Rolnictwo 

Instalacja HDTV do hartowania. Zalety hartowania prądami o wysokiej częstotliwości. Technologia hartowania o wysokiej częstotliwości

Nagrzewanie indukcyjne następuje w wyniku umieszczenia przedmiotu obrabianego w pobliżu przewodu przemiennego prąd elektryczny, który nazywa się cewką indukcyjną. Kiedy prąd przepływa przez cewkę indukcyjną Wysoka częstotliwość(HDTV) powstaje pole elektromagnetyczne i jeśli w tym polu znajduje się produkt metalowy, wówczas wzbudza się w nim siłę elektromotoryczną, która powoduje przejście przez produkt prąd przemienny o tej samej częstotliwości co prąd cewki indukcyjnej.

W ten sposób indukowany jest efekt termiczny, który powoduje nagrzewanie się produktu. Moc cieplna P uwolniona w nagrzanej części będzie równa:

gdzie K jest współczynnikiem zależnym od konfiguracji produktu i wielkości szczeliny utworzonej między powierzchniami produktu a cewką indukcyjną; Iin - aktualna siła; f – częstotliwość prądu (Hz); r – oporność elektryczna (om cm); m – przenikalność magnetyczna (G/E) stali.

Na proces nagrzewania indukcyjnego istotny wpływ ma zjawisko fizyczne zwane efektem powierzchniowym (naskórkowym): prąd indukowany jest głównie w warstwach powierzchniowych, a przy wysokich częstotliwościach gęstość prądu w rdzeniu części jest niska. Głębokość nagrzanej warstwy szacuje się według wzoru:

Zwiększenie częstotliwości prądu umożliwia skoncentrowanie znacznej mocy w małej objętości nagrzewanej części. Dzięki temu realizowane jest szybkie nagrzewanie (do 500 C/s).

Parametry nagrzewania indukcyjnego

Nagrzewanie indukcyjne charakteryzuje się trzema parametrami: mocą właściwą, czasem nagrzewania i częstotliwością prądu. Moc właściwa to moc zamieniona na ciepło na 1 cm2 powierzchni nagrzanego metalu (kW/cm2). Szybkość nagrzewania produktu zależy od konkretnej mocy: im wyższa, tym szybciej następuje nagrzewanie.

Czas ogrzewania określa całkowitą ilość przekazanej energii cieplnej, a co za tym idzie, osiągniętą temperaturę. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę częstotliwość prądu, ponieważ od niej zależy głębokość utwardzonej warstwy. Częstotliwość prądu i głębokość nagrzanej warstwy są w odwrotnej zależności (drugi wzór). Im wyższa częstotliwość, tym mniejsza nagrzana objętość metalu. Wybierając konkretną wartość mocy, czas nagrzewania i częstotliwość prądu, można w szerokim zakresie zmieniać końcowe parametry nagrzewania indukcyjnego – twardość i głębokość warstwy utwardzonej podczas hartowania czy nagrzaną objętość podczas nagrzewania do tłoczenia.

W praktyce kontrolowanymi parametrami ogrzewania są parametry elektryczne generatora prądu (moc, prąd, napięcie) i czas trwania ogrzewania. Za pomocą pirometrów można również rejestrować temperaturę ogrzewania metalu. Ale częściej nie ma potrzeby stałej kontroli temperatury, ponieważ wybierany jest optymalny tryb ogrzewania, co zapewnia stała jakość hartowanie lub podgrzewanie telewizora HDTV. Optymalny tryb hartowania wybiera się poprzez zmianę parametrów elektrycznych. W ten sposób utwardza ​​się kilka części. Następnie części poddawane są analizie laboratoryjnej, podczas której rejestruje się twardość, mikrostrukturę, rozkład warstwy utwardzonej w głębokości i w płaszczyźnie. W przypadku niedogrzania w strukturze stali podeutektoidalnych obserwuje się resztkowy ferryt; Po przegrzaniu pojawia się martenzyt gruboigłowy. Oznaki uszkodzeń podczas ogrzewania HDTV są takie same jak w przypadku klasycznych technologii obróbki cieplnej.

Podczas utwardzania powierzchniowego nagrzewanie wysoką częstotliwością odbywa się do ponad wysoka temperatura niż w przypadku konwencjonalnego hartowania objętościowego. Dzieje się tak z dwóch powodów. Po pierwsze, przy bardzo dużej szybkości nagrzewania wzrastają temperatury punktów krytycznych, w których następuje przejście perlitu w austenit, a po drugie, konieczne jest, aby przemiana ta zakończyła się w bardzo krótkim czasie nagrzewania i przetrzymywania.

Pomimo tego, że nagrzewanie podczas hartowania wysoką częstotliwością odbywa się do wyższej temperatury niż podczas normalnego hartowania, metal nie przegrzewa się. Dzieje się tak, ponieważ ziarno stali po prostu nie ma czasu na wzrost w bardzo krótkim czasie. Warto również zaznaczyć, że w porównaniu do hartowania objętościowego twardość po hartowaniu wysoką częstotliwością jest wyższa o około 2-3 jednostki HRC. Zapewnia to wyższą odporność na zużycie i twardość powierzchni części.

Zalety hartowania prądami o wysokiej częstotliwości

  • wysoka produktywność procesu
  • łatwość regulacji grubości utwardzanej warstwy
  • minimalne wypaczenie
  • prawie całkowita nieobecność skala
  • możliwość całkowitej automatyzacji całego procesu
  • możliwość umieszczenia jednostki hartowniczej w toku obróbki.

Najczęściej hartowanie powierzchniowe wysoką częstotliwością stosuje się do części wykonanych z Stal węglowa o zawartości 0,4-0,5% C. Stale te po hartowaniu mają twardość powierzchniową 55-60 HRC. Przy wyższej zawartości węgla istnieje ryzyko pęknięć w wyniku nagłego ochłodzenia. Oprócz stali węglowych stosuje się również niskostopową stal chromową, chromowo-niklową, chromowo-krzemową i inne stale.

Urządzenia do wykonywania hartowania indukcyjnego (HFC)

Hartowanie indukcyjne wymaga specjalnego wyposażenie technologiczne, który składa się z trzech głównych elementów: źródła zasilania - generatora prądu o wysokiej częstotliwości, cewki indukcyjnej i urządzenia do ruchomych części maszyny.

Generatory prądu wysokiej częstotliwości to maszyny elektryczne, które różnią się fizycznymi zasadami powstawania w nich prądu elektrycznego.

  1. Urządzenia elektroniczne działające na zasadzie lamp próżniowych, które przekształcają prąd stały na prąd przemienny o wysokiej częstotliwości - generatory lampowe.
  2. Elektryczne urządzenia maszynowe działające na zasadzie indukowania prądu elektrycznego w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym, przetwarzające trójfazowy prąd przemysłowy o częstotliwości na prąd przemienny o wysokiej częstotliwości - generatory maszynowe.
  3. Urządzenia półprzewodnikowe działające na zasadzie urządzeń tyrystorowych przetwarzających prąd stały na prąd przemienny o wysokiej częstotliwości - przetwornice tyrystorowe (generatory statyczne).

Generatory wszystkich typów różnią się częstotliwością i mocą generowanego prądu

Rodzaje generatorów Moc, kW Częstotliwość, kHz Sprawność

Lampa 10 - 160 70 - 400 0,5 - 0,7

Maszyna 50 - 2500 2,5 - 10 0,7 - 0,8

Tyrystor 160 - 800 1 - 4 0,90 - 0,95

Hartowanie powierzchniowe małych części (igły, styki, końcówki sprężyn) odbywa się za pomocą generatorów mikroindukcyjnych. Wytwarzana przez nie częstotliwość sięga 50 MHz, czas nagrzewania do hartowania wynosi 0,01-0,001 s.

Metody utwardzania HDTV

Ze względu na proces nagrzewania rozróżnia się hartowanie indukcyjne ciągłe i sekwencyjne oraz hartowanie symultaniczne.

Hartowanie ciągłe i sekwencyjne stosowany na długie części o stałym przekroju (wały, osie, powierzchnie płaskie wyrobów długich). Nagrzana część porusza się w cewce indukcyjnej. Obszar części znajdujący się w pewnym momencie w strefie wpływu cewki indukcyjnej jest podgrzewany do temperatury hartowania. Na wyjściu z cewki sekcja wchodzi do strefy chłodzenia natryskowego. Wadą tej metody ogrzewania jest niska wydajność procesu. Aby zwiększyć grubość utwardzonej warstwy, konieczne jest wydłużenie czasu nagrzewania poprzez zmniejszenie prędkości ruchu części w cewce indukcyjnej. Jednoczesne hartowanie polega na jednoczesnym nagrzewaniu całej utwardzanej powierzchni.

Efekt samoodpuszczania po utwardzeniu

Po zakończeniu nagrzewania powierzchnia jest chłodzona natryskiem lub strumieniem wody bezpośrednio do wzbudnika lub w osobnym urządzeniu chłodzącym. Chłodzenie to umożliwia hartowanie dowolnej konfiguracji. Dozując chłodzenie i zmieniając czas jego trwania, można uzyskać efekt samoodpuszczania w stali. Ten efekt polega na odprowadzeniu ciepła nagromadzonego podczas nagrzewania w rdzeniu części na powierzchnię. Innymi słowy, gdy warstwa powierzchniowa ostygnie i ulegnie przemianie martenzytycznej, w warstwie podpowierzchniowej nadal zatrzymywana jest pewna ilość energii cieplnej, której temperatura może osiągnąć niską temperaturę odpuszczania. Po zakończeniu chłodzenia energia ta zostanie przeniesiona na powierzchnię w wyniku różnicy temperatur. Dzięki temu nie ma potrzeby wykonywania dodatkowych operacji hartowania stali.

Projektowanie i produkcja cewek indukcyjnych do hartowania częstotliwości wysokich częstotliwości

Cewka indukcyjna wykonana jest z rurek miedzianych, przez które przepuszczana jest woda podczas procesu nagrzewania. Zapobiega to przegrzaniu i spaleniu cewek podczas pracy. Produkowane są również cewki indukcyjne połączone z urządzeniem utwardzającym - rozpylaczem: na wewnętrznej powierzchni takich cewek znajdują się otwory, przez które chłodziwo wpływa na nagrzaną część.

Aby zapewnić równomierne ogrzewanie, konieczne jest wykonanie induktora w taki sposób, aby odległość od induktora do wszystkich punktów na powierzchni produktu była taka sama. Zwykle odległość ta wynosi 1,5-3 mm. Podczas utwardzania produktu o prostym kształcie warunek ten można łatwo spełnić. Aby zapewnić równomierne utwardzanie, część należy przesuwać i (lub) obracać w cewce indukcyjnej. Osiąga się to poprzez zastosowanie specjalnych urządzeń - centrów lub stołów hartowniczych.

Opracowanie projektu cewki indukcyjnej wiąże się przede wszystkim z określeniem jej kształtu. W tym przypadku opierają się one na kształcie i wymiarach utwardzanego produktu oraz sposobie hartowania. Ponadto przy wytwarzaniu cewek brany jest pod uwagę charakter ruchu części względem cewki indukcyjnej. Pod uwagę brana jest również wydajność i wydajność grzewcza.

Chłodzenie części można zastosować na trzy sposoby: natryskiwanie wodą, przepływ wody, zanurzenie części w ośrodku hartującym. Chłodzenie natryskowe można przeprowadzić zarówno w natryskiwaczach indukcyjnych, jak iw specjalnych komorach hartowniczych. Chłodzenie przepływowe pozwala wytworzyć nadciśnienie około 1 atm, co przyczynia się do bardziej równomiernego chłodzenia części. Aby zapewnić intensywne i równomierne chłodzenie, konieczne jest, aby woda przemieszczała się po chłodzonej powierzchni z prędkością 5-30 m/s.

Po raz pierwszy V.P. zaproponował hartowanie części za pomocą nagrzewania indukcyjnego. Wołodin. Stało się to prawie sto lat temu - w 1923 roku. A w 1935 r ten typ Do hartowania stali zastosowano obróbkę cieplną. Popularność hartowania jest dziś trudna do przecenienia - jest ona aktywnie wykorzystywana w prawie wszystkich gałęziach inżynierii mechanicznej, a instalacje HDTV do hartowania również cieszą się dużym zainteresowaniem.

Aby zwiększyć twardość warstwy hartowanej i zwiększyć udarność w środku części stalowej, konieczne jest zastosowanie hartowania powierzchniowego wysoką częstotliwością. W tym przypadku górna warstwa części jest podgrzewana do temperatury hartowania i gwałtownie chłodzona. Ważne jest, aby właściwości rdzenia części pozostały niezmienione. Ponieważ środek części zachowuje swoją wytrzymałość, sama część staje się mocniejsza.

Za pomocą hartowania o wysokiej częstotliwości można wzmocnić wewnętrzną warstwę części stopowej; stosuje się go do stali średniowęglowych (0,4-0,45% C).

Zalety hartowania wysoką częstotliwością:

  1. W przypadku nagrzewania indukcyjnego zmienia się tylko wymagana część części; metoda ta jest bardziej ekonomiczna niż nagrzewanie konwencjonalne. Ponadto hartowanie wysoką częstotliwością zajmuje mniej czasu;
  2. Dzięki hartowaniu stali o wysokiej częstotliwości można uniknąć pęknięć, a także zmniejszyć ryzyko wystąpienia defektów wypaczeniowych;
  3. Podczas nagrzewania telewizora HDTV nie dochodzi do wypalania węgla i tworzenia się kamienia;
  4. W razie potrzeby możliwe są zmiany głębokości utwardzonej warstwy;
  5. Stosując hartowanie o wysokiej częstotliwości, możliwe jest zwiększenie właściwości mechaniczne stać się;
  6. Stosując nagrzewanie indukcyjne, można uniknąć wystąpienia odkształceń;
  7. Automatyzacja i mechanizacja całego procesu grzewczego jest na wysokim poziomie.

Hartowanie wysoką częstotliwością ma jednak również wady. Dlatego obróbka niektórych skomplikowanych części jest bardzo problematyczna, a w niektórych przypadkach nagrzewanie indukcyjne jest całkowicie niedopuszczalne.

Hartowanie stali wysokiej częstotliwości - odmiany:

Hartowanie stacjonarne wysoką częstotliwością. Służy do hartowania małych płaskich części (powierzchni). W takim przypadku położenie części i grzejnika jest stale utrzymywane.

Hartowanie ciągłe i sekwencyjne z wysoką częstotliwością. Podczas tego rodzaju hartowania część albo przesuwa się pod grzejnikiem, albo pozostaje na swoim miejscu. W tym drugim przypadku sama grzałka porusza się w kierunku części. To hartowanie o wysokiej częstotliwości nadaje się do obróbki płaskich i cylindrycznych części i powierzchni.

Hartowanie styczne, ciągłe i sekwencyjne o wysokiej częstotliwości. Stosuje się go do podgrzewania wyłącznie małych części cylindrycznych, które są jednokrotnie obracane.

Czy chcesz kupić sprzęt wysokiej jakości do hartowania? Następnie skontaktuj się z firmą badawczo-produkcyjną „Ambit”. Gwarantujemy, że każda wyprodukowana przez nas instalacja do hartowania HDTV jest niezawodna i zaawansowana technologicznie.

Nagrzewanie indukcyjne różnych frezów przed lutowaniem, hartowaniem,
nagrzewnica indukcyjna IHM 15-8-50

Lutowanie indukcyjne, hartowanie (naprawa) pił tarczowych,
nagrzewnica indukcyjna IHM 15-8-50

Nagrzewanie indukcyjne różnych frezów przed lutowaniem, hartowaniem

Lutowanie narzędziowe

Lutowanie aluminium

Obróbka cieplna

JSC „Nowoczesne Przedsiębiorstwo Budowy Maszyn”, oficjalny przedstawiciel CIEA (Włochy), zwraca uwagę na indukcyjne generatory grzewcze (instalacje wysokiej częstotliwości) do obróbki cieplnej wyrobów metalowych.

Piece wysokiej częstotliwości do hartowania

Od momentu powstania pod koniec lat 60-tych CEIA zajmuje się rozwojem i produkcją sprzęt przemysłowy, bazujące na zastosowaniu oddziaływania pola elektromagnetycznego. Pod koniec lat 80-tych firma CEIA wprowadziła na rynek specjalistycznego sprzętu lutowniczego pierwszą półprzewodnikową nagrzewnicę indukcyjną. W 1995 roku CEIA wprowadziła kolejną innowację - kolejka urządzenia do nagrzewania indukcyjnego „Rodzina Power Cube”, w skład której wchodzą:

  • generatory (moc od 2,8 kW do 100 kW i częstotliwości pracy od 25 kHz do 1800 kHz) i głowice grzewcze;
  • urządzenia sterujące (sterownik, sterownik główny, specjalny programator) zapewniające pracę w trybie automatycznym lub półautomatycznym;
  • pirometry optyczne o zakresie pomiarowym od 80 do 2000 şС;
  • oznacza głowice grzewcze, pirometry i podajniki lutownicze.

CIEA kompleksowo realizuje wszystkie etapy produkcji: od opracowania urządzeń i płytek elektronicznych po montaż generatorów. W produkcji zatrudniona jest wysoko wykwalifikowana kadra. Każde urządzenie przechodzi obowiązkowe badania elektromagnetyczne.

Piece wysokiej częstotliwości do hartowania firmy JSC „SMK”

Modułowa konstrukcja instalacji nagrzewania indukcyjnego HDTV pozwala na konfigurowanie stanowisk pracy o różnej charakterystyce, odpowiadającej potrzebom technicznym i ekonomicznym Klienta. Umożliwia to również zmianę oryginalnej konfiguracji (przy zmianie modelu generatora lub sterownika).

Firma CJSC „Nowoczesne Przedsiębiorstwo Budowy Maszyn” ma doświadczenie w automatyzacji procesów obróbki cieplnej zgodnie z warunkami zakres obowiązków Klient.

Zasada działania:

Nagrzewanie indukcyjne odbywa się za pomocą energii pola elektromagnetycznego. Do przedmiotu obrabianego doprowadzana jest pętla indukcyjna o wymaganym rozmiarze. Prąd przemienny średniej i wysokiej częstotliwości (HFC) przepływający przez pętlę wytwarza prądy wirowe na powierzchni przedmiotu obrabianego, których wielkość można kontrolować i programować. Nagrzewanie indukcyjne odbywa się bez bezpośredniego kontaktu, a obróbce cieplnej poddawane są wyłącznie części metalowe. Nagrzewanie indukcyjne charakteryzuje się dużą efektywnością przekazywania energii bez strat ciepła. Głębokość penetracji prądów indukowanych zależy bezpośrednio od częstotliwości roboczej generatora ( Instalacje HDTV nagrzewanie indukcyjne) – im wyższa częstotliwość, tym większa gęstość prądu na powierzchni przedmiotu obrabianego. Obniżając częstotliwość pracy, można zwiększyć głębokość penetracji HDTV, tj. głębokość ogrzewania.

Zalety:

Generatory (instalacje ogrzewania indukcyjnego wysokiej częstotliwości) CEIA mają następujące zalety:

  • wysoka wydajność;
  • małe wymiary i możliwość wbudowania w zautomatyzowane linie;
  • lokalizacja strefy grzewczej (dzięki precyzyjnie dobranej cewce);
  • mikroprocesor zapewniający powtarzalność cyklu pracy;
  • system autodiagnostyki, który daje sygnał i wyłącza urządzenie w przypadku problemu;
  • możliwość przeniesienia w obszar pracy samej głowicy grzewczej z cewką indukcyjną (kabel przyłączeniowy o długości do 4 m);
  • sprzęt spełnia wymogi bezpieczeństwa elektrycznego i posiada certyfikat ISO 9001.

Aplikacja:

Generatory (Instalacje ogrzewania indukcyjnego wysokiej częstotliwości) CIEA jest używana różne rodzaje obróbka cieplna wszystkich wyrobów przewodzących (stopy metali, metale nieżelazne, związki węgla i krzemu):

  • ogrzewanie;
  • hartowanie;
  • wyżarzanie;
  • lutowanie narzędzi, w tym diamentowych lub węglikowych;
  • lutowanie mikroukładów, złączy, kabli;
  • lutowanie aluminium.

PKF „Tsvet” specjalizuje się w świadczeniu usług obróbki metali, posiadamy w tym zakresie duże doświadczenie. Świadczymy różnorodne usługi w wymienionym spektrum, a jedną z nich jest hartowanie HDTV. Usługa ta cieszy się dużym zainteresowaniem w Federacji Rosyjskiej. Firma ma wszystko niezbędny sprzęt rozwiązać rozważany problem. Współpraca z nami będzie opłacalna, wygodna i komfortowa.

Główna charakterystyka

Hartowanie stali wysokiej częstotliwości umożliwia nadanie materiałowi wystarczającego poziomu wytrzymałości. Ta procedura jest uważana za najczęstszą. Takiej obróbce poddawana jest nie tylko sama część, ale także poszczególne części przedmiotu obrabianego, które muszą mieć określone wskaźniki wytrzymałości. Zastosowanie powyższej procedury znacznie wydłuża żywotność różnych części.

Hartowanie metali o wysokiej częstotliwości opiera się na wykorzystaniu prądu elektrycznego przepływającego wzdłuż powierzchni części, która znajduje się w cewce indukcyjnej. W wyniku obróbki część jest podgrzewana do określonej głębokości, reszta produktu nie jest podgrzewana. Metoda ta ma wiele zalet, ponieważ zastosowanie tej technologii umożliwia kontrolę trybu mocowania podczas hartowania i zastąpienie stali stopowej stalą węglową.

Przetworzone detale zyskują wysoki poziom cechy wytrzymałościowe podczas wykonywania zadania nie powstają żadne pęknięcia hartownicze. Obrobiona powierzchnia nie jest utleniona ani odwęglona. Hartowanie prądami o wysokiej częstotliwości odbywa się w krótkim czasie, ponieważ nie ma konieczności nagrzewania całego przedmiotu obrabianego. Do realizacji danego rodzaju obróbki firma wykorzystuje wysokiej jakości sprzęt. Wykonujemy Utwardzanie HDTV na wysokim poziomie zawodowym.

Nasze atuty

Usługa hartowania HDTV to jedna z głównych specjalizacji PKF Tsvet, w której ją świadczymy korzystne warunki. Wszystkie prace wykonywane są na nowoczesnym sprzęcie z wykorzystaniem najnowocześniejszych technologii. Wszystko to sprawia, że ​​współpraca z nami jest wygodna i komfortowa.

Aby złożyć zamówienie zadzwoń do nas telefonicznie. Pracownicy firmy szybko zarejestrują Twoje zgłoszenie i odpowiedzą na wszystkie Twoje pytania. Firma świadczy usługi wysyłkowe produkt końcowy. Transport produktów odbywa się na terenie całej Federacji Rosyjskiej.

Wiele krytycznych części ulega ścieraniu i jednocześnie jest narażonych na obciążenia udarowe. Części takie muszą charakteryzować się dużą twardością powierzchni, dobrą odpornością na zużycie, a jednocześnie nie być kruche, czyli nie ulegać zniszczeniu pod wpływem uderzeń.

Wysoką twardość powierzchniową części przy zachowaniu ciągliwego i mocnego rdzenia uzyskuje się poprzez hartowanie powierzchniowe.

Z nowoczesne metody Hartowanie powierzchniowe jest najczęściej stosowane w inżynierii mechanicznej: hartowanie po podgrzaniu prądy wysokiej częstotliwości (HFC); hartowanie płomieniowe i hartowanie elektrolitowe.

Wybór jednej lub drugiej metody utwardzania powierzchni zależy od wykonalności technologicznej i ekonomicznej.

Hartowanie poprzez nagrzewanie prądami o wysokiej częstotliwości. Metoda ta jest jedną z najbardziej produktywnych metod utwardzania powierzchniowego metali. Odkrycie tej metody i rozwój jej podstaw technologicznych należy do utalentowanego rosyjskiego naukowca V. P. Wołodina.

Ogrzewanie wysoką częstotliwością opiera się na następującym zjawisku. Kiedy przemienny prąd elektryczny o wysokiej częstotliwości przepływa przez miedzianą cewkę indukcyjną, wokół niej powstaje pole magnetyczne, które wnika w stalową część umieszczoną w cewce i indukuje w niej prądy wirowe Foucaulta. Prądy te powodują nagrzewanie się metalu.

Funkcja ogrzewania Telewizor HD polega na tym, że prądy wirowe indukowane w stali nie rozkładają się równomiernie w przekroju części, ale są wypychane w kierunku powierzchni. Nierównomierny rozkład prądów wirowych prowadzi do nierównomiernego nagrzewania: warstwy powierzchniowe bardzo szybko nagrzewają się do wysokich temperatur, a rdzeń albo nie nagrzewa się wcale, albo nagrzewa się nieznacznie ze względu na przewodność cieplną stali. Grubość warstwy, przez którą przepływa prąd, nazywana jest głębokością penetracji i jest oznaczona literą δ.

Grubość warstwy zależy głównie od częstotliwości prądu przemiennego, rezystywności metalu i przenikalności magnetycznej. Zależność tę określa wzór

δ = 5,03-10 4 pierwiastek z (ρ/μν) mm,

gdzie ρ jest opornością elektryczną, om mm2/m;

μ, - przenikalność magnetyczna, gs/e;

w - częstotliwość, Hz.

Ze wzoru widać, że wraz ze wzrostem częstotliwości głębokość penetracji prądów indukcyjnych maleje. Prąd o wysokiej częstotliwości do nagrzewania indukcyjnego części uzyskiwany jest z generatorów.

Wybierając częstotliwość prądu, oprócz warstwy nagrzanej, należy wziąć pod uwagę kształt i wymiary części, aby uzyskać wysoką jakość utwardzenia powierzchni i oszczędnie wykorzystać energię elektryczną instalacji wysokiej częstotliwości.

Cewki miedziane mają ogromne znaczenie dla wysokiej jakości ogrzewania części.

Najpopularniejsze cewki indukcyjne mają wewnątrz system małych otworów, przez które doprowadzana jest woda chłodząca. Taka cewka indukcyjna jest zarówno urządzeniem grzewczym, jak i chłodzącym. Gdy tylko część umieszczona w cewce nagrzeje się do zadanej temperatury, prąd automatycznie się wyłączy, a z otworów induktora wypłynie woda i ochłodzi powierzchnię części za pomocą sprayu (prysznica wodna).

Części można również podgrzewać w cewkach indukcyjnych, które nie są wyposażone w urządzenia natryskowe. W takich cewkach części po podgrzaniu są wrzucane do zbiornika hartowniczego.

Hartowanie wysoką częstotliwością odbywa się głównie metodami symultanicznymi i ciągło-sekwencyjnymi. W metodzie jednoczesnej hartowana część obraca się wewnątrz stacjonarnego induktora, którego szerokość jest równa powierzchni utwardzanej. Po upływie określonego czasu nagrzewania przekaźnik czasowy wyłącza prąd z generatora, a inny przekaźnik, sprzężony z pierwszym, włącza dopływ wody, która wypływa z otworów induktora małymi, ale silnymi strumieniami i chłodzi część .

W metodzie ciągłej sekwencyjnej część jest nieruchoma, a cewka porusza się wzdłuż niej. W tym przypadku następuje sekwencyjne nagrzewanie utwardzonej części części, po czym sekcja wpada pod strumień wody z urządzenia natryskowego znajdującego się w pewnej odległości od wzbudnika.

Części płaskie są utwardzane w cewkach indukcyjnych pętlowych i zygzakowych, natomiast przekładnie z małym modułem są utwardzane w cewkach pierścieniowych w sposób symultaniczny. Makrostruktura warstwy hartowanej drobnomodułowej przekładni samochodowej wykonanej ze stali w gatunku PPZ-55 (stal o obniżonej hartowności). Mikrostruktura utwardzonej warstwy to drobnoigłowy martenzyt.

Twardość warstwy wierzchniej części utwardzanych przez nagrzewanie wysoką częstotliwością wynosi 3-4 jednostki HRC wyższa niż twardość przy konwencjonalnym hartowaniu objętościowym.

Aby zwiększyć wytrzymałość rdzenia, części poddaje się ulepszaniu lub normalizacji przed hartowaniem za pomocą ciepła o wysokiej częstotliwości.

Zastosowanie nagrzewania o wysokiej częstotliwości do utwardzania powierzchniowego części maszyn i narzędzi pozwala znacznie skrócić czas trwania proces technologiczny obróbka cieplna. Ponadto metoda ta umożliwia wytwarzanie zmechanizowanych i zautomatyzowanych jednostek do hartowania części, które są instalowane w ogólnym przepływie warsztatów obróbczych. Dzięki temu nie ma konieczności transportu części do specjalnych cieplarni i zapewniona jest płynna praca. linie produkcyjne i linie montażowe.

Hartowanie powierzchniowe płomieniem. Metoda ta polega na nagrzaniu powierzchni części stalowych płomieniem tlenowo-acetylenowym do temperatury o 50-60°C wyższej od górnego punktu krytycznego C 3 , a następnie szybkie schładzanie za pomocą prysznica wodnego.

Istota procesu hartowania płomieniowego polega na tym, że ciepło dostarczane przez płomień gazowy z palnika do hartowanej części koncentruje się na jej powierzchni i znacznie przewyższa ilość ciepła rozprowadzanego w głąb metalu. W wyniku działania takiego pola temperaturowego powierzchnia części najpierw szybko nagrzewa się do temperatury hartowania, następnie ochładza się, a rdzeń części praktycznie pozostaje nieutwardzony i po ochłodzeniu nie zmienia swojej struktury i twardości.

Hartowanie płomieniowe stosowane jest w celu wzmocnienia i zwiększenia odporności na zużycie tak dużych i ciężkich części stalowych jak wały korbowe pras mechanicznych, przekładnie wielkomodułowe, zęby łyżek koparek itp. Oprócz części stalowych produkowane są części z żeliwa szarego i perlitycznego. poddawane hartowaniu płomieniowemu, np. prowadnice łóż maszyn do cięcia metalu.

Hartowanie płomieniowe dzieli się na cztery typy:

a) sekwencyjne, gdy palnik hartowniczy z chłodziwem przesuwa się po powierzchni obrabianej części stacjonarnej;

b) hartowanie obrotowe, podczas którego palnik z chłodziwem pozostaje nieruchomy, a hartowana część obraca się;

c) sekwencyjny z obrotem części, gdy część obraca się w sposób ciągły i wzdłuż niej porusza się palnik hartujący z chłodziwem;

d) lokalny, w którym część stacjonarna jest podgrzewana do zadanej temperatury utwardzania za pomocą palnika stacjonarnego, po czym jest chłodzona strumieniem wody.

Metoda hartowania płomieniowego walca, który obraca się z określoną prędkością, a palnik pozostaje nieruchomy. Temperatura ogrzewania jest kontrolowana za pomocą miliskopu.

W zależności od przeznaczenia części, głębokość utwardzonej warstwy wynosi zwykle 2,5-4,5 mm.

Głównymi czynnikami wpływającymi na głębokość hartowania i strukturę hartowanej stali są: prędkość ruchu palnika hartującego względem hartowanej części lub części względem palnika; szybkość uwalniania gazu i temperaturę płomienia.

Wybór hartownic zależy od kształtu części, sposobu hartowania i określonej liczby części. Jeśli zachodzi potrzeba utwardzania części o różnych kształtach i rozmiarach oraz w małych ilościach, wówczas bardziej wskazane jest zastosowanie uniwersalnych maszyn do hartowania. Fabryki zwykle korzystają ze specjalnych instalacji i tokarek.

Do hartowania wykorzystuje się dwa rodzaje palników: modułowy z modułem od M10 do M30 oraz wielopłomieniowy z wymiennymi końcówkami o szerokości płomienia od 25 do 85 mm. Konstrukcyjnie palniki są zaprojektowane w taki sposób, że otwory na płomień gazowy i wodę chłodzącą są umieszczone w jednym rzędzie, równolegle. Woda do palników doprowadzana jest z sieci wodociągowej i służy jednocześnie do utwardzania części i chłodzenia ustnika.

Acetylen i tlen są stosowane jako gazy łatwopalne.

Po hartowaniu płomieniowym mikrostruktura w różnych strefach części jest inna. Utwardzona warstwa zyskuje wysoką twardość i pozostaje czysta, bez śladów utlenienia czy odwęglenia.

Przejście struktury z powierzchni części do rdzenia następuje płynnie, co ma ogromne znaczenie dla zwiększenia trwałości eksploatacyjnej części i całkowicie eliminuje szkodliwe zjawiska - pękanie i łuszczenie się hartowanych warstw metalu.

Twardość zmienia się w zależności od struktury utwardzonej warstwy. Na powierzchni części jest to 56-57 HRC, a następnie zmniejsza się do twardości, jaką miała część przed hartowaniem powierzchniowym. Aby zapewnić Wysoka jakość hartowanie, uzyskanie jednolitej twardości i zwiększonej wytrzymałości rdzenia, części odlewane i kute przed hartowaniem płomieniowym poddawane są wyżarzaniu lub normalizacji zgodnie ze zwykłymi trybami.

Powierzchownykalcynacja w elektrolicie. Istota tego zjawiska polega na tym, że jeśli przez elektrolit przepływa stały prąd elektryczny, to na katodzie tworzy się cienka warstwa złożona z drobnych pęcherzyków wodoru. Ze względu na słabą przewodność elektryczną wodoru znacznie wzrasta opór przepływu prądu elektrycznego, a katoda (część) jest podgrzewana do wysokiej temperatury, po czym ulega utwardzeniu. Jako elektrolit zwykle stosuje się wodny 5-10% roztwór sody kalcynowanej.

Proces hartowania jest prosty i składa się z następujących etapów. Część do hartowania zanurza się w elektrolicie i podłącza do bieguna ujemnego generatora prądu stałego o napięciu 200-220 V i gęstość 3-4 a/cm2, w rezultacie staje się katodą. W zależności od tego, która część części jest poddawana hartowaniu powierzchniowemu, część jest zanurzana na określoną głębokość. Część nagrzewa się w ciągu kilku sekund, a prąd zostaje wyłączony. Czynnikiem chłodzącym jest ten sam elektrolit. Zatem kąpiel elektrolitowa służy zarówno jako piec grzewczy, jak i zbiornik hartowniczy.