Аналитическое исследование различных способов индукционной закалки деталей и технологических параметров для ее выполнения

Многие ответственные детали работают на истирание и одновременно подвергаются действию ударных нагрузок. Такие детали должны иметь высокую поверхностную твердость, что достигается применением способа поверхностной закалки деталей.

Этот способ предусматривает термическую обработку только поверхностных слоев деталей, в результате чего изменяется структура и повышается твердость этих слоев, а структура и твердость сердцевины остается без изменения.

Способ объемной закалки преследует цель изменения структуры и твердости материала по всему сечению обрабатываемой детали.

Поверхностная закалка имеет ряд преимуществ по сравнению с объемной закалкой: не требуется нагревательных печей и операции закалки и отпуска можно включать в общий поток механической обработки; сокращается время процесса, благодаря чему поверхность деталей не окисляется, не обезуглероживается, детали меньше подвергаются деформации. Ударная вязкость сердцевины при поверхностной закалке выше, чем при объемной.

При поверхностной закалке возможна полная или частичная механизация и автоматизация производства.

В настоящее время для упрочнения зубчатых колес, коленчатых валов, распределительных валиков, осей и других деталей автомобилей, тракторов и металлорежущих станков применяются три основных метода поверхностной закалки: индукционная, пламенная, с нагревом в электролите.

Индукционный метод поверхностной закалки деталей широко применяется в машиностроении и является одним из эффективных методов упрочнения металлов и сплавов. Этот вид термической обработки на первом этапе внедрения применялся вместо процессов химикотермической обработки: цементации, цианирования и в отдельных случаях взамен термического улучшения. Индукционная поверхностная закалка обеспечивает высокое качество изделий и дает наиболее стабильные результаты по сравнению с другими методами поверхностной закалки (повышение сопротивления изнашиванию и усталостному разрушению, уменьшение деформаций, почти полное устранение окисления и обезуглероживания). Благодаря нагреву только поверхностных слоев уменьшаются затраты энергии на нагрев.

Главным отличием индукционного нагрева от нагрева внешними источниками тепла (в печах и других нагревательных устройствах) является выделение тепла непосредственно в самом металле. При индукционном нагреве реализуется возможность значительной концентрации электрической энергии в небольшом объеме нагреваемого металла, что позволяет осуществлять нагрев с большой скоростью.

Этот метод позволяет изготавливать детали из дешевой углеродистой стали, обеспечивающей высокую прочность поверхности и сердцевины.

В настоящее время длительные и трудоемкие процессы химикотермической обработки на заводах массового производства применяют только для небольшой номенклатуры деталей, например для зубчатых колес и других ответственных деталей.

Индукционный нагрев основан на следующем явлении. При прохождении переменного электрического тока высокой частоты по проводнику - медному индуктору 1 (рис. 10.4.) вокруг последнего образуется переменное электромагнитное поле, силовые линии 3 которого пронизывают помещенную в индуктор деталь 2. В поверхностном слое детали возникают вихревые токи (токи Фуко), вызывающие нагрев этого слоя до высокой температуры.

Схема индукционного нагрева

Рис. 10.4. Схема индукционного нагрева: 1- индуктор, 2 - деталь,

3 - силовые линии магнитного поля

Метод индукционного высокочастотного нагрева основан на законе электромагнитной индукции, поверхностном эффекте, эффекте близости, кольцевом эффекте, тепловом действии тока и изменении свойств стали в процессе нагрева.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >