخدام الأجزاء المصنوعة من الحديد الزهر الرمادي واللؤلؤي. المعرضة للتصلب باللهب، على سبيل المثال أدلة لأسرة آلات قطع المعادن.

تصلب اللهبوتنقسم إلى أربعة أنواع:

أ) متسلسل، عندما تتحرك شعلة التصلب مع سائل التبريد على طول سطح الجزء الثابت الذي تتم معالجته؛

ب) التصلب بالتناوب، حيث يظل الموقد مع سائل التبريد ثابتًا، ويدور الجزء المتصلب؛

ج) متسلسل مع دوران الجزء، عندما يدور الجزء بشكل مستمر ويتحرك على طوله شعلة التبريد مع سائل التبريد؛

د) محلي، حيث يتم تسخين الجزء الثابت إلى درجة حرارة تصلب معينة بواسطة موقد ثابت، وبعد ذلك يتم تبريده بتيار من الماء.

طريقة لتقوية اللهب للأسطوانة التي تدور بسرعة معينة ويبقى الموقد ثابتا. يتم التحكم في درجة حرارة التسخين باستخدام المليسكوب.

اعتمادًا على الغرض من الجزء، عادةً ما يكون عمق الطبقة المتصلبة 2.5-4.5 مم.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمق التصلب وهيكل الفولاذ المتصلب هي: سرعة حركة موقد التصلب بالنسبة للجزء الذي يتم تصلبه أو الجزء بالنسبة للموقد؛ معدل إطلاق الغاز ودرجة حرارة اللهب.

يعتمد اختيار آلات التقسية على شكل الأجزاء وطريقة التصلب والعدد المحدد للأجزاء. إذا كنت بحاجة إلى تصلب أجزاء من مختلف الأشكال والأحجام وبكميات صغيرة، فمن المستحسن استخدام آلات تصلب عالمية. تستخدم المصانع عادةً تركيبات ومخارط خاصة.

للتصلب، يتم استخدام نوعين من الشعلات: وحدات مع وحدة من M10 إلى M30 ولهب متعدد مع أطراف قابلة للاستبدال بعرض لهب من 25 إلى 85 مم. من الناحية الهيكلية، تم تصميم الشعلات بطريقة تجعل فتحات لهب الغاز ومياه التبريد موجودة في صف واحد بالتوازي. يتم توفير الماء للشعلات من شبكة إمداد المياه ويعمل في نفس الوقت على تقوية الأجزاء وتبريد قطعة الفم.

يستخدم الأسيتيلين والأكسجين كغازات قابلة للاشتعال.

بعد التصلب باللهب، تختلف البنية المجهرية في مناطق مختلفة من الجزء. تكتسب الطبقة المتصلبة صلابة عالية وتظل نظيفة، بدون آثار للأكسدة أو إزالة الكربنة.

يتم انتقال الهيكل من سطح الجزء إلى القلب بسلاسة، وهو أمر له أهمية كبيرة لزيادة المتانة التشغيلية للأجزاء والقضاء تمامًا على الظواهر الضارة - تكسير وتقشير الطبقات المعدنية الصلبة.

تختلف الصلابة حسب بنية الطبقة المتصلبة. على سطح الجزء هو 56-57 H.R.C., ومن ثم تنخفض إلى الصلابة التي كان عليها الجزء قبل تصلب السطح. ليزود جودة عاليةتصلب، والحصول على صلابة موحدة وزيادة القوة الأساسية، والأجزاء المصبوبة والمزورة قبل تصلب اللهب تخضع للتليين أو التطبيع وفقا للأوضاع العادية.

سطحيالتكليس في المنحل بالكهرباء.جوهر هذه الظاهرة هو أنه إذا تم تمرير تيار كهربائي مباشر عبر المنحل بالكهرباء، فسيتم تشكيل طبقة رقيقة تتكون من فقاعات هيدروجين صغيرة على الكاثود. بسبب ضعف التوصيل الكهربائي للهيدروجين، تزداد مقاومة مرور التيار الكهربائي بشكل كبير ويتم تسخين الكاثود (الجزء) إلى درجة حرارة عالية، وبعد ذلك يتم تصلبه. عادة ما يستخدم المحلول المائي 5-10٪ من رماد الصودا ككهارل.

عملية التصلب بسيطة وتتكون مما يلي. يتم غمس الجزء المراد تصلبه في المنحل بالكهرباء وتوصيله بالقطب السالب لمولد التيار المستمر بجهد 200-220 الخامسوالكثافة 3-4 أ/سم 2ونتيجة لذلك، يصبح الكاثود. اعتمادًا على الجزء الذي يتعرض للتصلب السطحي، يتم غمر الجزء إلى عمق معين. يسخن الجزء في بضع ثوان، ويتم إيقاف التيار. وسط التبريد هو نفس المنحل بالكهرباء. لذا، فإن حمام الإلكتروليت يعمل بمثابة فرن تسخين وخزان تبريد.

لأول مرة، اقترح V.P تصلب الأجزاء باستخدام التسخين التعريفي. فولودين. حدث هذا منذ ما يقرب من قرن من الزمان - في عام 1923. وفي عام 1935 هذا النوعتم استخدام المعالجة الحرارية لتصلب الفولاذ. من الصعب المبالغة في تقدير شعبية التصلب اليوم - فهو يستخدم بنشاط في جميع فروع الهندسة الميكانيكية تقريبًا، كما أن الطلب كبير على تركيبات HDTV للتصلب.

لزيادة صلابة الطبقة المتصلبة وزيادة الصلابة في وسط الجزء الفولاذي لا بد من استخدام سطح HDTVتصلب في هذه الحالة، يتم تسخين الطبقة العليا من الجزء إلى درجة حرارة التصلب وتبريدها بشكل حاد. من المهم أن تظل خصائص قلب الجزء دون تغيير. وبما أن مركز الجزء يحتفظ بصلابته، فإن الجزء نفسه يصبح أقوى.

بمساعدة التصلب عالي التردد، من الممكن تقوية الطبقة الداخلية للجزء المخلوط؛ ويتم استخدامه للفولاذ متوسط ​​الكربون (0.4-0.45٪ C).

مزايا تصلب عالية التردد:

1. مع التسخين التعريفي، يتغير الجزء المطلوب فقط من الجزء؛ وهذه الطريقة أكثر اقتصادا من التسخين التقليدي. بالإضافة إلى ذلك، يستغرق التصلب عالي التردد وقتًا أقل؛
2. من خلال تصلب الفولاذ عالي التردد، من الممكن تجنب ظهور الشقوق وكذلك تقليل مخاطر عيوب الالتواء؛
3. أثناء تسخين HDTV، لا يحدث احتراق الكربون وتكوين القشور؛
4. إذا لزم الأمر، من الممكن إجراء تغييرات في عمق الطبقة المتصلبة؛
5. باستخدام تصلب عالية التردد، فمن الممكن أن تزيد الخصائص الميكانيكيةيصبح؛
6. عند استخدام التسخين بالحث، من الممكن تجنب حدوث التشوهات؛
7. أتمتة وميكنة عملية التسخين بأكملها على مستوى عالٍ.

ومع ذلك، فإن التصلب عالي التردد له أيضًا عيوب. وبالتالي، فإن معالجة بعض الأجزاء المعقدة تعتبر مشكلة كبيرة، وفي بعض الحالات يكون التسخين التعريفي غير مقبول على الإطلاق.

تصلب الفولاذ عالي التردد - الأصناف:

تصلب ثابت عالي التردد.يتم استخدامه لتصلب الأجزاء المسطحة الصغيرة (الأسطح). في هذه الحالة، يتم الحفاظ على موضع الجزء والسخان باستمرار.

تصلب عالي التردد متسلسل مستمر. عند إجراء هذا النوع من التصلب، يتحرك الجزء تحت المدفأة أو يبقى في مكانه. في الحالة الأخيرة، يتحرك المدفأة نفسها في اتجاه الجزء. هذا التصلب عالي التردد مناسب لمعالجة الأجزاء والأسطح المسطحة والاسطوانية.

تصلب عرضي مستمر ومتسلسل عالي التردد. يتم استخدامه عند تسخين الأجزاء الأسطوانية الصغيرة حصريًا والتي يتم تدويرها مرة واحدة.

هل تريد الشراء معدات الجودةللتصلب؟ ثم اتصل بشركة البحث والإنتاج "Ambit". نحن نضمن أن كل منتج ننتجه تركيب تلفزيون عالي الدقةللتصلب - موثوقة وعالية التقنية.

التسخين الحثي للقواطع المختلفة قبل اللحام، والتصلب،
وحدة التسخين بالحث IHM 15-8-50

اللحام التعريفي، تصلب (إصلاح) المناشير الدائرية،
وحدة التسخين بالحث IHM 15-8-50

التسخين التعريفي للقواطع المختلفة قبل اللحام والتصلب