تكنولوجيا المعالجة الحرارية HDTV. تركيب HDTV للتصلب

يمكن أيضًا استخدام فرن صهر المعادن في المنزل لتسخين العناصر المعدنية بسرعة، على سبيل المثال، عند تعليبها أو تشكيلها. يمكن تعديل خصائص التشغيل للتركيبات المقدمة لمهمة محددة عن طريق تغيير معلمات المحث وإشارة الخرج مجموعات المولدات- هكذا يمكنك تحقيق أقصى قدر من الكفاءة.

في الأنظمة الهيدروميكانيكية والأجهزة والتجمعات، يتم استخدام الأجزاء التي تعمل على الاحتكاك والضغط والالتواء في أغلب الأحيان. هذا هو السبب في أن الشرط الرئيسي بالنسبة لهم هو صلابة سطحهم الكافية. للحصول على الخصائص المطلوبة للجزء، يتم تقوية السطح بتيار عالي التردد (HFC).

في عملية التطبيق، أثبت التصلب عالي التردد أنه وسيلة اقتصادية وفعالة للغاية للمعالجة الحرارية لسطح الأجزاء المعدنية، مما يعطي مقاومة إضافية للتآكل وجودة عالية للعناصر المعالجة.

يعتمد التسخين بتيارات HF على الظاهرة التي، بسبب مرور تيار متناوب عالي التردد من خلال مغو (عنصر حلزوني مصنوع من أنابيب النحاس)، يتشكل حوله مجال مغناطيسي، مما يخلق تيارات دوامية في المعدن الجزء الذي يسبب تسخين المنتج المتصلب. نظرًا لكونها موجودة حصريًا على سطح الجزء، فإنها تسمح بتسخينها إلى عمق معين قابل للتعديل.

يختلف التصلب عالي التردد للأسطح المعدنية عن التصلب الكامل القياسي، والذي يتكون من زيادة درجة حرارة التسخين. ويرجع ذلك إلى عاملين. الأول منهم في السرعه العاليهالتسخين (عندما يتحول البرليت إلى الأوستينيت)، يزداد مستوى درجة حرارة النقاط الحرجة. والثاني هو أنه كلما حدث التحول في درجة الحرارة بشكل أسرع، كلما حدث تحول سطح المعدن بشكل أسرع، لأنه يجب أن يحدث في أقل وقت ممكن.

تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من حقيقة أنه عند استخدام تصلب عالي التردد، فإن التسخين يحدث أكثر من المعتاد، لا يحدث ارتفاع درجة حرارة المعدن. تفسر هذه الظاهرة بحقيقة أن الحبوب الموجودة في الجزء الفولاذي ليس لديها وقت للزيادة بسبب الحد الأدنى لوقت التسخين عالي التردد. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن مستوى التسخين أعلى والتبريد أكثر كثافة، فإن صلابة قطعة العمل بعد التبريد عالي التردد تزداد بحوالي 2-3 HRC. وهذا يضمن أعلى قوة وموثوقية لسطح الجزء.

وفي الوقت نفسه، هناك عامل مهم إضافي يزيد من مقاومة التآكل للأجزاء أثناء التشغيل. بسبب إنشاء هيكل martensitic، يتم تشكيل الضغوط الانضغاطية في الجزء العلوي من الجزء. يكون تأثير مثل هذه الضغوط أكثر وضوحًا عند عمق صغير من الطبقة المتصلبة.

المنشآت والمواد المساعدة عالية التردد المستخدمة للتصلب

يشتمل مجمع التقسية عالي التردد الأوتوماتيكي بالكامل على آلة تصلب وتركيبات عالية التردد (أنظمة تثبيت ميكانيكية، وحدات لتدوير الجزء حول محوره، حركة المحث في اتجاه قطعة العمل، مضخات إمداد وضخ السائل أو الغاز للتبريد، وصمامات كهرومغناطيسية لتبديل سوائل العمل أو الغازات (الماء/المستحلب/الغاز)).

تتيح لك الآلة عالية التردد تحريك المحث على كامل ارتفاع قطعة العمل، وكذلك تدوير قطعة العمل بمستويات سرعة مختلفة، وضبط تيار الخرج على المحث، وهذا يجعل من الممكن تحديد الوضع الصحيح للشغل عملية التصلب والحصول على سطح صلب موحد لقطعة العمل.

رسم تخطيطي لتركيب التعريفي HDTV ل التجميع الذاتيأعطيت .

يمكن وصف تصلب الحث عالي التردد بمعلمتين رئيسيتين: درجة الصلابة وعمق تصلب السطح. المواصفات الفنيةيتم تحديد الوحدات الحثية المنتجة في الإنتاج من خلال قوة وتكرار التشغيل. لإنشاء طبقة صلبة، يتم استخدام أجهزة التسخين التعريفي بقوة 40-300 كيلو فولت أمبير بتردد 20-40 كيلو هرتز أو 40-70 كيلو هرتز. إذا كان من الضروري تصلب الطبقات الأعمق، فمن المفيد استخدام قيم التردد من 6 إلى 20 كيلو هرتز.

يتم تحديد نطاق التردد بناءً على نطاق درجات الفولاذ، بالإضافة إلى مستوى عمق السطح المتصلب للمنتج. هناك مجموعة كبيرة من مجموعات التثبيت التعريفي، والتي تساعدك على الاختيار خيار عقلانيل محددة العملية التكنولوجية.

يتم تحديد المعلمات التقنية لآلات التقسية الأوتوماتيكية من خلال الأبعاد الإجمالية للأجزاء المستخدمة للتصلب في الارتفاع (من 50 إلى 250 سم)، والقطر (من 1 إلى 50 سم) والوزن (حتى 0.5 طن، وحتى 1 طن) ، ما يصل إلى 2 طن). مجمعات التصلب التي يبلغ ارتفاعها 1500 مم أو أكثر مجهزة بنظام ميكانيكي إلكتروني لتثبيت الجزء بقوة معينة.

يتم إجراء تصلب الأجزاء عالي التردد في وضعين. في الأول يتم توصيل كل جهاز على حدة من قبل المشغل، وفي الثاني يتم ذلك دون تدخله. عادة ما يكون وسط التبريد هو الماء أو الغازات الخاملة أو مركبات البوليمر التي لها خصائص التوصيل الحراري المشابهة للزيت. يتم تحديد وسط التصلب اعتمادًا على المعلمات المطلوبة للمنتج النهائي.

تقنية تصلب HDTV

للأجزاء أو الأسطح شكل مسطحبالنسبة للأقطار الصغيرة، يتم استخدام تصلب عالي التردد من النوع الثابت. ل عمل ناجحموقع السخان والجزء لا يتغير.

عند استخدام التصلب عالي التردد المتسلسل المستمر، والذي يستخدم غالبًا عند معالجة الأجزاء والأسطح المسطحة أو الأسطوانية، يجب أن يتحرك أحد مكونات النظام. في هذه الحالة إما أن يتحرك جهاز التسخين نحو الجزء، أو يتحرك الجزء أسفل جهاز التسخين.

لتسخين الأجزاء الأسطوانية الصغيرة حصريًا والتي تدور مرة واحدة، يتم استخدام تصلب عرضي عالي التردد متسلسل مستمر.

الهيكل المعدني لسن التروس بعد التصلب بطريقة التردد العالي

بعد التسخين العالي التردد للمنتج، فإنه يتعرض لدرجات حرارة منخفضة عند درجة حرارة 160-200 درجة مئوية. هذا يسمح لك بزيادة مقاومة التآكل لسطح المنتج. يتم إجراء درجات الحرارة في الأفران الكهربائية. خيار آخر هو أخذ إجازة ذاتية. للقيام بذلك، تحتاج إلى إيقاف تشغيل جهاز إمداد المياه في وقت سابق قليلا، مما يساهم في التبريد غير الكامل. يحتفظ الجزء بدرجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى تسخين الطبقة المتصلبة إلى درجة حرارة منخفضة.

بعد التصلب، يتم أيضًا استخدام التقسية الكهربائية، حيث يتم التسخين باستخدام تركيب عالي التردد. لتحقيق النتيجة المرجوة، يتم التسخين بسرعة أقل وأعمق من تصلب السطح. يمكن تحديد وضع التسخين المطلوب عن طريق الاختيار.

لتحسين المعلمات الميكانيكية للنواة ومقاومة التآكل الشاملة لقطعة العمل، من الضروري إجراء التطبيع والتصلب الحجمي بدرجة حرارة عالية مباشرة قبل تصلب السطح بالحرارة عالية التردد.

مجالات تطبيق تصلب HDTV

يتم استخدام التصلب عالي التردد في عدد من العمليات التكنولوجية لتصنيع الأجزاء التالية:

• مهاوي والمحاور والدبابيس.
• التروس والعجلات المسننة والحافات.
• الأسنان أو الأخاديد.
• الشقوق والأجزاء الداخلية للأجزاء.
• عجلات الرافعة والبكرات.

في أغلب الأحيان، يتم استخدام تصلب عالي التردد للأجزاء التي تتكون من الصلب الكربونيتحتوي على نصف بالمائة من الكربون. تكتسب هذه المنتجات صلابة عالية بعد التصلب. إذا كان وجود الكربون أقل مما سبق، لم يعد من الممكن تحقيق هذه الصلابة، ومع وجود نسبة أعلى، من المحتمل أن تحدث تشققات عند تبريدها بدش مائي.

في معظم الحالات، يتيح لك التصلب بالتيارات عالية التردد استبدال الفولاذ المخلوط بأخرى غير مكلفة - الكربون. يمكن تفسير ذلك من خلال حقيقة أن مزايا الفولاذ مع إضافات صناعة السبائك، مثل الصلابة العميقة والتشوه الأقل للطبقة السطحية، تفقد أهميتها بالنسبة لبعض المنتجات. في تصلب عالية التردديصبح المعدن أقوى وتزداد مقاومة التآكل. تمامًا مثل الفولاذ الكربوني، يتم استخدام الكروم والكروم والنيكل والكروم والسيليكون والعديد من أنواع الفولاذ الأخرى التي تحتوي على نسبة منخفضة من إضافات السبائك.

مزايا وعيوب الطريقة

مزايا التصلب بتيارات HF:

• عملية أوتوماتيكية بالكامل
• العمل مع المنتجات من أي شكل.
• لا السخام.
• الحد الأدنى من التشوه.
• التباين في مستوى عمق السطح المتصلب؛
• المعلمات المحددة بشكل فردي للطبقة المتصلبة.

ومن بين العيوب ما يلي:

• الحاجة إلى إنشاء مغو خاص لأشكال مختلفة من الأجزاء؛
• الصعوبات في ضبط مستويات التدفئة والتبريد.
• ارتفاع تكلفة المعدات.

من غير المحتمل استخدام التصلب مع التيارات عالية التردد في الإنتاج الفردي، ولكن في التدفق الجماعي، على سبيل المثال، في تصنيع أعمدة الكرنك، والتروس، والبطانات، والمغازل، وأعمدة الدرفلة على البارد، وما إلى ذلك، تصلب التيارات عالية التردد أصبح يستخدم بشكل متزايد.

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.

طلب التدفئة HDTVللتصلب السطحي لأجزاء وأدوات الماكينة يسمح لك بتقليل مدة عملية المعالجة الحرارية بشكل كبير. 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 ويسخن الكاثود (الجزء) إلى درجة حرارة عالية، وبعد ذلك يتم تصلبها. 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.