SU1147761A1 - Способ закалки изделий - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев в многовитковом индукторе с относительньм перемещением индуктора и издели  с последующим охлаждением, от.личающийс   тем, что, с целью повышени  качества изделий путем получени  равномерно закаленного сло , осуществл ют колебательное относительное перемещение с амплитудой, равной половине шага между соседними витками 1-шдуктора, и периодом, равньм или меньшим в целое число раз времени нагрева.

Description

I Изобретение относитс  к термичёской обработке изделий с применением индукционного нагрева и может быть применено в машиностроении. Известен способ закалки при неподвижном изд.елии относительно ин- дуктора Л . Однако неподвижные издели  в неподвютном индукторе примен ютс  лишь в,тех случа х, когда конструкци  индуктора обеспечивает равномер ный нагрев поверхности, например, при нагреве цилиндрических поверхно тей в одновитковом индукторе. Петле вые, зигзагообразные или выполненные в виде плоских и сложных спиралей индуктора при взаимной неподвиж ности индуктора и издели  не обеспе чивают равномерньм нагрев обрабатываемой поверхности, так как индукти руемый ток из-за различного направлени  имеет неодинаковую плотность на нагреваемой поверхности. Известен способ закалки, включаю щий нагрев зигзагообразным индуктором и перемещение его относительно закаливаемой поверхности 2J Однако параметры, характеризующие перемещение индуктора, выбирают с  произвольно, что приводит при на греве к неравномерному распределени плотности индуктируемого тока и вре мени его воздействи  на нагреваемую , ч поверхность, а следовательно, и-к неравномерности по толщине и твердости закаленному слою. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату  вл етс  способ закалки изделий, включающий нагрев издели  путем его поступательного движени  при одновременном возвратно-поступательном движении индуктора на уча стке, равном его длине 3j . Данньй способ уменьшает неоднородность нагрева, но не устран ет ее полностью, так как не учитываетс  р д факторов, вли ющих на равномерное распределение плотности индуктируемого тока и врем  его воздействи  на поверхность. Кроме того необходимость перемещени  и детали и индуктора усложн ет осуществление способа и целесообразно только дл  изделий большой длины. В случае перемещени  только детали или только индуктора будет значительно повышатьс  неравномерность нагрева, а 61 следовательноэ и неравномерность свойств закаленного сло . Цель изобретени  - повышение качества изделий путем получени  равномерно закаленного сло . Цель достигаетс  тем, что согласно способу закалки изделийj включающему нагрев в многовитковом индукторе с относительным перемещением индуктора и издели  с последующим охлаждением, осуществл ют колебательное относительное перемещение с амплитудой, равной половине шага между соседними витками индуктора, и периодом, равным или меньшим в целое число раз времени нагрева. На фиг. 1 схематически показано устройство, реализующее предлагаемьй способ, вид спереди, на фиг. 2 - то же, вид сверхуj на . фиг. За-р - услови  распределени  индуктируемой электроэнергии по нагреваемой поверхности при различных параметрах колебательного движени . На фиг. 1 и 2 показано взаимное расположение издели  1 и индуктора 2 с шагом L между токопроводами во врем  нагрева и охлаждени , а также термообрабатываема  поверхность А. Стрелками показано направление колебательного движени . Способ осуществл етс  следующим образом. Изделию 1S, установленному под индуктором 2 с заданным зазором, сообщаетс  колебательнбе движение, амплитуда которого равна половине шага между рабочими токопроводами, а период колебани  равен или в целое число раз меньше времени нагрева Врем  нагрева выбирают в зависимости от требуемой глубины закалки , частоты тока, температуры нагрева , свойств материала и т.д. Затем включаетс  нагрев, который после достижени  на упрочн емой поверхности закалочной температуры отключаети включает спрейерное охлаждение. Дл  равномерного нагрева термооб-. рабатываемой поверхности детали необход.имо, чтобы электроэнерги , индуктируема  токопроводами индуктора в наружных сло х детали, равномерно распредел лась по всей нагреваемой поверхности. На фиг. За схематично показаны . по перечное сечение детали 1 с термообрабатываемым слоем А шириной И и поперечное сечение индуктора, состо щего из трех токопроводов В, С, D с шагом между ними L. На фиг. Зб-р показаны графики путей перемещени  j индуктирующих токопроводов за врем  нагрева t при колебательном движении индуктора и неподвижной детали в зависимости от величины амплитуды и периода колебаний. Врем  нагрева на fo всех графиках прин то посто нным и егозначени , выраженные через период Т, отложены- на ос х ординат, На ос х абсцисс отложены величины перемещени  токопроводов, т.е. амп- i5 литуды колебани  их, выраженные через величину шага (рассто ние) L между токопроводами.

Участки с наиболее интенсивным вьщелением тепла на фиг. Зб-р зап1три-2о кованы.

На фиг. 36 видно, что при амплитуде колебани , меньшей полов1шы шагового рассто ни  между соседними токопроводами, нельз  избежать по- 25 лосатого нагрева путем изменени  периода колебани  или времени нагрева , так как токопроводы индуктора при колебании покрывают нагреваемую поверхность лишь частично (см. за- Q штрихованные участки).

На фиг. Зв показан характер распределени  энергии на термообрабатываемой поверхности при амплитуде

/2 колебани , равной -j- L. В этом слу5i55

чае также нельз  избежать полосатого нагрева, так кик пути перемещени  токопроводов на отдельных участках (см. заштрихованные) перекрываютс , т.е. эти участки за один период ко- 40 лебани  покрываютс  два раза двум  токопроводами, а остальные участки покрываютс  два раза лишь одним токопровЪдом , поэтому на этих участках в два раза меньше будет индуктиро- 45 ватьс  энергии.

При амплитуде колебани , равной половине шагового рассто ни  между соседними токопроводами (см.фиг.Зг), каждый раз за один период колебани  50 вс  нагреваема  поверхность покрываетс  два раза индуктирующими токопроводами , энерги  при этом равномерно индуктируетс  по всей ширине Н термообрабатываемого участка. 55

При амплитуде, равной или кратной шаговому рассто нию между соседними

токопроводами (см. фиг. Зд, е), шири на поверхности с равномерно индуктированной электроэнергией п&лучаетс  меньшей (см. на фиг. Зд, е заштрихованные участки),и поэтому,чтобы получить равномерно нагретую поверхность шириной Н,необходим индуктор большей ширины. При этом, чем больше амплитуда колебани , тем больше потери электроэнергии на нежелательньш нагрев той поверхности детали, котора  не подвергаетс  термообработке .

Из вышеуказанного следует, что величина амплитуды, равна  половине рассто ни  между соседними токопроводами индуктора,  вл етс  оптимальной , так как колебани  с такой величиной амплитуды обеспечивают за каждый период колебани  равномерное индуктирование электроэнергии по всей ширюте Н термообрабатываемого участка. В этом случае Наиболее эффективно используетс  ширина индуктора и электроэнерги .

На фиг. Зж-р показано вли ние величины периода колебани  на характер распределени  индуктированной энергии по нагреваемой поверхности при посто нном времени нагрева и оптимальной амплитуде колебани .

Если период колебани  больше или в дробное число раз меньше времени нагрева, то токопроводы индуктора покроют одни участки нагреваемой поверхности, а другие не успеют (см. фиг. Зж) или покроют их меньшее количество раз (см. фиг. 3л, м), чем первые, а следовательно, на этих участках вьщелитс  меньшее количество энергии, т.е. будут чередоватьс  полосы с различной температурой нагрева.

Когда же период колебани  равен времени нагрева или в целое число раз меньше его (см. фиг. Зп, р), то энерги  индуктируетс  равномерно по всей ширине нагреваемого участка .

Из этого следует, что дл  равномерного нагрева термообрабатываемой поверхности необходимо, чтобы пери од колебани  был равен или в целое раз меньше времени нагрева. При других его значени х невозможно избежать по влени  полос с пониженной температурой нагрева.

Предложенный способ опробован в лаборатории ФТИ АН БССР.

Проводили поверхностную термообработку рабочей поверхности ножа из стали 5ХММ дл  рубки заготовок круглого сечени . Нож устанавливали под зигзагообразным индуктором, повтор ющим форму термообрабать1ваемой поверхности с шагом между рабочими токопроводами 18 мм. Зазор между индуктором и термообрабатываемой поверхностью составл л 3,5 мм. Нагре до закалочной температуры с существл лс  током с частотой 8000 Гц в течение 3 с с последующим охлаждением до комнатной температуры. Причем, дл  сравнени  результатов была произве ена закалка партии ножей предложенньм способом и партии ножей известным способом (см. таблрщу) .

Из таблицы видно, ,что из всех приведенных режимов только режимы 3, 9, 10 позвол ют исключить образование зон с пониженной твердостью и получить закаленную поверх ность с твердостью не менее 59 HRG. Этим режимам соответствуют .при прочих равных услови х рптимальные параметры

колебательного движени . Так, в режиме 3 и 9 амплитуда равна половине шага между токопроводами индуктора, а период колебани  равен времени нагрева, В режиме 10 амплитуда колебаци  также равна 9 мм, т.е. половине шага между токспроводами, а период равен 1,5 с, т.е. в 2 раза меньше времени нагрева. Результаты других режимов термообработки показы-, дают, что при прочих равных услови х отклонение параметров колебательного движени  от оптимальных, т.е. от парметров предлагаемого способа, приводит к по влению на закаленной поверхности детали зон с пониженной твердостью.

Использование предлагаемого способа позвол ет повысить качество индукционного нагрева, автоматизировать процесс закалки, расширить технологические возможности индукционной закалки.

Технико--зкономический эффект обеспечиваетс  в результате повывени  качества индукционной закалки путем получени  равномерного по глубрше и твердости закаленного сло .. Примечание. ДQ Q имеютс  зоны (полосы) до 5 мм с твердортью HRC 140 глубина сло  0-2,2 мм имеютс  зоны (полосы) более 5 мм с твердостью HRC 4 50 глубина сло  0-2,2 мм твердость на закаленной поверхности HRC 59 глубина сло  1.9-,2 мм

фиг.2

Н

tlH

MM

Claims (3)

1. СПОСОБ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев в многовитковом индукторе с относительньм перемещением индуктора и изделия с последующим охлаждением, от.личающийс я тем, что, с целью повышения качества изделий путем получения равномерно закаленного слоя, осуществляют колебательное относительное петоры для индукционного нагрева. Л., Энергия, 1974, с. 162-163.
2. 2. Вологдин В. Поверхностная индукционная закалка. И., Оборонгиз, 1974.
3. 3. РЖ Технология машиностроения, 1964, № 12, 125-377.

   ремещение с амплитудой, равной половине шага между соседними витками индуктора, и периодом, равный или меньшим в целое число раз времени нагрева.

   ϊ