Закалка биты графитом и токами высокого напряжения

Поверхностная закалка ТВЧ

Закалка сталей токами высокой частоты (ТВЧ) — это один из распространенных методов поверхностной термической обработки, который позволяет повысить твердость поверхности заготовок. Применяется для деталей из углеродистых и конструкционных сталей или чугуна. Индукционная закалка ТВЧ являет собой один из самых экономичных и технологичных способов упрочнения. Она дает возможность закалить всю поверхность детали или отдельные ее элементы или зоны, которые испытывают основную нагрузку.

При этом под закаленной твердой наружной поверхностью заготовки остаются незакаленные вязкие слои металла. Такая структура уменьшает хрупкость, повышает стойкость и надежность всего изделия, а также снижает энергозатраты на нагрев всей детали.

Технология высокочастотной закалки

Поверхностная закалка ТВЧ — это процесс термообработки для повышения прочностных характеристик и твердости заготовки.

Основные этапы поверхностной закалки ТВЧ — индукционный нагрев до высокой температуры, выдержка при ней, затем быстрое охлаждение. Нагревание при закалке ТВЧ производят с помощью специальной индукционной установки. Охлаждение осуществляют в ванне с охлаждающей жидкостью (водой, маслом или эмульсией) либо разбрызгиванием ее на деталь из специальных душирующих установок.

Выбор температуры

Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.

Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800—850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.

Заэвтектоидные стали нагревают чуть ниже, чем доэвтектоидные, до температуры 750—800°С, то есть производят неполную закалку. Это связано с тем, что при нагреве до этой температуры кроме образования аустенита в расплаве металла остается нерастворенным небольшое количество цементита, обладающего твердостью высшей, чем у мартенсита. После резкого охлаждения аустенит превращается в мартенсит, а цементит остается в виде мелких включений. Также в этой зоне не успевший полностью раствориться углерод образует твердые карбиды.

В переходной зоне при закалке ТВЧ температура близка к переходной, образуется аустенит с остатками феррита. Но, так как переходная зона не остывает так быстро, как поверхность, а остывает медленно, как при нормализации. При этом в этой зоне происходит улучшение структуры, она становится мелкозернистой и равномерной.

Перегревание поверхности заготовки способствует росту кристаллов аустенита, что губительно сказывается на хрупкости. Недогрев не дает полностью феррито-перритной структуре перейти в аустенит, и могут образоваться незакаленные пятна.

После охлаждения на поверхности металла остаются высокие сжимающие напряжения, которые повышают эксплуатационные свойства детали. Внутренние напряжения между поверхностным слоем и серединой необходимо устранить. Это делается с помощью низкотемпературного отпуска — выдержкой при температуре около 200°С в печи. Чтобы избежать появления на поверхности микротрещин, нужно свести к минимуму время между закалкой и отпуском.

Также можно проводить так называемый самоотпуск — охлаждать деталь не полностью, а до температуры 200°С, при этом в ее сердцевине будет оставаться тепло. Дальше деталь должна остывать медленно. Так произойдет выравнивание внутренних напряжений.

Индукционная установка

Индукционная установка для термообработки ТВЧ представляет собой высокочастотный генератор и индуктор для закалки ТВЧ. Закаливаемая деталь может располагаться в индукторе или возле него. Индуктор изготовлен в виде катушки, на ней навита медная трубка. Он может иметь любую форму в зависимости от формы и размеров детали. При прохождении переменного тока через индуктор в нем появляется переменное электромагнитное поле, проходящее через деталь. Это электромагнитное поле вызывает возникновение в заготовке вихревых токов, известных как токи Фуко. Такие вихревые токи, проходя в слоях металла, нагревают его до высокой температуры.

Индукционный нагреватель ТВЧ

Отличительной чертой индукционного нагрева с помощью ТВЧ является прохождение вихревых токов на поверхности нагреваемой детали. Так нагревается только наружный слой металла, причем, чем выше частота тока, тем меньше глубина прогрева, и, соответственно, глубина закалки ТВЧ. Это дает возможность закалить только поверхность заготовки, оставив внутренний слой мягким и вязким во избежание излишней хрупкости. Причем можно регулировать глубину закаленного слоя, изменяя параметры тока.

Повышенная частота тока позволяет сконцентрировать большое количество тепла в малой зоне, что повышает скорость нагревания до нескольких сотен градусов в секунду. Такая высокая скорость нагрева передвигает фазовый переход в зону более высокой температуры. При этом твердость возрастает на 2—4 единицы, до 58—62 HRC, чего невозможно добиться при объемной закалке.

Для правильного протекания процесса закалки ТВЧ необходимо следить за тем, чтобы сохранялся одинаковый просвет между индуктором и заготовкой на всей поверхности закаливания, необходимо исключить взаимные прикосновения. Это обеспечивается при возможности вращением заготовки в центрах, что позволяет обеспечить равномерное нагревание, и, как следствие, одинаковую структуру и твердость поверхности закаленной заготовки.

Индуктор для закалки ТВЧ имеет несколько вариантов исполнения:

  • одно- или многовитковой кольцевой — для нагрева наружной или внутренней поверхности деталей в форме тел вращения — валов, колес или отверстий в них;
  • петлевой — для нагрева рабочей плоскости изделия, например, поверхности станины или рабочей кромки инструмента;
  • фасонный — для нагрева деталей сложной или неправильной формы, например, зубьев зубчатых колес.
Читайте также:
Полезное приспособление для сварочных работ

В зависимости от формы, размеров и глубины слоя закаливания используют такие режимы закалки ТВЧ:

  • одновременная — нагревается сразу вся поверхность заготовки или определенная зона, затем также одновременно охлаждается;
  • непрерывно-последовательная — нагревается одна зона детали, затем при смещении индуктора или детали нагревается другая зона, в то время как предыдущая охлаждается.

Одновременный нагрев ТВЧ всей поверхности требует больших затрат мощности, поэтому его выгоднее использовать для закалки мелких деталей — валки, втулки, пальцы, а также элементов детали — отверстий, шеек и т.д. После нагревания деталь полностью опускают в бак с охлаждающей жидкостью или поливают струей воды.

Непрерывно-последовательная закалка ТВЧ позволяет закалять крупногабаритные детали, например, венцы зубчатых колес, так как при этом процессе происходит нагрев малой зоны детали, для чего нужна меньшая мощность генератора ТВЧ.

Охлаждение детали

Охлаждение — второй важный этап процесса закалки, от его скорости и равномерности зависит качество и твердость всей поверхности. Охлаждение происходит в баках с охлаждающей жидкостью или разбрызгиванием. Для качественной закалки необходимо поддерживать стабильную температуру охлаждающей жидкости, не допускать ее перегрева. Отверстия в спрейере должны быть одинакового диаметра и расположены равномерно, так достигается одинаковая структура металла на поверхности.

Чтобы индуктор не перегревался в процессе работы, по медной трубке постоянно циркулирует вода. Некоторые индукторы выполняются совмещенными с системой охлаждения заготовки. В трубке индуктора прорезаны отверстия, через которые холодная вода попадает на горячую деталь и остужает ее.

Закалка токами высокой частоты

Достоинства и недостатки

Закалка деталей с помощью ТВЧ обладает как достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести следующее:

  • После закалки ТВЧ у детали сохраняется мягкой середина, что существенно повышает ее сопротивление пластической деформации.
  • Экономичность процесса закалки деталей ТВЧ связана с тем, что нагревается только поверхность или зона, которую необходимо закалить, а не вся деталь.
  • При серийном производстве деталей необходимо настроить процесс и далее он будет автоматически повторяться, обеспечивая необходимое качество закалки.
  • Возможность точно рассчитать и регулировать глубину закаленного слоя.
  • Непрерывно-последовательный метод закалки позволяет использовать оборудование малой мощности.
  • Малое время нагрева и выдержки при высокой температуре способствует отсутствию окисления обезуглероживания верхнего слоя и образования окалины на поверхности детали.
  • Быстрый нагрев и охлаждение не дают большого коробления и поводок, что позволяет уменьшить припуск на чистовую обработку.

Но индукционные установки экономически целесообразно применять только при серийном производстве, а для единичного производства покупка или изготовление индуктора невыгодно. Для некоторых деталей сложной формы производство индукционной установки очень сложно или невозможно получить равномерность закаленного слоя. В таких случаях применяют другие виды поверхностных закалок, например, газопламенную или объемную закалку.

Биты для шуруповерта — как выбрать, маркировка, виды и закалка

  • Как правильно выбрать биту для шуруповерта, что бы хватило надолго?
    • Какие бывают биты и головки к шуруповерту?
    • Рейтинг известных брендов производителей бит и насадок для шуруповерта
  • Как правильно использовать биту, что бы хватало надолго — 5 советов мастера

Основная причина быстрого износа биты — низкое качество и неправильное использование. Конечно, если вы работаете с деревом или собираете мебель, вопрос не стоит так остро, но при работе с профессиональным шуруповертом связанной с металлом или бетоном, не каждая бита продержится хотя бы месяц. Есть несколько правил и приемов, зная которые, даже не очень хорошей битой или головкой Вы будете пользоваться очень долго, но об этом ниже по тексту.

Сказать по чести, биты в наборе приобретал только раз, с самым первым «шуриком», этот набор без двух бит, до сих пор валяется в ящике, «на всякий случай». Среднего качества биты, только для дерева годятся. Для длинных, каленых саморезов покупаю биты поштучно, пред началом больших работ. Выбираю метизы с которыми буду работать и под них сразу оснастку. К оснастке можно отнести головку битодержателя, с помощью её бита фиксируется в шуруповерте и не выпадает в процессе работы. Для чего на шестиграннике есть небольшая фаска. Держатели бит бывают цанговые и магнитные:

Какие бывают биты и головки к шуруповерту?

  • основные;
  • специальные;
  • комбинированные.

Большинство популярных бит относятся к перечисленным ниже. Они также делятся на некоторые виды в зависимости от формы рабочего элемента шлица биты:

  • прямые биты;
  • крестообразные биты;
  • биты в форме звезды;
  • шестигранные головки;

Специальные биты делятся на:

  • трехгранные;
  • с упорным ограничителем для гипсокартона;
  • с пружинными фиксаторами и другие.

Отличие комбинированных от специальных и основных в том, что на обоих концах биты имеются рабочие части разной формы либо одной формы, но разных размеров. Стоят они чуть больше двух других типов, что не всегда оправдано. В этом поможет убедиться исследование свойств насадок для шуруповерта, подробно рассматриваемое далее. Однако приведенные выше классификации не являются единственными, поскольку существует несколько стандартов бит.

  • Ph (сокращенное от Phillips) — крестообразные биты, имеющие условный размер от 0 до 4; характеризуются расширением шлица к основанию, а также углом при вершине, равным 55 градусов. Наиболее популярный размер среди покупателей — Ph2;
  • Pz (Pozidrive) — угол при вершине составляет 50 градусов; изделия являются усовершенствованной версией ранее описанных; отличаются наличием двух или четырех дополнительных шлицов в основании;
  • Sl (Slot) – прямой шлиц, варьирующийся по ширине; цифра в маркировке означает ширину шлица;
  • Torx (также встречается TX) — шлиц в форме шестигранной звезды; применяется для конструкций, к которым предъявляются повышенные требования относительно прочности;
  • HEX – бита, применяемая при креплении винтов с внутренним шестигранником; чаще всего применяется при сборке мебели; специальные биты для гаек или болтов, имеющие внешний шестигранник и применяемые при креплении кровельных саморезов либо пресс-шайб.
Читайте также:
Хитрое крепление для ручного зажима

Обратите особое внимание на различия бит PZ и PH — это два разных стандарта, хотя очень похожи. Угол конуса и угол шлица сложно отличить невооруженным глазом. Отличия этих конкурирующих стандартов на рисунке ниже:

Рейтинг известных брендов производителей бит и насадок для шуруповерта

Производители, чье имя на слуху большинства связанных со строительством или ремонтными работами людей, за десятки лет работы на рынке РФ зарекомендовали себя должным образом. Среди востребованных фирм выделяются качеством биты:

  1. WhirlPower — приемлемый бюджетный бренд с длиной бит от 25 до 250 мм;
  2. DeWALT — у данных изделий отмечена высокая ударопрочность, отсутствие механических повреждений на рабочей части после длительного использования. Очень качественные биты, у меня есть «рабочая» двухстороння бита, которой более 5 лет, берегу её, использую только там где нужно быстро сменить крест на прямую головку и объем работ значительный.
  3. Hitachi и Kraftool — качественные биты из хорошей стали по разумной цене.
  4. Magna – весьма демократичный вариант для бережливых хозяев, не желающих переплачивать за вполне сносный товар. Вполне пригодны для работ связанных с сборкой мебели или столярными работами.
  5. Bosch — пожалуй, наиболее известный производитель среди покупателей, качество бит может сильно колебаться, их часто подделывают;

Совсем барахло, изделия фирмы Metabo. Отмечается разрушение их граней; столь быстрый износ характерен лишь для пластика. Закалка бит может улушить качество граней смотрите видео о закалке бит:

Как правильно использовать биту, что бы хватало надолго — 5 советов мастера

1) Точное соответствие головки шурупа и биты.
У любого мастера есль любимая бита, та что живет в шуруповерте долго, покупая метизы, постарайтесь выбирать саморезы или шурупы под неё. Конфигураций головок, развелось множество, иногда с такой хренью приходится работать, на этот случай держите под рукой недорогой набор бит, можно даже Китайского производства.

2) Не забывайте о трещётке.
Вкручивая дюбель гвозди на «рывок», на всякий случай все же установите ограничение трещетки чуть больше максимального усилия. Если
саморез упрется в бетон это не даст сорвать шлицы. при работе с гипсокартоном и металлическим профилем, трещетка защитит поверхность листа ГКЛ от разрывов при излишнем погружении головки самореза.

3) Смазка для резьбы самореза или шурупа.
Перед вкручиванием смажьте рабочую поверхность, это значительно снизит усилие и как следствие разгрузит шуруповерт и бита проживет значительно дольше. Если вы вкручиваете саморез «навсегда» как например протягивая половицы деревянного пола, смазать лучше водой, такой саморез потом очень трудно выкрутить. Но если, предполагается в последствии выкрутить шуруп, тогда можно смазать керосином или WD-40. Такая смазка быстро высохнет и на качестве крепления никак не скажется, но вкручиваться будет как нож в масло.

4) Держите угол!
Банальный совет, но чаще всего срываются шлицы именно по причине «нетвердой руки» или спешки. Бита должна входить в головку «тютелька в тютельку», без люфта. Если возможно используйте биты с пружинным фиксатором, это замедляет работу, но только вначале, со временем Ваши руки сами будут делать все правильно и быстро.

5) Заведите коробку для старых бит
После завершения больших объемов работ, остаются биты «подуставшие», немного люфтят или сносились. Такие можно сложить впрок и в последствии эта коробочка вас не раз выручит. Эти биты еще пригодятся для выкручивания. У меня в этой коробке лежит мощный магнит, кроме того что им можно намагнитить любую биту, часто выручает в труднодоступных местах.

Индукционный нагрев ТВЧ :: Статьи

Закалка ТВЧ. Преимущества и недостатки высокочастотной закалки.

Услуга закалки ТВЧ. На производственной площадке – РФ, г.Томск, ООО “ТЕСЛАЙН ИНДАКТИВ” – мы осуществляем ТВЧ закалку опытных образцов и принимаем заказы на серийную закалку деталей.

При поверхностной закалке высокую твердость и прочность приобретает лишь небольшой, толщиной не­сколько миллиметров, поверхностный слой детали. По­чему же такая закалка во многих случаях оказывается не менее, а иногда даже и более эффективной чем сквоз­ная закалка по всему объему? Это объясняется двумя причинами. Во-первых, в условиях ра­боты в подавляющем большин­стве случаев максимальные на­пряжения возникают на поверх­ности деталей, поэтому, повы­шая твердость и прочность по­верхности, мы тем самым повы­шаем и работоспособность всей детали в целом. Во-вторых, при­менение поверхностной закалки значительно снижает хрупкость детали, особенно, если она имеет, сложную форму, поскольку наря­ду с прочной, твердой поверхно­стью сохраняется сравнительно вязкая, пластичная сердцевина детали, чего нельзя достичь при сквозной закалке.

Читайте также:
Экспресс закалка инструмента в домашних условиях

С помощью токов высокой частоты (ТВЧ) можно провести нагрев поверхностного слоя детали на глуби­ну в несколько миллиметров. Как и почему нагревается поверхностный слой?

Представим себе проводник электрического тока, на­пример в виде медной трубки, свернутой в незамкнутое кольцо. Внутрь такого кольца вставили металлический стержень так, чтобы он не касался трубки. Если теперь концы трубки включить в цепь переменного тока высо­кой частоты, то появится переменное электромагнитное поле такой же частоты. Силовые линии поля будут пронизывать стержень, благодаря чему в нем возникнет пе­ременный ток высокой частоты (рис. 1). Это так назы­ваемые вихревые токи Фуко. Такой способ наведения пе­ременного тока в проводнике без непосредственного включения его в электрическую цепь называется элект­ромагнитной индукцией, а медная трубка, которая ис­пользуется для нагрева, – индуктором. Индукция в пе­реводе с английского значит наведение.

1 – деталь; 2 – индуктор; 3 – силовые линии электро­магнитного поля

Особенностью тока высокой частоты является то, что он проходит не по всему сечению проводника, а только у его поверхности. При этом, чем выше частота тока, тем меньше глубина его проникновения в поверхность. Прохождение тока по проводнику, как известно, сопровождается выделением теплоты. Роль такого проводника выполняет нагреваемая деталь. Поскольку ток проходит только по ее поверхности, то и нагревается не вся де­таль, а лишь ее поверхность. Продолжительность нагре­ва поверхности до закалочной температуры очень не­большая, обычно 1 -10 с. Во избежание нагрева индук­тора внутри его циркулирует проточная вода.

Если нагретую до закалочной температуры поверх­ность детали быстро охладить, например, с помощью во­дяного душа, то произойдет поверхностная закалка. Та­ким образом, закалка ТВЧ , или, как ее иногда называ­ют, индукционная закалка, это по существу поверхност­ная закалка, отличающаяся лишь способом нагрева деталей.

Для получения переменного тока высокой частоты применяют специальные устройства – генераторы. Они бывают машинные и ламповые. Для закалки деталей на небольшую глубину (1-2 мм) удобнее использовать ламповые генераторы. Они имеют частоту до 10 млн. Гц при мощности до 250 кВт. Для закалки на большую глубину (до 10 мм и более) используют машинные генераторы частотой до 10 тыс. Гц и мощностью до 1000 кВт.

Основной отличительной особенностью установки с ламповым генератором является то, что в ней преобразование тока промышленной частоты в ток высокой часто­ты осуществляется с помощью электронной лампы. Важ­ным достоинством таких генераторов является то, что они не имеют вращающихся и трущихся частей, бесшум­ны в работе и не требуют специальных фундаментов.

При закалке ТВЧ применяют три метода: одновре­менный, последовательный, непрерывно-последователь­ный.

Одновременный метод заключается в том, что зака­ливаемая деталь устанавливается в индуктор и нагрева­ется одновременно по всей поверхности, которую нужно закаливать. Этот метод применяют для деталей с не­большой поверхностью (втулок, пальцев, роликов и т. п.). Если деталь круглой формы, то для более равномерного нагрева ее приводят во вращение. После нагрева до тре­буемой температуры индуктор отключается, и автома­тически включается подача охлаждающей воды. Ох­лаждение, как и нагрев, проводится одновременно по всей поверхности. При таком методе обработки целесо­образно охлаждающую воду подавать через спрейерное устройство, смонтированное в самом индукторе. С этой целью внутренняя часть индуктора выполняется в виде двух кольцевых камер. В наружной камере циркулирует вода, охлаждающая индуктор в период нагрева детали, а во внутреннюю вода подается только в период охлажде­ния детали, когда индуктор отключен. На внутренней стен­ке этой камеры, обращенной к поверхности детали, имеет­ся множество отверстий, через которые вода тонкими струйками подается на поверхность детали (рис. 2,а).

Последовательный метод обработки предусматривает последовательную (поочередную) закалку отдельных элементов детали, например шеек коленчатого вала или зубьев крупных шестерен (зуб за зубом). Применение такого метода позволяет упростить конструкцию индук­тора и снизить потребную мощность высокочастотного генератора.

Непрерывно-последовательный метод обработки сос­тоит в том, что индуктор непрерывно перемещается от­носительно детали, а за индуктором движется сблокиро­ванное с ним охлаждающее устройство в виде спрейера (рис. 2, б). Таким образом последовательно нагрева­ется и закаливается вся поверхность детали. Если де­таль имеет круглую форму, то для большей равномерно­сти нагрева она вращается вокруг своей оси.

Такой метод обработки применяют для деталей, име­ющих сравнительно большую закаливаемую поверх­ность, например длинных валов, направляющих станин и др. В этих случаях для одновременного нагрева мощ­ность генератора может оказаться недостаточной, либо индуктор получается неконструктивных размеров. Для закалки этим методом плоских поверхностей применяют петлевые индукторы (рис. 2, в).

Из всего сказанного становится ясным, что для высо­кочастотной закалки кроме установки ТВЧ и индуктора необходимо также иметь, особенно в условиях массового производства, закалочный станок, в котором можно за­креплять и перемещать соответствующим образом обра­батываемую деталь. Для массового и крупносерийного производства все большее распространение получают станки-автоматы и полуавтоматы, а для мелкосерийного и единичного – универсальные станки.

Важную роль при высокочастотной закалке играет правильный выбор способа и среды охлаждения. В боль­шинстве случаев для охлаждения применяют воду, которую подают через душирующие устройства – спрейеры.

Для получения стабильных результатов закалки при охлаждении водяным душем необходимо поддерживать постоянную температуру воды в пределах 20-30°C. С этой целью используют воду не из общей магистрали, а из замкнутой циркуляционной системы, специально предназначенной для закалки. Охлаждающая способность воды при душевой закалке зависит от ее расхода в единицу времени, который, в свою очередь, зависит от давления воды. Непосредственно в спрейере давление обычно не превышает 1 ат.

Читайте также:
Механический домкрат с электродвигателем своими руками

Равномерность охлаждения во многом зависит от диаметра и взаимного расположения отверстий в спрейере. Эти отверстия диаметром 1,5-2,5 мм располагают на расстоянии 3-7 мм друг от друга.

Интенсивное охлаждение, которое дает водяной душ, в некоторых случаях оказывается нежелательным. Так бывает при закалке деталей сложной формы или деталей, изготовленных из некоторых легированных сталей, склонных к образованию трещин. В таких случаях для охлаждения используют водные эмульсии или масло. На некоторых заводах применяют 20-30%-ный раствор глицерина в воде.

Эмульсию изготовляют путем введения в воду 3- 6% эмульсола. Во избежание всплывания составных частей эмульсии ее нужно интенсивно перемешивать. Эмульсия подается насосами под давлением 2-3 ат.

В ряде случаев хорошие результаты по предупреж­дению трещин получают путем применения масляного душа. При этом, правда, возникают определенные тех­нические трудности: необходимо создавать специальную замкнутую систему подачи масла, поддерживать посто­янную температуру его, предусмотреть усиленную вен­тиляцию для вытяжки дыма, так как возможны вспышки масла в момент подачи его па раскаленную поверхность детали. При непрерывно-последовательной закалке во избежание горения масла нагрев следует осуществлять под слоем масла. Поскольку масло является диэлектри­ком, то это не приводит к замыканию между индуктором и нагреваемой деталью.

Несмотря на все эти трудности, уже созданы и нашли применение полуавтоматические станки для одновре­менной и непрерывно-последовательной закалки, в кото­рых успешно используется устройство с масляным ду­шем.

При поверхностной закалке ТВЧ нагрев проводится до более высокой температуры, чем при обычной объем­ной закалке. Это обусловлено двумя причинами. Во-пер­вых, при очень большой скорости нагрева температуры критических точек, при которых происходит переход пер­лита в аустенит, повышаются, а во-вторых, нужно, чтобы это превращение успело завершиться за очень короткое время нагрева, а чем выше температура, тем быстрее оно происходит. Так, например, при печном нагреве со скоростью 2-3°С/с температура нагрева под закалку стали 45 составляет 840-860°С, при нагреве ТВЧ со ско­ростью 250°С/с – 880-920°С, а при скорости 500°С/с – 980-1020°С.

Несмотря на то, что нагрев при высокочастотной за­калке проводится до более высокой температуры, чем при обычной, перегрева металла не происходит. Это объясняется тем, что время высокочастотного нагрева очень короткое, и зерно в стали не успевает вырасти. С другой стороны, благодаря более высокой температуре нагрева и более интенсивному охлаждению твердость после закалки ТВЧ получается выше примерно на 2- 3 единицы по Роквеллу. Это обеспечивает более высокую прочность и износостойкость поверхности детали.

Наряду с этим действует еще один важный фактор, способствующий повышению эксплуатационной прочнос­ти деталей, закаленных с помощью ТВЧ. Это появление на поверхности сжимающих напряжений благодаря об­разованию мартенситной структуры. Чем меньше глуби­на закаленного слоя, тем в большей мере проявляется действие таких напряжений.

Кроме этого, высокочастотная закалка дает и другие важные преимущества: высокую производительность; легкость регулирования толщины закаленного слоя; ми­нимальное коробление; почти полное отсутствие окали­ны; возможность полной автоматизации всего процесса; облегчение условий труда; возможность размещения закалочной установки в потоке механической обработки.

Наиболее часто поверхностной высокочастотной за­калке подвергают детали, изготовленные из углеродис­той стали с содержанием 0,4-0,5% С. Эти стали после закалки имеют поверхностную твердость HRC 55-60. При меньшем содержании углерода такая твердость уже не достигается, а при большем содержании возни­кает опасность появления трещин в условиях резкого охлаждения водяным душем. Наряду с углеродистыми применяются также низколегированные хромистые, хро­моникелевые, хромокремнистые и другие стали.

Во многих случаях высокочастотная закалка позво­ляет заменить легированные стали более дешевыми – углеродистыми. Объясняется это тем, что такие важные преимущества легированных сталей, как глубокая прокаливаемость и меньшая деформация, для ряда деталей утрачивают свое значение. Так, например, при закалке шестерен с мелким зубом глубокая прокаливаемость да­же нежелательна, поскольку при этом может произойти сквозная закалка зубьев, что вызовет их хрупкость. В та­ких случаях целесообразно применение углеродистых сталей пониженной прокаливаемости. В обозначении та­ких сталей ставятся соответственно буквы ПП (напри­мер, сталь 55ПП). При закалке мелкомодульных шесте­рен из такой стали, хотя зуб и прогревается насквозь, однако закаливается он всего на глубину 1-2 мм. Более того, поскольку сердцевина зуба была нагрета до темпе­ратуры критических точек, а охлаждение ее происходи­ло с умеренной скоростью, примерно, как при нормали­зации, произойдет улучшение структуры сердцевины: она получится более однородной и мелкозернистой. Это, несомненно, будет способствовать повышению прочности зуба.

Такой способ поверхностной закалки, при котором нагрев производится на большую глубину, чем необхо­димая глубина поверхностно-закаленного слоя, называ­ют закалкой с глубинным нагревом. В ряде случаев он дает очень большой эффект. На Минском автозаводе разработан и внедрен процесс глубинной закалки шквор­ня из стали 45. Благодаря этому упразднена операция предварительной нормализации, а сопротивление уста­лости шкворня повысилось более чем в 10 раз.

После проведения поверхностной высокочастотной закалки детали подвергают низкому отпуску при темпе­ратуре 160-200°С. Это способствует уменьшению хруп­кости закаленного слоя. Отпуск проводится в электропе­чах. Можно также осуществить самоотпуск. С этой це­лью спрейер, подающий воду, отключается несколько раньше, и благодаря этому охлаждение происходит не полностью. В детали сохраняется теплота, которая обеспечивает нагрев закаленного слоя до температуры низ­кого отпуска.

Читайте также:
Доработка ключа для кулачкового патрона электродрели

После закалки применяется также электроотпуск, при котором нагрев проводится с помощью высокочас­тотной установки. При этом для получения хороших ре­зультатов нагрев нужно осуществлять с меньшей скоро­стью, чем при закалке, и на большую глубину. Требуе­мый режим нагрева устанавливается опытным путем.

Для повышения механических свойств сердцевины и обшей прочности детали перед поверхностной закалкой проводят нормализацию или объемную закалку в соче­тании с высоким отпуском (улучшение).

Дефекты закалки с нагревом ТВЧ и их предупреждение

Деформация. Хотя деформация деталей при высоко­частотной закалке значительно меньше, чем при объем­ной, тем не менее и в этом случае она может быть при­чиной брака. Как и при объемной закалке, деформация связана, во-первых, с неравномерностью нагрева и ох­лаждения и, во-вторых, с увеличением объема стали при образовании мартенсита.

Неравномерность нагрева при высокочастотной за­калке вызывается неравномерным зазором по окружно­сти между индуктором и нагреваемой деталью. В тех местах, где зазор меньше, нагрев происходит сильнее. Такое явление называется эффектом близости. Во избе­жание этого проводят, как указывалось выше, вращение детали при нагреве. Вращение, однако, не дает эффекта, если сама нагреваемая деталь имеет эксцентриситет, или центры станка, в которых она устанавливается, имеют биение.

Неравномерность охлаждения вызывается неравномерной подачей воды через спрейер.

В результате неравномерности нагрева и охлажде­ния может произойти искривление геометрической оси при закалке цилиндрических изделий типа валов, шпин­делей и т. п.

Наибольшая деформация наблюдается при односто­ронней поверхностной закалке, особенно в тех случаях, когда детали не обладают достаточной жесткостью, как, например, пластины. Однако даже изделия, обладающие высокой жесткостью, такие как рельсы, балки и др., но имеющие большую длину, при односторонней закалке склонны к деформации. В этих случаях уменьшение де­формации может быть достигнуто снижением толщины закаленного слоя, а также закалкой обратной, нерабо­чей стороны пластин или балок.

Увеличение объема при высокочастотной закалке происходит только в поверхностном слое детали, где об­разуется мартенситная структура. Несмотря на то, что глубина закаленного слоя в большинстве случаев не превышает 2-3 мм, изменение объема даже в таком не­большом слое может привести к ощутимому и нежела­тельному изменению размеров детали. Например, при поверхностной закалке цилиндрической детали, при рав­номерном расширении слоя во всех направлениях можно было бы ожидать увеличения диаметра детали пример­но, на 3 мкм на каждый миллиметр толщины закаленно­го слоя. Если же учесть, что в большинстве случаев уве­личение объема при поверхностной закалке происходит в основном в направлении глубины слоя (но диаметру детали), то увеличение диаметра можно принять в 3 ра­за большим, т. е. оно составит примерно 0.01 мм на каж­дый миллиметр толщины слоя.

Наряду с увеличением диаметра при закалке цилинд­рических деталей, особенно в тeх случаях, когда длина их значительно превышает диаметр, происходит уменьшение длины. Такое уменьшение может достигать 1% от длины закаленного участка.

Важным преимуществом высокочастотной закалки является то, что изменение объема, связанное со струк­турными превращениями, а значит и изменение разме­ров обрабатываемой детали, могут быть более или менее точно учтены.

Трещины. Первопричиной появления трещин при высокочастотной поверхностной закалке, как и при обычной закалке, являются внутренние напряжения. Это все те же термические напряжения, возникающие вследствие уменьшения объема металла при охлажде­нии, и структурные напряжения вследствие увеличения объема стали при образовании мартенсита. Однако условия возникновения трещин, их вид и размеры при высокочастотной закалке имеют свои характерные осо­бенности. Сущность их сводится к следующему. По­скольку нагреву подвергается только тонкий поверх­ностный слой металла, то при последующем резком охлаждении он будет стремиться уменьшиться в объе­ме, но этому будет препятствовать лежащий под ним холодный слой металла. В результате в поверхностном слое возникнут растягивающие напряжения. До 600- 500°С нагретый металл еще сохраняет сравнительно высокую пластичность, но ниже этой температуры пла­стичность падает, и такие напряжения могут привести к трещинам. При дальнейшем охлаждении ниже 300- 200°С, когда в поверхностном слое образуется мартен­сит, происходит увеличение объема металла, и это уменьшает растягивающие напряжения, поэтому воз­никшие трещины, как правило, не увеличиваются по глубине. По существу это микротрещины, которые во многих случаях могут быть удалены при последующей шлифовке.

Возникновению микротрещин способствует неравно­мерность охлаждения водяным душем, когда разобщен­ные тонкие струйки воды, попадая на закаливаемую поверхность, создают неоднородное охлаждение. Обра­зующиеся микротрещины имеют характерное для этого случая расположение, соответствующее расположению отверстий в спрейере.

Неоднородность охлаждения уменьшается при вра­щении детали. Действенной мерой является также при­менение индукторов с коническими душирующими отверстиями. В таких спрейерах струя воды по выходе из отверстия расширяется, и при попадании на поверх­ность детали отдельные струи воды сливаются в общий поток. Применяемое в настоящее время в практике за­водов охлаждение масляным душем – эффективное средство борьбы с трещинами.

Источник: “Термическая обработка. В помощь рабочему-термисту” Райцес В.Б.

Закалка металлов токами высокой частоты

В гидромеханических системах, устройствах и узлах чаще всего используются детали, которые работают на трение, сдавливание, скрутку. Именно поэтому основное требование к ним – достаточная твердость их поверхности. Для получения необходимых характеристик детали, поверхность закаляется током высокой частоты (ТВЧ).

Читайте также:
Универсальная стойка из профиля для электроинструмента

В процессе применения закалка ТВЧ показала себя как экономный и высокоэффективный способ термической обработки поверхности металлических деталей, который придает дополнительную износостойкость и высокое качество обработанным элементам.

Описание метода закалки ТВЧ

Нагрев токами ВЧ основан на явлении, при котором вследствие прохождения переменного высокочастотного тока по индуктору (спиральный элемент, выполненный из медных трубок) вокруг него формируется магнитное поле, создающее в металлической детали вихревые токи, которые и вызывают нагрев закаливаемого изделия. Находясь исключительно на поверхности детали, они позволяют нагреть ее на определенную регулируемую глубину.

Закалка ТВЧ металлических поверхностей имеет отличие от стандартной полной закалки, которое заключается в повышенной температуре нагрева. Это объясняется двумя факторами. Первый из них – при высокой скорости нагрева (когда перлит переходит в аустенит) уровень температуры критических точек повышается. А второй – чем быстрее проходит переход температур, тем быстрее совершается превращение металлической поверхности, ведь оно должно произойти за минимальное время.

Стоит сказать, несмотря на то, что при использовании высокочастотной закалки вызывается нагрев больше обычного, перегрева металла не случается. Такое явление объясняется тем, что зерно в стальной детали не успевает увеличиться, благодаря минимальному времени высокочастотного нагрева. К тому же, из-за того, что уровень нагрева выше и охлаждение интенсивнее, твердость заготовки после ее закалки ТВЧ вырастает приблизительно на 2-3 HRC. А это гарантирует высочайшую прочность и надежность поверхности детали.

Вместе с тем, есть дополнительный немаловажный фактор, который обеспечивает повышение износостойкости деталей при эксплуатации. Благодаря созданию мартенситной структуры, на верхней части детали образовываются сжимающие напряжения. Действие таких напряжений проявляется в высшей мере при небольшой глубине закаленного слоя.

Применяемые для закалки ТВЧ установки, материалы и вспомогательные средства

Полностью автоматический комплекс высокочастотной закалки включает в себя закалочный станок и ТВЧ установки (крепежные системы механического типа, узлы поворота детали вокруг своей оси, движения индуктора по направлению заготовки, насосов, подающих и откачивающих жидкость или газ для охлаждения, электромагнитных клапанов переключения рабочих жидкостей или газов (вода/эмульсия/газ)).

ТВЧ станок позволяет перемещать индуктор по всей высоте заготовки, а также вращать заготовку на разных уровнях скорости, регулировать выходной ток на индукторе, а это дает возможность выбрать правильный режим процесса закалки и получить равномерно твердую поверхность заготовки.

Принципиальная схема индукционной установки ТВЧ для самостоятельной сборки была приведена в предыдущей статье.

Индукционную высокочастотную закалку можно охарактеризовать двумя основными параметрами: степенью твердости и глубиной закалки поверхности. Технические параметры выпускаемых на производстве индукционных установок определяются мощностью и частотой работы. Для создания закаленного слоя применяют индукционные нагревающие устройства мощностью 40-300 кВА при показателях частоты в 20-40 килогерц либо 40-70 килогерц. Если необходимо провести закалку слоев, которые находятся глубже, стоит применять показатели частот от 6 до 20 килогерц.

Диапазон частот выбирается, исходя из номенклатуры марок стали, а также уровня глубины закаленной поверхности изделия. Существует огромный ассортимент комплектаций индукционных установок, что помогает выбрать рациональный вариант для конкретного технологического процесса.

Технические параметры автоматических станков для закалки определяются габаритными размерами используемых деталей для закалки по высоте (от 50 до 250 сантиметров), по диаметру (от 1 до 50 сантиметров) и массе (до 0,5 т, до 1т, до 2т). Комплексы для закалки, высота которых составляет 1500 мм и больше, оснащены электронно-механической системой зажима детали с определенным усилием.

Высокочастотная закалка деталей осуществляется в двух режимах. В первом каждое устройство индивидуально подключается оператором, а во втором – происходит без его вмешательств. В качестве среды закалки обычно выбирают воду, инертные газы или полимерные составы, обладающие свойствами по теплопроводности, близкими к маслу. Среда закалки выбирается в зависимости от требуемых параметров готового изделия.

Технология закалки ТВЧ

Для деталей или поверхностей плоской формы маленького диаметра используется высокочастотная закалка стационарного типа. Для успешной работы расположение нагревателя и детали не меняется.

При применении непрерывно-последовательной ТВЧ закалки, которая чаще всего используется при обработке плоских или цилиндрообразных деталей и поверхностей, одна из составляющих системы должна перемещаться. В таком случае либо нагревающее устройство перемещается по направлению к детали, либо деталь движется под нагревающим аппаратом.

Для нагрева исключительно цилиндрообразных деталей небольшого размера, прокручивающихся единожды, применяют непрерывно-последовательную высокочастотную закалку тангенциального типа.

Структура металла зубца шестерни, после закалки ТВЧ методом

После совершения высокочастотна нагрева изделия совершают его низкий отпуск при температуре 160—200°С. Это позволяет увеличить износостойкость поверхности изделия. Отпуски совершаются в электропечах. Еще один вариант – совершение самоотпуска. Для этого необходимо чуть раньше отключить устройство, подающее воду, что способствует неполному охлаждению. Деталь сохраняет высокую температуру, которая нагревает закаленный слой до температуры низкого отпуска.

После совершения закалки также применяется электроотпуск, при котором нагрев осуществляется при помощи ВЧ установки. Для достижения желаемого результата нагрев производится с более низкой скоростью и более глубоко, чем при поверхностной закалке. Необходимый режим нагрева можно определить методом подбора.

Для улучшения механических параметров сердцевины и общего показателя износостойкости заготовки нужно провести нормализацию и объемную закалку с высоким отпуском непосредственно перед поверхностной закалкой ТВЧ.

Сферы применения закалки ТВЧ

Закалка ТВЧ используется в ряде технологических процессов изготовления следующих деталей:

  • валов, осей и пальцев;
  • шестеренок, зубчатых колес и венцов;
  • зубьев или впадин;
  • щелей и внутренних частей деталей;
  • крановых колес и шкивов.
Читайте также:
Приспособление для резки наждачной бумаги

Наиболее часто высокочастотную закалку применяют для деталей, которые состоят из углеродистой стали, содержащей полпроцента углерода. Подобные изделия приобретают высокую твердость после закалки. Если наличие углерода меньше вышеуказанного, подобная твердость уже недостижима, а при большем проценте скорее всего возникнут трещины при охлаждении водяным душем.

В большинстве ситуаций закалка токами высокой частоты позволяет заменить стали, прошедшие легирование, более недорогими – углеродистыми. Это можно пояснить тем, что такие достоинства сталей с легирующими добавками, как глубокая прокаливаемость и меньшее искажение поверхностного слоя, для некоторых изделий теряют значение. При высокочастотной закалке металл становится более прочным, а его износостойкость возрастает. Точно так же, как углеродистые используются хромистые, хромоникелевые, хромокремнистые и многие другие виды сталей с низким процентом легирующих добавок.

Преимущества и недостатки метода

Преимущества закалки токами ВЧ:

  • полностью автоматический процесс;
  • работа с изделиями любых форм;
  • отсутствие нагара;
  • минимальная деформация;
  • вариативность уровня глубины закаленной поверхности;
  • индивидуально определяемые параметры закаленного слоя.

Среди недостатков можно выделить:

  • потребность в создании специального индуктора для разных форм деталей;
  • трудности в накладке уровней нагрева и охлаждения;
  • высокая стоимость оборудования.

Возможность использования закалки токами ВЧ в индивидуальном производстве маловероятна, но в массовом потоке, например, при изготовлении коленчатых валов, шестеренок, втулок, шпинделей, валов холодной прокатки и др., закалка поверхностей ТВЧ приобретает все более широкое применение.

Технология термообработки ТВЧ

Индукционный нагрев происходит в результате размещения обрабатываемой детали вблизи проводника переменного электрического тока, который называется индуктором. При прохождении по индуктору тока высокой частоты (ТВЧ) создаётся электромагнитное поле и, если в этом поле располагается металлическое изделие, то в нем возбуждается электродвижущая сила, которая вызывает прохождение по изделию переменного тока такой же частоты, как и ток индуктора.

Таким образом наводится тепловое воздействие, которое вызывает разогрев изделия. Тепловая мощность Р, выделяемая в нагреваемой детали, будет равна:

где К – коэффициент, зависящий от конфигурации изделия и величины зазора, образующегося между поверхностями изделия и индуктора; Iин – сила тока; f – частота тока (Гц); r – удельное электрическое сопротивление (Ом·см); m – магнитная проницаемость (Г/Э) стали.

На процесс индукционного нагрева существенное влияние оказывает физическое явление, называемое поверхностным (скин) эффектом: ток индуцируется преимущественно в поверхностных слоях, и при высоких частотах плотность тока в сердцевине детали мала. Глубина нагреваемого слоя оценивается по формуле:

Повышение частоты тока позволяет концентрировать в небольшом объёме нагреваемой детали значительную мощность. Благодаря этому реализуется высокоскоростной (до 500 С/сек) нагрев.

Параметры индукционного нагрева

Индукционный нагрев характеризуется тремя параметрами: удельной мощностью, продолжительностью нагрева и частотой тока. Удельная мощность — это мощность переходящая в теплоту на 1 см2 поверхности нагреваемого металла (кВт/см2). От величины удельной мощности зависит скорость нагрева изделия: чем она больше, тем быстрее осуществляется нагрев.

Продолжительность нагрева определяет общее количество передаваемой тепловой энергии, а соответственно и достигаемую температуру. Также важно учитывать частоту тока, так как от нее зависит глубина закаленного слоя. Частота тока и глубина нагреваемого слоя находятся в противоположной зависимости (вторая формула). Чем выше частота, тем меньше нагреваемый объем металла. Выбирая величину удельной мощности, продолжительность нагрева и частоту тока, можно в широких пределах изменять конечные параметры индукционного нагрева – твердость и глубину закаленного слоя при закалке или нагреваемый объем при нагреве под штамповку.

На практике контролируемыми параметрами нагрева, являются электрические параметры генератора тока (мощность, сила тока, напряжение) и продолжительность нагрева. При помощи пирометров также может фиксироваться температура нагрева металла. Но чаще не возникает необходимости в постоянном контроле температуры, так как подбирается оптимальный режим нагрева, который обеспечивает постоянное качество закалки или нагрева ТВЧ. Оптимальный режим закалки подбирается изменением электрических параметров. Таким образом осуществляют закалку нескольких деталей. Далее детали подвергаются лабораторному анализу с фиксированием твёрдости, микроструктуры, распределения закалённого слоя по глубине и плоскости. При недогреве в структуре доэвтектоидных сталей наблюдается остаточный феррит; при перегреве возникает крупноигольчатый мартенсит. Признаки брака при нагреве ТВЧ такие же, как и при классических технологиях термообработки.

При поверхностной закалке ТВЧ нагрев проводится до более высокой температуры, чем при обычной объемной закалке. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, при очень большой скорости нагрева температуры критических точек, при которых происходит переход перлита в аустенит, повышаются, а во-вторых, нужно, чтобы это превращение успело завершиться за очень короткое время нагрева и выдержки.

Несмотря на то, что нагрев при высокочастотной закалке проводится до более высокой температуры, чем при обычной, перегрева металла не происходит. Так происходит из-за того, что зерно в стали попросту не успевает вырасти за очень короткий промежуток времени. При этом также стоит отметить, что по сравнению с объемной закалкой, твердость после закалки ТВЧ получается выше примерно на 2— 3 единицы HRC. Это обеспечивает более высокую износостойкость и твердость поверхности детали.

Преимущества закалки токами высокой частоты

  • высокая производительность процесса
  • легкость регулирования толщины закаленного слоя
  • минимальное коробление
  • почти полное отсутствие окалины
  • возможность полной автоматизации всего процесса
  • возможность размещения закалочной установки в потоке механической обработки.
Читайте также:
Как сделать регулируемую ручку для УШМ

Наиболее часто поверхностной высокочастотной закалке подвергают детали, изготовленные из углеродистой стали с содержанием 0,4—0,5% С. Эти стали после закалки имеют поверхностную твердость HRC 55—60. При более высоком содержании углерода возникает опасность появления трещин из-за резкого охлаждения. Наряду с углеродистыми применяются также низколегированные хромистые, хромоникелевые, хромокремнистые и другие стали.

Оборудование для выполнения индукционной закалки (ТВЧ)

Индукционная закалка требует специального технологического оборудования, которое включает три основных узла: источник питания – генератор токов высокой частоты, индуктор и устройство для перемещения деталей в станке.

Генератор токов высокой частоты это электрические машины, различающиеся по физическим принципам формирования в них электрического тока.

  1. Электронные устройства, работающие по принципу электронных ламп, преобразующих постоянный ток в переменный ток повышенной частоты – ламповые генераторы.
  2. Электромашинные устройства, работающие по принципу наведения электрического тока в проводнике, перемещающихся в магнитном поле, преобразующие трехфазный ток промышленной частоты в переменный ток повышенной частоты – машинные генераторы.
  3. Полупроводниковые устройства, работающие по принципу тиристорных приборов, преобразующих постоянный ток в переменный ток повышенной частоты – тиристорные преобразователи (статические генераторы).

Генераторы всех видов различаются по частоте и мощности генерируемого тока

Виды генераторов Мощность, кВт Частота, кГц КПД

Ламповые 10 – 160 70 – 400 0,5 – 0,7

Машинные 50 – 2500 2,5 – 10 0,7 – 0,8

Тиристорные 160 – 800 1 – 4 0,90 – 0,95

Поверхностную закалку мелких деталей (иглы, контакты, наконечники пружин) осуществляют с помощью микроиндукционных генераторов. Вырабатываемая ими частота достигает 50 МГц, время нагрева под закалку составляет 0,01-0,001 с.

Способы закалки ТВЧ

По выполнению нагрева различают индукционную непрерывно-последовательную закалку и одновременную закалку.

Непрерывно-последовательная закалка применяется для длинномерных деталей постоянного сечения (валы, оси, плоские поверхности длинномерных изделий). Нагреваемая деталь перемещается в индукторе. Участок детали, находящийся в определенны момент в зоне воздействия индуктора, нагревается до закалочной температуры. На выходе из индуктора участок попадает в зону спрейерного охлаждения. Недостаток такого способа нагрева – низкая производительность процесса. Чтобы увеличить толщину закленного слоя необходимо увеличить продолжительность нагрева с помощью снижения скорости перемещения детали в индукторе. Одновременная закалка предполагает единовременный нагрев всей упрочняемой поверхности.

Эффект самоотпуска после закалки

После завершения нагрева поверхность охлаждается душем или потоком воды непосредственно в индукторе либо в отдельном охлаждающем устройстве. Такое охлаждение позволяет выполнять закалку любой конфигурации. Дозируя охлаждение и изменяя его продолжительность, можно реализовать эффект самоотпуска в стали. Данный эффект заключается в отведении тепла, накопленного при нагреве в сердцевине детали, к поверхности. Говоря другими словами, когда поверхностный слой охладился и претерпел мартенситное превращение, в подповерхностном слое еще сохраняется определенное количество тепловой энергии, температура которой может достигать температуры низкого отпуска. После прекращения охлаждения эта энергия за счет разницы температур будет отводиться на поверхность. Таким образом отпадает необходимость в дополнительных операциях отпуска стали.

Конструкция и изготовление индукторов для закалки ТВЧ

Индуктора изготавливают из медных трубок, через которые в процессе нагрева пропускается вода. Таким образом предотвращается перегрев и перегорание индукторов при работе. Изготавливаются также индукторы, совмещаемые с закалочным устройством – спрейером: на внутренней поверхности таких индукторов имеются отверстия, через которые на нагретую деталь поступает охлаждающая жидкость.

Для равномерного нагревания необходимо изготавливать индуктор таким образом, чтобы расстояние от индуктора до всех точек поверхности изделия было одинаковым. Обычно это расстояние составляет 1,5-3 мм. При закалке изделия простой формы это условие легко выполняется. Для равномерности закалки, деталь необходимо перемещать и (или) вращать в индукторе. Это достигается применением специальных устройств – центров или закалочных столов.

Разработка конструкции индуктора предполагает прежде всего определение его формы. При этом отталкиваются от формы и габаритов закаливаемого изделия и способа закалки. Кроме того, при изготовлении индукторов учитывается характер перемещения детали относительно индуктора. Также учитывается экономичность и производительность нагрева.

Охлаждение деталей может применяется в трех вариантах: водяным душированием, водяным потоком, погружением детали в закалочную среду. Душевое охлаждение может осуществляться как в индукторах-спрейерах, так и в специальных закалочных камерах. Охлаждение потоком позволяет создавать избыточное давление порядка 1 атм, что способствует более равномерному охлаждению детали. Для обеспечения интенсивного и равномерного охлаждения необходимо, чтобы вода перемещалась по охлаждаемой поверхности со скоростью 5-30 м/сек.

Автономки !

Опции темы
  • Подписаться на эту тему…
  • Поиск по теме

    у меня и так проблем нету.
    что такое морозы да ещё с ветром, я это прекрасно знаю не понаслышке.

    Последний раз редактировалось SERGEIDV; 05.01.2011 в 08:45 .

    От чего свечи горят?

    Свечи горят не по электрическим причинам,а прогарают от воздействия на них пламени.

    Это понятно. Но у одних они ходят 3 года без замены, а другие меняют каждый год. Условия одинаковые, значит, зависит от топлива. Не ускоряют ли их кончину добавленные керосин или бензин?
    Знаю случай, когда человек добавил в запорожскую печку(на бензине) половину солярки. Печка даже не запустилась, свеча сгорела.

    Последний раз редактировалось FotoSar; 05.01.2011 в 13:45 .

    у меня стоял на эльфе ПЖД ,в морозы стали гореть свечи ,опытным путем выявил 2 причины . 1 это соляра ,после добавки антигеля все нормально .2 причина стал выезжать со стоянки с работающей автономкой и вскоре свеча обязательно перегорала ,помоему от повышенного напряжения прошивала на корпус.

    Вот это скорее всего.

    Читайте также:
    Приспособление для резьбовых заклёпок своими руками

    полностью все отцепил т.е мозги подключаю отдельно без автономки и сгорает предохронитель а от чего сгорели мозг не знаю досталась от знакомого на халяву

    с лева блок не расплавлен типо клея-отражение-

    все провода просмотрел ничего не нашел предохранитель слево сгорает пульт и все прочее отцепил

    Не знаю,соляр ничем не бодяжу.Может просто сгорают,зима как наступает,он практически не глохнет.

    У знакомого уже 3 зимы не выключается. Печку он не переделывает из-за лени, поэтому в машине холодно. Льет всегда чистую соляру, не разбавляя. И ведь ничего с феном не делал, даже не чистил от сажи. А он работает и работает.

    Ну значит ему везет,а на ночь он глушит ?УУ меня просто ваше практически неглушу.

    Пока едет, то фен работает. Дней 20 в месяц.

    Сегодня завел машину ,запустил фен ,воздух дует теплый но не такой горячий.На улице -35.Машина живет на улице.

    от продолжительности включения свечи, скорей всего.

    Ездит на дальняк, получается, что суток.

    проверить сопротивление изоляции корпуса свечи напряжением 100 В согласно рис. 5. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм.

    Рис. 5 – Схема проверки свечи

    – подключить свечу к источнику постоянного тока с напряжением 12-0,3 В и через

    25 сек замерить потребляемый ток.

    Потребляемый ток должен быть не более (3,5±0,5)А, при этом тэн свечи разогревается до ярко-красного цвета, начиная калиться с кончика свечи. Время испытания не более 120 сек. Время между включениями не менее 180 сек.

    Свечу необходимо заменить, если она не отвечает перечисленным требованиям.

    При замене свечи монтаж производится в обратной последовательности, при этом необходимо убедиться, что шайба уплотнительная установлена, как показано на

    5.2 Демонтаж и замена свечной сетки

    Сетка предназначена для равномерной подачи топлива в камеру сгорания.

    При замене или проверке свечи необходимо проверять и сетку на наличие нагара или засорения. При обнаружении нагара сетку необходимо заменить. Сетку в штуцер камеры сгорания устанавливать в соответствии с рисунком 6 до упора, при этом предварительно необходимо прочистить отверстие ? 2,8 мм от возможного засорения.

    Рис 6- Схема установки свечи и сетки в камеру сгорания

    Внимание !! Сетка должна устанавливаться с натягом до упора. При установке сетки не до упора в торец возможны сбои при запуске отопителя.

    Головная боль дизелиста. Для чего нужны и почему выходят из строя свечи накала

    После разряженного либо вовсе приказавшего долго жить аккумулятора неработающие свечи накаливания – вторая основная причина, которая зимой не позволит при помощи стартера запустить дизель, даже если компрессия в его цилиндрах в норме.

    Иными словами, когда свечи накала выходят из строя, отсутствия любых других неисправностей, способных осложнить холодный запуск, может быть недостаточно, чтобы без проблем завести дизельный мотор. Рассказывает Сергей Боярских.

    Ниже дымность и токсичность

    Летом одна-две неработающие свечи еще не становятся непреодолимым препятствием для запуска. Однако в старых предкамерных и вихрекамерных дизелях не всегда удавалось обеспечить температуру в камере сгорания в конце такта сжатия выше требуемой для самовоспламенения горючей смеси уже при осеннем снижении температур окружающего воздуха до плюс 5-7 градусов. Если свечи не грели, это создавало проблемы с запуском даже в таких условиях.

    В морозы в дополнение к еще более низкой температуре ухудшается смесеобразование из-за того, что холодное и вязкое дизтопливо не только хуже распыляется форсунками, но и не спешит испаряться. Необходимость обеспечить испарение капелек топлива для качественного смесеобразования в момент запуска также требует наличия в камерах сгорания высокой температуры.

    Свечи накаливания как раз и являются ее источниками. Они включаются в работу сразу после поворота ключа в замке зажигания в первое положение, на что указывает синхронно загоревшийся символ спирали на приборном щитке.

    Но если сигнал погас, это не значит, что свечи греть перестали. Помимо предпускового подогрева у них есть другие задачи. Некоторое время после запуска свечи продолжают функционировать, чтобы улучшить условия для смесеобразования и обеспечить более полное сгорание топлива.

    Пока мотор не прогрелся, этим поддерживается его устойчивая работа, снижается дымность и содержание токсичных веществ в выхлопных газах. На дизеле с сажевым фильтром свечи накаливания включаются не только при запуске, но и при прогретом до рабочих температур состоянии двигателя – это обязательное условие для начала автоматической регенерации сажевого фильтра.

    Как они это выдерживают?

    Кроме свечей накаливания, по одной на каждый цилиндр, система предпускового подогрева состоит также из блока управления, реле включения и температурного датчика, однако именно свечи выходят из строя чаще всего. Почему?

    При запуске наконечник свечи за несколько секунд раскаляется до 1000 градусов, а в керамических свечах – до 1350 градусов. Какой материал способен выдержать такие нагревы бесконечно?

    Кроме тяжелых условий работы на срок службы влияет торговая марка, которая отражает качество изготовления свечей. Однако даже в случае использования качественных изделий риск выхода свечей из строя существенно увеличивается, если они отработали 80-100 тыс. км.

    Читайте также:
    Доработка ключа для кулачкового патрона электродрели

    Сложной конструкцию свечей не назовешь. В общем виде это корпус, нагревательный элемент, или – другое название – калильная трубка со спиралью внутри, клемма для присоединения электропроводки.

    Спираль в калильной трубке плотно упакована в спрессованный порошок, который изолирует витки от короткого замыкания и предохраняет от вибраций. Такое устройство до минимума сокращает число причин, которые приводят к преждевременной неисправности свечи.

    Почему выходят из строя?

    Чаще всего способствует выходу из строя раньше срока перегрев калильной трубки. Причины – слишком ранний момент впрыска топлива либо форсунка из-за засорения распылителя коксом начинает неправильно распылять топливо, и тогда на калильный штифт его попадает много. Такая свеча прослужит меньше, чем могла бы.

    Гораздо реже, как уверяют специалисты, спираль может перегореть из-за залипания реле и слишком долгой в этой связи подачи электропитания. И это же возможно, если из-за разрядившегося аккумулятора двигатель запускают от внешнего источника энергии при слишком большом напряжении.

    Как о том говорилось, не факт, что с неработающими свечами двигатель не удастся завести. Многое зависит от конструкции конкретного мотора, температуры в момент запуска, компрессии в цилиндрах и других факторов.

    Зато лишь одна вышедшая из строя свеча в дизеле с сажевым фильтром не позволит включиться автоматической регенерации. Ничего хорошего сажевому фильтру это не сулит.

    Негативные последствия неисправности только этим не ограничиваются. Чтобы за счет лишь одного давления в конце такта сжатия воздух в камере сгорания начал разогреваться до температуры, превышающей температуру самовоспламенения паров дизтоплива, при каждой попытке запуска стартеру придется раскручивать коленвал гораздо дольше. Ему и аккумулятору такой труд жизни не добавит.

    Также ухудшаются условия смазки трущихся деталей в цилиндре с отказавшей свечой. Неиспарившаяся часть холодного дизтоплива попадает на стенки цилиндров, где разжижает и смывает масляную пленку. Несгоревшее топливо, попавшее в масло, вызывает его более быстрое старение.

    После запуска двигатель с неработающей свечой из-за пропусков воспламенения какое-то время “троит”. При этом из выхлопной трубы наряду с отработавшими газами появляется дым.

    Нельзя сказать, что это однозначный признак выхода свечей накала из строя. У неровной работы мотора и дымления могут быть другие причины, однако свечи как минимум желательно проверить.

    Пожалуйста, без “лома”

    Не будем вдаваться в подробности, как это делается, каким бы увлекательным ни казался такой рассказ желающим самостоятельно выяснить, в каком состоянии свечи накаливания в их автомобиле.

    Не будем углубляться и в вопросы замены свечей своими руками, несмотря на то что эта нехитрая на вид процедура может запросто превратиться в захватывающий триллер, если окажется, что старые свечи не желают выкручиваться, а после приложения силы и вовсе обламываются.

    Скажем лишь, что, если доведется столкнуться со свечой, не поддающейся выкручиванию, метод “против лома нет приема” применять противопоказано. Специалисты СТО, которые знают, чем это обычно заканчивается, рекомендуют не жалеть WD40, выкручивать свечу на хорошо прогретом двигателе, поворачивая ее вперед-назад. Не получается – дать мотору остыть, не жалеть WD40, снова прогреть мотор, опять крутить свечу туда-обратно – и так до бесконечности. Иногда помогает.

    А если это не поможет либо свеча разрушилась, в результате чего одна ее часть все-таки осталась в головке цилиндров? Чтобы не усугубить ситуацию, которая усложнит дальнейшие действия по извлечению свечи или ее обломка, лучше обратить к специалистам, имеющим инструмент и приспособления, предназначенные для этой работы. Мастера есть, их нужно только найти.

    Рассматривать вопросы демонтажа, а также последующей установки новой свечи – значит бежать далеко впереди паровоза, ведь, чтобы заменить свечу, для начала надо купить ей замену. А свечи бывают разные по типу – для предкамерных и вихрекамерных дизелей, для моторов с непосредственным впрыском – и отличаются мощностью и временем нагрева до рабочей температуры.

    Поэтому замена должна быть адекватной. В противном случае свечи будут разогреваться лишь частично или вообще не станут работать.

    Точную информацию, какие свечи используются в конкретном двигателе, следует искать в инструкции по обслуживанию и ремонту, в каталогах взаимозаменяемости свечей производства разных компаний. При отсутствии данных образцом может служить свеча, которой ищется замена.

    Хотя при неисправности одной свечи менять все свечи в двигателе комплектом необязательно, желательно все-таки на покупке не экономить. Если в результате длительной эксплуатации комплекта свечей накаливания из строя выходит одна из них, это можно считать сигналом, что ресурс остальных, скорее всего, почти исчерпан, долго они не прослужат, а значит, придется снова лезть в мотор.

    В какую сумму в рублях обойдется покупка свечей накаливания отдельных марок для некоторых распространенных автомобилей, можно узнать из таблицы. В ней также приведен диапазон цен от минимума до максимума среди свечей, найденных в предложениях о продаже.

    Фото автора и из открытых источников
    Автобизнес

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: