Herdingsenhet tvch. Overflateherding (HFC)

Slokking av stål med høyfrekvente strømmer (HFC) er en av de utbredte metodene for overflatevarmebehandling, noe som gjør det mulig å øke arbeidsstykkets overflatehardhet. Egnet for deler laget av karbonstål, konstruksjonsstål eller støpejern. HFC-induksjonsherding er en av de mest økonomiske og teknologisk avanserte herdemetodene. Det gjør det mulig å herde hele overflaten av delen eller dens individuelle elementer eller soner som opplever hovedbelastningen.

Samtidig forblir uherdede tyktflytende metallag under den herdede harde ytre overflaten av arbeidsstykket. En slik struktur reduserer skjørhet, øker holdbarheten og påliteligheten til hele produktet, og reduserer også energiforbruket for oppvarming av hele delen.

Høyfrekvent herdingsteknologi

HFC overflateherding er en varmebehandlingsprosess for å øke styrkeegenskapene og hardheten til arbeidsstykket.

Hovedfasen av HFC overflateherding er induksjonsoppvarming til høy temperatur, holder på den og deretter rask avkjøling. Oppvarming under HFC-bråkjøling utføres ved hjelp av en spesiell induksjonsenhet. Kjøling utføres i et bad med en kjølevæske (vann, olje eller emulsjon) eller ved å spraye den på en del fra spesielle dusjinstallasjoner.

Valg av temperatur

For riktig gjennomføring av herdingsprosessen er det veldig viktig å velge riktig temperatur, avhengig av materialet som brukes.

I henhold til karboninnholdet er stål delt inn i hypoeutektoid - mindre enn 0,8% og hypereutektoid - mer enn 0,8%. Stål med karbon mindre enn 0,4% herdes ikke på grunn av den resulterende lave hardheten. Hypoeutectoid stål varmes opp litt over temperaturen i fasetransformasjonen av perlitt og ferritt til austenitt. Dette skjer i området 800-850 ° C. Deretter avkjøles arbeidsstykket raskt. Med en skarp avkjøling blir austenitt til martensitt, som har høy hardhet og styrke. Kort holdetid gjør det mulig å oppnå finkornet austenitt og finkornet martensitt, kornene har ikke tid til å vokse og forbli små. En slik stålkonstruksjon har høy hardhet og samtidig lav sprøhet.

Hypereutektoidstål varmes opp litt lavere enn hypoeutektoidstål, til en temperatur på 750-800 ° C, det vil si at de er delvis herdet. Dette skyldes det faktum at når det oppvarmes til denne temperaturen, i tillegg til dannelsen av austenitt i metallsmelten, forblir en liten mengde sementitt uoppløst, som har en hardhet som er høyere enn martensitt. Etter skarp avkjøling blir austenitt til martensitt, mens sementitt forblir i form av små inneslutninger. Også i denne sonen danner karbon som ikke har tid til å fullstendig oppløse faste karbider.

I overgangssonen er temperaturen nær overgangstemperaturen under HFC-bråkjøling, og austenitt dannes med ferrittrester. Men siden overgangssonen ikke avkjøles så raskt som overflaten, men avkjøles sakte, som under normalisering. Samtidig forbedres strukturen i denne sonen, den blir finkornet og ensartet.

Overoppheting av arbeidsstykkets overflate fremmer veksten av austenittkrystaller, noe som har en skadelig effekt på skjørheten. Underoppheting forhindrer at den helt ferritt-perrittiske strukturen transformeres til austenitt, og det kan dannes uherdede flekker.

Etter avkjøling forblir høye trykkbelastninger på metalloverflaten, noe som øker driftsegenskapene til delen. Interne påkjenninger mellom overflatelaget og midten må elimineres. Dette gjøres ved bruk av temperering ved lav temperatur - holder ved en temperatur på ca. 200 ° C i en ovn. For å unngå at det oppstår mikrosprekker på overflaten, er det nødvendig å minimere tiden mellom slukking og herding.

Du kan også utføre den såkalte selvherdingen - delen er ikke helt avkjølt, men til en temperatur på 200 ° C, mens varmen forblir i kjernen. Da skal delen avkjøles sakte. Dette vil utjevne interne belastninger.

Induksjonsinstallasjon

En induksjonsanordning for varmebehandling av høyfrekvent strøm er en høyfrekvent generator og en induktor for herding av høyfrekvent strøm. Stykket som skal herdes kan være plassert i eller i nærheten av induktoren. Induktoren er laget i form av en spole med et kobberrør såret på. Den kan ha hvilken som helst form avhengig av formen og dimensjonene til delen. Når en vekselstrøm passerer gjennom en induktor, vises det et alternerende elektromagnetisk felt som passerer gjennom delen. Dette elektromagnetiske feltet induserer virvelstrømmer i arbeidsstykket, kjent som Foucault-strømmer. Slike virvelstrømmer, som går gjennom metallagene, varmer den opp til høy temperatur.

Et særtrekk ved induksjonsoppvarming ved hjelp av HFC er passering av virvelstrømmer på overflaten av den oppvarmede delen. På denne måten blir bare det ytre laget av metallet varmet opp, og jo høyere strømfrekvensen er, desto lavere varmedybde og følgelig HFC-herdedybden. Dette gjør det mulig å herde bare overflaten på arbeidsstykket, slik at det indre laget blir mykt og seigt for å unngå overdreven sprøhet. Videre kan dybden på det herdede laget justeres ved å endre gjeldende parametere.

Den økte strømfrekvensen gjør det mulig å konsentrere en stor mengde varme i et lite område, noe som øker oppvarmingshastigheten til flere hundre grader per sekund. Denne høye oppvarmingshastigheten flytter faseovergangen til en høyere temperatur sone. Samtidig øker hardheten med 2-4 enheter, opp til 58-62 HRC, noe som ikke kan oppnås ved volumslokking.

For riktig forløp av HFC-herdeprosessen er det nødvendig å sikre at det samme gapet mellom induktoren og arbeidsstykket opprettholdes over hele herdeflaten. Det er nødvendig å utelukke gjensidige kontakter. Dette sikres, om mulig, ved å rotere arbeidsstykket i sentrene, som tillater jevn oppvarming, og som et resultat den samme strukturen og overflatehardheten til det herdede arbeidsstykket.

Spolen for HFC-herding har flere versjoner:

enkelt- eller flersvinget ringformet - for oppvarming av ytre eller indre overflate av deler i form av revolusjonskropper - sjakter, hjul eller hull i dem;
sløyfe - for oppvarming av produktets arbeidsplan, for eksempel overflaten på sengen eller arbeidskanten på verktøyet;
formet - for oppvarming av deler av komplekse eller uregelmessige former, for eksempel tannhjul.

Avhengig av herdelagets form, størrelse og dybde, brukes følgende moduser for HFC-herding:

samtidig - hele overflaten av arbeidsstykket eller en viss sone blir varmet opp samtidig, så blir det også avkjølt samtidig;
kontinuerlig sekvensiell - en sone av delen blir oppvarmet, så når induktoren eller delen blir forskjøvet, blir en annen sone oppvarmet, mens den forrige avkjøles.

Samtidig HFC-oppvarming av hele overflaten krever høyt strømforbruk, så det er mer lønnsomt å bruke den til herding små deler - ruller, bøssinger, pinner, samt delelementer - hull, nakker osv. Etter oppvarming senkes delen helt ned i en tank med en kjølevæske eller helles med en vannstrøm.

Kontinuerlig sekvensiell HFC-herding tillater herding av store deler, for eksempel girfelger, siden under denne prosessen oppvarmes et lite område av delen, noe som krever lavere effekt av HDTV-generatoren.

Del kjøling

Kjøling er det andre viktige trinnet i herdeprosessen; kvaliteten og hardheten til hele overflaten avhenger av hastighet og ensartethet. Kjøling skjer i kjølevæske eller spraytanker. For herding av høy kvalitet er det nødvendig å opprettholde en stabil temperatur på kjølevæsken og forhindre at den overopphetes. Hullene i sprøyten må ha samme diameter og jevnt fordelt for å oppnå samme metallstruktur på overflaten.

For å forhindre at induktoren overopphetes under drift, sirkulerer det konstant vann gjennom kobberrøret. Noen spoler er laget kombinert med et kjølesystem for arbeidsstykket. Hull kuttes i induktorrøret gjennom hvilket kaldt vann kommer inn i den varme delen og kjøler den ned.

Fordeler og ulemper

HFC-herding av deler har både fordeler og ulemper. Fordelene inkluderer følgende:

Etter HFC-herding beholder delen sin myke midt, noe som øker motstanden mot plastisk deformasjon betydelig.
Effektiviteten til HFC-delherdingsprosessen skyldes at bare overflaten eller arealet som må herdes oppvarmes, og ikke hele delen.
I serieproduksjonen av deler er det nødvendig å justere prosessen, og den blir deretter gjentatt automatisk, og sikrer den nødvendige herdekvaliteten.
Evnen til å beregne og justere den herdede lagdybden nøyaktig.
Den kontinuerlige sekvensielle herdemetoden tillater bruk av utstyr med lav effekt.
En kort oppvarmings- og holdetid ved høye temperaturer bidrar til fravær av oksidasjon, avkulling av det øvre laget og dannelse av skala på overflaten av delen.
Rask oppvarming og avkjøling resulterer i mindre warpage og bly, noe som reduserer sluttbehandlingen.

Men induksjonsinstallasjoner er økonomisk mulig å bruke bare i serieproduksjon, og for enkeltproduksjon å kjøpe eller lage en induktor er ikke lønnsomt. For noen deler av kompleks form er produksjonen av en induksjonsanordning svært vanskelig eller umulig å oppnå ensartethet av det herdede laget. I slike tilfeller brukes andre typer overflateherding, for eksempel flamme- eller bulkherding.

Stålherding er gjort for å gi metallet større holdbarhet. Ikke alle produktene er herdet, men bare de som ofte er utslitt og skadet utenfra. Etter herding blir det øverste laget av produktet veldig sterkt og beskyttet mot korrosjon og mekanisk skade. Herding med høyfrekvente strømmer gjør det mulig å oppnå nøyaktig det resultatet produsenten trenger.

Hvorfor HFC herding

Når det er et valg, oppstår ofte spørsmålet ”hvorfor?”. Hvorfor er det verdt å velge HFC-herding, hvis det finnes andre metoder for herding av metall, for eksempel bruk av varm olje.
HFC-herding har mange fordeler, som den har blitt aktivt brukt nylig.

Under påvirkning av høyfrekvente strømmer oppnås oppvarming jevnt over hele overflaten av produktet.
Induksjonsmaskinprogramvaren kan kontrollere herdingsprosessen for å få mer nøyaktige resultater.
HFC-herding gjør det mulig å varme opp produktet til ønsket dybde.
Induksjonsinstallasjonen lar deg redusere antall defekter i produksjonen. Hvis det ofte brukes vekter ved bruk av varme oljer på produktet, vil oppvarming av HFC eliminere dette fullstendig. HFC-herding reduserer antall defekte produkter.
Induksjonsherding beskytter produktet pålitelig og gir økt produktivitet i bedriften.

Induksjonsoppvarming har mange fordeler. Det er en ulempe - i induksjonsutstyr er det veldig vanskelig å herde et produkt med en kompleks form (polyhedroner).

HFC herdingsutstyr

For herding av HDTV, en moderne induksjonsutstyr... Induksjonsinstallasjonen er kompakt og tillater behandling av et betydelig antall produkter på kort tid. Hvis bedriften hele tiden trenger å herde produkter, er det best å kjøpe et herdekompleks.
Herdingskomplekset inkluderer: en herdemaskin, en induksjonsenhet, en manipulator, en avkjølingsmodul og om nødvendig et sett med induktorer kan legges til herdeprodukter av forskjellige former og størrelser.
HFC herdingsutstyr Er en utmerket løsning for herding av metallprodukter av høy kvalitet og for å oppnå nøyaktige resultater i prosessen med metalltransformasjon.

For første gang ble herdingen av deler ved bruk av induksjonsoppvarming foreslått av V.P. Volodin. Det var for nesten hundre år siden - i 1923. Og i 1935 ble denne typen varmebehandling brukt til herding av stål. Populariteten til herding i dag er vanskelig å overvurdere - den brukes aktivt i nesten alle grener av maskinteknikk, og HFC-installasjoner for herding er også i stor etterspørsel.

For å øke hardheten til det herdede laget og øke seigheten i midten av ståldelen, er det nødvendig å bruke HFC overflateherding. I dette tilfellet oppvarmes det øvre laget av delen til herdetemperaturen og skarp avkjøling. Det er viktig at egenskapene til kjernen til delen forblir uendret. Ettersom sentrum av delen beholder sin seighet, blir selve delen sterkere.

Ved hjelp av HFC-bråkjøling er det mulig å styrke det indre laget av den legerte delen; den brukes til middels karbonstål (0,4-0,45% C).

Fordeler med HDTV herding:

Ved induksjonsoppvarming endres bare den nødvendige delen av delen, denne metoden er mer økonomisk enn vanlig oppvarming. I tillegg tar herding av HDTV kortere tid;
Med HFC-stålslukking er det mulig å unngå at det oppstår sprekker, samt å redusere risikoen for avslag på grunn av warpage
Under HFC-oppvarming forekommer ikke karbonutbrenthet og kalkdannelse;
Om nødvendig er endringer i dybden av det herdede laget mulig;
Ved å bruke HFC-herding er det mulig å forbedre stålets mekaniske egenskaper;
Når du bruker induksjonsoppvarming, er det mulig å unngå at det oppstår deformasjoner;
Automatiseringen og mekaniseringen av hele oppvarmingsprosessen er på et høyt nivå.

Imidlertid har HDTV herding også ulemper. Så noen komplekse deler er veldig problematiske å behandle, og i noen tilfeller er induksjonsoppvarming helt uakseptabelt.

HFC-stålherding - varianter:

Stasjonær HDTV herding. Den brukes til å herde små flate deler (overflater). I dette tilfellet opprettholdes stillingen til delen og varmeren konstant.

Kontinuerlig sekvensiell HDTV herding... Når du utfører denne typen herding, beveger delen seg enten under varmeren eller forblir på plass. I sistnevnte tilfelle beveger varmeren seg i retning av delen. Denne HFC-herdingen er egnet for prosessering av flat og sylindriske deler, overflater.

Tangentiell kontinuerlig sekvensiell HDTV-herding... Den brukes til å varme opp ekstremt små sylindriske deler som ruller en gang.

Leter du etter herdeutstyr av høy kvalitet? Ta deretter kontakt med forsknings- og produksjonsselskapet "Ambit". Vi garanterer at hver HDTV-herdenhet vi produserer er pålitelig og høyteknologisk.

Induksjonsoppvarming av forskjellige kuttere før lodding, slukking,
induksjonsvarmeenhet IHM 15-8-50

Induksjonslodding, herding (reparasjon) av sirkelsagblad,
induksjonsvarmeenhet IHM 15-8-50

Induksjonsoppvarming av forskjellige kuttere før lodding, slukking

Mange kritiske deler arbeider med slitasje og utsettes samtidig for støtbelastning. Slike deler må ha høy overflatehardhet, god slitestyrke og samtidig ikke være sprø, det vil si ikke ødelegges av støt.

Høy overflatehardhet på deler mens du opprettholder en tøff og sterk kjerne oppnås ved overflateherding.

Av moderne metoder overflateherding, det vanligste innen maskinteknikk er følgende: herding ved oppvarming høyfrekvente strømmer (HFC); flammeslukking og slukking i elektrolytten.

Valget av denne eller den andre metoden for overflateherding bestemmes av den teknologiske og økonomiske gjennomførbarheten.

Slukking ved oppvarming av høyfrekvente strømmer.Denne metoden er en av de mest effektive metodene for overflateherding av metaller. Oppdagelsen av denne metoden og utviklingen av dens teknologiske grunnlag tilhører den talentfulle russiske forskeren V.P. Vologdin.

Høyfrekvent oppvarming er basert på følgende fenomen. Når en vekselstrøm med høy frekvens passerer gjennom en kobberinduktor, dannes et magnetfelt rundt sistnevnte, som trenger inn i ståldelen i induktoren og induserer Foucault virvelstrømmer i den. Disse strømmer forårsaker oppvarming av metallet.

Oppvarmingsfunksjon HDTV er at virvelstrømmene indusert i stål ikke er jevnt fordelt over delen av delen, men skyves tilbake til overflaten. Den ujevne fordelingen av virvelstrømmer fører til ujevn oppvarming: overflatelagene varmes raskt opp til høye temperaturer, og kjernen varmes enten ikke opp i det hele tatt eller varmes bare opp litt på grunn av stålets varmeledningsevne. Tykkelsen på laget som strømmen strømmer gjennom kalles penetrasjonsdybden og er betegnet med bokstaven δ.

Lagtykkelsen avhenger hovedsakelig av AC-frekvens, metallmotstand og magnetisk permeabilitet. Denne avhengigheten bestemmes av formelen

δ \u003d 5.03-10 4 rot av (ρ / μν) mm,

hvor ρ er spesifikk elektrisk motstand, ohm mm 2 / m;

μ, - magnetisk permeabilitet, gs / e;

v - Frekvens, hz.

Formelen viser at med økende frekvens synker inntrengningsdybden til induksjonsstrømmer. Høyfrekvent strøm for induksjonsoppvarming av deler er hentet fra generatorer.

Ved valg av strømfrekvens, i tillegg til det oppvarmede laget, er det nødvendig å ta hensyn til formen og størrelsen på delen for å oppnå overflateherding av høy kvalitet og økonomisk bruk elektrisk energi høyfrekvente installasjoner.

Kobberinduktorer er av stor betydning for oppvarming av deler av høy kvalitet.

De vanligste induktorene har et system med små hull på innsiden som kjølevann tilføres gjennom. En slik induktor er både en varme- og kjøleenhet. Så snart delen som er plassert i induktoren varmes opp til den angitte temperaturen, vil strømmen automatisk slå seg av og vann vil strømme fra induktorhullene og bruke en spray (vanndusj) for å avkjøle overflaten av delen.

Deler kan også varmes opp i induktorer som ikke har choke-enhet. I slike induktorer blir deler etter oppvarming dumpet i en slukketank.

HFC-herding utføres hovedsakelig ved samtidig og kontinuerlig sekvensiell metode. Med den samtidige metoden roterer delen som skal herdes inne i en stasjonær induktor, hvis bredde er lik den delen som skal herdes. Når den forhåndsinnstilte oppvarmingstiden utløper, kobler tidsreléet strømmen fra generatoren, og det andre reléet, sammenlåst med den første, slår på vannforsyningen, som i små, men sterke jetfly rømmer fra induktorhullene og kjøler delen.

Med den kontinuerlige sekvensielle metoden er delen stasjonær, og induktoren beveger seg langs den. I dette tilfellet, sekvensiell oppvarming av den herdede delen av delen, hvoretter seksjonen faller under vannstrømmen til en sprøyteanordning som ligger i en viss avstand fra induktoren.

Flate deler er herdet i sløyfe- og sikksakkinduktorer, og gir med en liten modul - i ringinduktorer samtidig. Makrostruktur av det herdede laget av et fint modulært bilutstyr laget av PPZ-55 stål (stål med lav herdbarhet). Mikrostrukturen til det slukkede laget er fin-acicular martensitt.

Hardheten til overflatelaget av deler herdet ved oppvarming med HFC oppnås med 3-4 enheter HRC høyere enn vanlig hardhet.

For å øke styrken til kjernen, utsettes delene for forbedring eller normalisering før HFC-herding.

Bruken av HFC-oppvarming for overflateherding av maskindeler og verktøy kan redusere varigheten dramatisk teknologisk prosess varmebehandling. I tillegg gjør denne metoden det mulig å produsere mekaniserte og automatiserte enheter for herdende deler, som er installert i den generelle strømmen av maskinbearbeiding. Som et resultat er det ikke behov for å transportere deler til spesielle termiske butikker, og rytmisk arbeid er sikret. produksjonslinjer og monteringslinjer.

Herding av flammeoverflaten.Denne metoden består i å varme opp overflaten av ståldeler med en acetylen-oksygenflamme til en temperatur som overstiger det øvre kritiske punktet med 50-60 ° C A C 3 , etterfulgt av rask kjøling med vanndusj.

Essensen av flammeherdingsprosessen er at varmen som tilføres av gassflammen fra brenneren til den delen som skal herdes, er konsentrert på overflaten og overskrider den mengden varme som forplantes dypt ned i metallet. Som et resultat av et slikt temperaturfelt, blir overflaten på delen først raskt opp til herdetemperaturen, og deretter avkjøles, og kjernen til delen forblir praktisk talt uherdet og endrer ikke struktur og hardhet etter avkjøling.

Flammeherding brukes til å styrke og øke slitestyrken til slike store og tunge ståldeler som veivaksler av mekaniske presser, store modulære tannhjul, gravemaskinens tenner osv. I tillegg til ståldeler blir deler av for eksempel grå og perlititt støpejern utsatt for flammeherding. sengestyr av metallskjæremaskiner.

Flammeherding er delt inn i fire typer:

a) sekvensiell, når slukkefakkelen med en kjølevæske beveger seg langs overflaten av det stasjonære arbeidsstykket som behandles;

b) slukking med rotasjon, der fakkelen med kjølevæsken forblir stasjonær, og delen som skal herdes roterer;

c) sekvensiell med rotasjonen av delen, når delen roterer kontinuerlig og en slukkelys med en kjølevæske beveger seg langs den;

d) lokal, der den stasjonære delen blir oppvarmet til en forutbestemt slukketemperatur med en stasjonær brenner, hvoretter den blir avkjølt av en vannstrøm.

En metode for flammeslukking av en rulle som roterer med en viss hastighet mens brenneren holder seg stille. Oppvarmingstemperaturen styres med milliskop.

Avhengig av formålet med delen, blir dybden av det herdede laget vanligvis tatt lik 2,5-4,5 mm.

De viktigste faktorene som påvirker herdedybden og strukturen til det herdede stålet er: bevegelseshastigheten til herdebrenneren i forhold til den herdede delen eller delen i forhold til brenneren; gassutgangshastighet og flamtemperatur.

Valg av herdemaskiner avhenger av formen på delene, herdemetoden og det spesifiserte antall deler. Hvis du trenger å herde deler av forskjellige former og størrelser og inn små mengder, så er det mer hensiktsmessig å bruke universalherdemaskiner. Fabrikker bruker vanligvis spesielle installasjoner og dreiebenker.

For herding brukes to typer brennere: modulær med en modul fra M10 til MZ0 og flerflamme med utskiftbare spisser med en flammebredde fra 25 til 85 mm. Strukturelt sett er brennerne ordnet på en slik måte at hullene for gassflammen og kjølevannet er plassert i en rad, parallelt. Vann tilføres brennerne fra vannforsyningsnettet og tjener samtidig for herding av delene og kjøling av munnstykket.

Acetylen og oksygen brukes som brennbare gasser.

Etter flammeherding er mikrostrukturen i forskjellige soner av delen forskjellig. Det herdede laget får høy hardhet og forblir rent, fritt for oksidasjon og avkalking.

Overgangen av strukturen fra overflaten til delen til kjernen skjer jevnt, noe som har veldig viktig for å øke driftsholdbarheten til deler og eliminerer de skadelige fenomenene fullstendig - sprekker og avskalling av herdede metallag.

Hardheten endres i henhold til strukturen til det herdede laget. På overflaten av delen er den 56-57 HRC, og deretter redusert til hardheten som delen hadde før overflateherding. Å skaffe høy kvalitet herding, oppnå jevn hardhet og økt styrke av kjernen, støpte og smidde deler før flammeherding blir glødet eller normalisert i samsvar med vanlige forhold.

Overfladisk bakherding i elektrolytt. Essensen av dette fenomenet er at hvis en konstant elektrisk strøm føres gjennom en elektrolytt, dannes et tynt lag ved katoden, bestående av de minste hydrogenbobler. På grunn av den dårlige elektriske ledningsevnen til hydrogen øker motstanden mot gjennomføring av elektrisk strøm sterkt, og katoden (del) blir oppvarmet til høy temperatur, hvoretter den slukkes. En vandig 5-10% løsning av soda brukes vanligvis som elektrolytt.

Herdingsprosessen er enkel og er som følger. Delen som skal herdes dyppes i elektrolytten og kobles til minuspolen til en likestrømsgenerator med en spenning på 200-220 påog tetthet 3 - 4 a / cm 2,som et resultat av at det blir en katode. Avhengig av hvilken del av delen som er overflateherdet, nedsenkes delen til en viss dybde. Delen varmes opp på få sekunder og strømmen slås av. Kjølemediet er den samme elektrolytten. Så, elektrolyttbadet fungerer både som en varmeovn og en slukketank.