Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

5 способов быстрой и эффективной закалки металла

Индукционный нагрев, закалка и индукционная плавка металлов

Самым совершенным видом нагрева является такой, при котором тепло создается непосредственно в нагреваемом теле. Такой способ нагрева очень хорошо осуществляется пропусканием через тело электрического тока. Однако, прямое — включение нагреваемого тела в электрическую цепь не всегда возможно по причинам технического и практического характера.

В этих случаях совершенный вид нагрева может быть осуществлен применением индукционного нагрева, при котором тепло также создается в самом нагреваемом теле, что исключает излишний, обычно большой, расход энергий в стенках печи или в других нагревающих элементах. Поэтому, несмотря на сравнительно невысокий к. п. д. генерирования токов повышенной и высокой частоты, общий к. п. д. индукционного нагрева оказываётся часто выше, чем при других способах нагрева.

Индукционный способ позволяет также осуществлять быстрый нагрев неметаллических тел равномерно по всей их толщине. Плохая теплопроводность таких тел исключает возможность быстрого нагрева их внутренних слоев обычным способом, т. е. подводом тепла извне. При индукционном способе тепло образуется одинаково как в наружных слоях, так и во внутренних и может даже возникнуть опасность перегрева последних, если не сделать необходимой теплоизоляции наружных слоев.

Особо ценным свойством индукционного нагрева является возможность весьма высокой концентрации энергии в нагреваемом теле, легко поддающейся точной дозировке. Только электрической дугой можно получить тот же порядок плотности энергии, однако, этот способ нагрева трудно поддается контролю.

Особенности и общеизвестные преимущества индукционного нагрева создали широкие возможности применения его во многих отраслях промышленности. Кроме того, он позволяет создавать новые виды конструкций, которые вовсе не осуществимы пои обычных способах термообработки.

Физический процесс

В индукционных печах и устройствах тепло в электропроводном нагреваемом теле выделяется токами, индуктированными в нем переменным электромагнитным полем. Таким образом, здесь осуществляется прямой нагрев.

Индукционный нагрев металлов основан на двух физических законах: законе электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и законе Джоуля-Ленца. Металлические тела (заготовки, детали и др.) помещают в переменное магнитное поле, которое возбуждает в них вихревое электрическое поле. ЭДС индукции определяется скоростью изменения магнитного потока. Под действием ЭДС индукции в телах протекают вихревые (замкнутые внутри тел) токи, выделяющие теплоту по закону Джоуля-Ленца. Эта ЭДС создает в металле переменный ток, тепловая энергия, выделяемая данными токами, является причиной нагрева металла. Индукционный нагрев является прямым и бесконтактным. Он позволяет достигать температуры, достаточной для плавления самых тугоплавких металлов и сплавов.

Интенсивный индукционный нагрев возможен лишь в электромагнитных полях высокой напряженности и частоты, которые создают специальными устройствами — индукторами. Индукторы питают от сети 50 Гц (установки промышленной частоты) или от индивидуальных источников питания — генераторов и преобразователей средней и высокой частоты.

Простейший индуктор устройств косвенного индукционного нагрева низкой частоты — изолированный проводник (вытянутый или свернутый в спираль), помещенный внутрь металлической трубы или наложенный на ее поверхность. При протекании по проводнику-индуктору тока в трубе наводятся греющие ее вихревые токи. Теплота от трубы (это может быть также тигель, емкость) передается нагреваемой среде (воде, протекающей по трубе, воздуху и т. д.).

Индукционный нагрев и закалка металлов

Наиболее широко применяется прямой индукционный нагрев металлов на средних и высоких частотах. Для этого используют индукторы специального исполнения. Индуктор испускает электромагнитную волну, которая падает на нагреваемое тело и затухает в нем. Энергия поглощенной волны преобразуется в теле в теплоту. Эффективность нагрева тем выше, чем ближе вид испускаемой электромагнитной волны (плоская, цилиндрическая и т. д.) к форме тела. Поэтому для нагрева плоских тел применяют плоские индукторы, цилиндрических заготовок — цилиндрические (соленоидные) индукторы. В общем случае они могут иметь сложную форму, обусловленную необходимостью концентрации электромагнитной энергии в нужном направлении.

Особенностью индукционного ввода энергии является возможность регулирования пространственного расположения зоны протекания вихревых токов.

Во-первых, вихревые токи протекают в пределах площади, охватываемой индуктором. Нагревается только та часть тела, которая находится в магнитной связи с индуктором независимо от общих размеров тела.

Во-вторых, глубина зоны циркуляции вихревых токов и, следовательно, зоны выделения энергии зависит, кроме других факторов, от частоты тока индуктора (увеличивается при низких частотах и уменьшается с повышением частоты).

Эффективность передачи энергии от индуктора к нагреваемому току зависит от величины зазора между ними и повышается при его уменьшении.

Индукционный нагрев применяют для поверхностной закалки стальных изделий, сквозного нагрева под пластическую деформацию (ковку, штамповку, прессование и т. д.), плавления металлов, термической обработки (отжиг, отпуск, нормализация, закалка), сварки, наплавки, пайки металлов.

Косвенный индукционный нагрев применяют для обогрева технологического оборудования (трубопроводы, емкости и т. д.), нагрева жидких сред, сушки покрытий, материалов (например, древесины). Важнейший параметр установок индукционного нагрева — частота. Для каждого процесса (поверхностная закалка, сквозной нагрев) существует оптимальный диапазон частот, обеспечивающий наилучшие технологические и экономические показатели. Для индукционного нагрева используют частоты от 50Гц до 5Мгц.

Преимущества индукционного нагрева

1) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело позволяет осуществить прямой нагрев проводниковых материалов. При этом повышается скорость нагрева по сравнению с установками косвенного действия, в которых изделие нагревается только с поверхности.

2) Передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело не требует контактных устройств. Это удобно в условиях автоматизированного поточного производства, при использовании вакуумных и защитных средств.

3) Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная мощность, выделяется в поверхностном слое нагреваемого изделия. Поэтому индукционный нагрев при закалке обеспечивает быстрый нагрев поверхностного слоя изделия. Это позволяет получить высокую твердость поверхности детали при относительно вязкой середине. Процесс поверхностной индукционной закалки быстрее и экономичнее других методов поверхностного упрочнения изделия.

4) Индукционный нагрев в большинстве случаев позволяет повысить производительность и улучшить условия труда.

Индукционные плавильные печи

Индукционную печь или устройство можно рассматривать как своего рода трансформатор, в котором первичная обмотка (индуктор) подключена к источнику переменного тока, а вторичной обмоткой служит само нагреваемое тело.

Для рабочего процесса индукционных плавильных печей характерно электродинамическое и тепловое движение жидкого металла в ванне или тигле, способствующее получению однородного по составу металла и его равномерной температуры по всему объему, а также малый угар металла (в несколько раз меньше, чем в дуговых печах).

Индукционные плавильные печи применяют при производстве литья, в том числе фасонного, из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов.

Индукционные плавильные печи можно разделить на канальные печи промышленной частоты и тигельные печи промышленной, средней и высокой частоты.

Индукционная канальная печь представляет собой трансформатор, обычно промышленной частоты (50 Гц). Вторичной обмоткой трансформатора служит виток из расплавленного металла. Металл заключен в кольцевом канале из огнеупора.

Основной магнитный поток наводит в металле канала ЭДС, ЭДС создает ток, ток нагревает металл, поэтому, индукционная канальная печь подобна трансформатору, работающему в режиме короткого замыкания.

Индукторы канальных печей выполняют из продольной медной трубки, он имеет водяное охлаждение, канальная часть подового камня охлаждается от вентилятора или от централизованной воздушной системы.

Индукционные канальные печи предназначены для непрерывной работы с редкими переходами с одной марки металла на другую. Индукционные канальные печи, в основном применяют для плавки алюминия и его сплавов, а также меди и некоторых ее сплавов. Другие серии печей специализированы как миксеры для выдержки и перегрева жидкого чугуна, цветных металлов и сплавов перед разливкой в литейные формы.

Работа индукционной тигельной печи основана на поглощении электромагнитной энергии проводящей садки. Садка размещена внутри цилиндрической катушки — индуктора. С электрической точки зрения, индукционная тигельная печь представляет собой короткозамкнутый воздушный трансформатор, вторичной обмоткой которого является проводящая садка.

Читать еще:  Как согнуть алюминиевую трубу в домашних условиях

Индукционные тигельные печи используют преимущественно для плавки металлов на фасонное литье при периодическом режиме работы, а также вне зависимости от режима работы — для плавки некоторых сплавов, например бронз, которые пагубно влияют на футеровку канальных печей.

Плазменная поверхностная закалка

Дальнейший прогресс в повышении качества термообработки рабочих поверхностей деталей связывают с применением концентрированных источников энергии: электронного и лазерного луча, плазменной струи. При этом достигаются более высокие эксплуатационные свойства и качество упрочнения. Из всех способов термообработки высококонцентрированными источниками нагрева наиболее экономичным и производительным является плазменный. Он характеризуется меньшей стоимостью, доступностью технологического оборудования и большими размерами упрочненной зоны.

Особенности плазменной поверхностной закалки — кратковременность процесса нагрева и возможность создания условий охлаждения, обеспечивающих высокую интенсивность, — оказывают существенное влияние на структуру закаленного слоя. Эффект скорости охлаждения при металлографическом исследовании прежде всего заметен в диспергировании структуры. Скорость нагрева оказывает существенное влияние на размер рекристаллизованного зерна, так как с ее увеличением число центров рекристаллизации растет быстрее, чем скорость роста центров. Это приводит к измельчению зерна. Кратковременное пребывание стали в области закалочных температур и протекание фазовых превращений при температурах, превышающих равновесные, приводят к получению механических свойств, отличающихся от свойств стали, закаленной с нагревом от традиционных источников теплоты. В доэвтектоидной стали при быстром нагреве, когда структурно свободный феррит претерпевает перекристаллизацию без влияния атомов углерода, аустенитное зерно всегда несколько мельче того, которое обычно получается при медленном нагреве до температуры аустенизации. Такое изменение блочной структуры аустенита приводит к уменьшению размеров когерентных областей и увеличению значений микронапряжений и искажений в закаленной стали. В условиях поверхностной закалки это становится причиной повышения твердости закаленного слоя. В предварительно сорбитизированных структурах выравнивание концентрации углерода в аустените протекает быстрее, поэтому при нагреве стали с такой структурой размер зерна аустенита может быть еще более мелким — 14-16 баллов. Соответственно и игольчатость мартенсита имеет более тонкое строение, приближающееся к структуре, характеризующейся как безигольчатый мартенсит. Измельчение структуры мартенсита приводит к увеличению ударной вязкости.

Применение быстрого нагрева, способствующего получению более мелкой структуры закаленной стали, дает возможность получить более благоприятное сочетание свойств прочности и вязкости.

Повышение уровня эксплуатационных свойств упрочняемой детали достигается за счет совершенствования технологии упрочнения, что, в конечном счете, сводится к обеспечению оптимального термического цикла (нагрева-охлаждения) исходя из закономерностей структурных, фазовых и полиморфных превращений упрочняемого материала.

Нагрев под закалку по технологии НПП «ТОПАС» осуществляют высокоэн-тальпийной плазменной струей, стелящейся вдоль нагреваемой поверхности. Нагретая зона охлаждается сразу при выходе из плазмы, в основном, за счет отвода теплоты в тело массивной стальной детали, кондуктивного и радиационного теплоотвода с поверхности в атмосферу.

Нагрев каждого участка поверхности происходит с нарастающей плотностью теплового потока в соответствии с изменением теплофизических параметров плазмы по мере приближения к устью струи. Эти параметры в свою очередь можно регулировать в широком диапазоне. Особенностью такого процесса является «мягкий» прогрев с относительно небольшой скоростью нарастания температуры до начала аустенитизации стали. При этом параметры греющей среды, время взаимодействия с учетом температуропроводности материала согласуются так, чтобы обеспечить наибольшую глубину прогрева. «Мягкий» прогрев плавно переходит в «жесткий» с высокой скоростью нарастания температуры в поверхностном слое для более полной аустенитизации, гомогенизации и растворения карбидов.

Рассматриваемая схема процесса поверхностного плазменного нагрева под закалку характеризуется высоким КПД (60-80%) и согласованностью темпов нарастания плотности теплового потока греющей среды с теплофизическими свойствами стали.

Научно-производственное предприятие «ТОПАС» разработало новые технологию и оборудование для высокоскоростной плазменной поверхностной закалки.

Для высокотемпературной поверхностной закалки применяют установку УВПЗ-2М. В ее состав входят: источник электропитания; пульт управления с цифровой системой индикации параметров, оптимизации процесса и неразрушающего контроля; электродуговые горелки с кабель-шланговыми пакетами; специальные формирующие насадки со шланговыми пакетами; пакет монтажных соединений и ЗИП.

Рабочий ток, А. 150-250
Рабочее напряжение, В. 180-250
Расход сжатого воздуха при давлении в сети 0,5-0,6 МПа, м3/ч. 5-8
Расход горючего газа, м3/ч:
метана. 0,5
пропан-бутана. 0,2
Расход воды для охлаждения при давлении в подводящей сети 0.3 МПа, м3/ч. 1,5
Продолжительность включения ПВ,%. 100
Глубина закаленной зоны, мм. 0,5-3,5
Ширина закаленной зоны, мм. 5-35

Технология поверхностной закалки НПП «ТОПАС» характеризуется новыми возможностями повышения контактно-усталостной прочности металла и, как следствие, увеличением надежности тяжелонагруженных деталей. Она основана на использовании многокомпонентной химически активной высокотемпературной (6000-7000 К) струи продуктов сгорания углеводородного газа (метана, пропан-бутана) с воздухом. Такая высокотемпературная среда характеризуется комбинацией уникальных транспортных и теплофизических свойств. Она более энергоемка, чем любые двухатомные газы при тех же условиях. Теплоотдача от высокотемпературных продуктов сгорания к нагреваемому изделию повышается как за счет высокого температурного уровня, так и благодаря изменению транспортных свойств диссоциированных продуктов сгорания (вследствие их последующей рекомбинации). С технологической точки зрения — это легкость регулирования окислительно-восстановительного потенциала, способность эффективно прогревать материалы, управлять параметрами стабилизированного электродугового разряда и др.

Многократное (5-10 раз) повышение плотности теплового потока может быть достигнуто при закалке с малых дистанций в пределах начального участка струи за счет образования несамостоятельного диффузного разряда между соплом-анодом электродуговой горелки и деталью от отдельного маломощного источника электропитания. Формирование такого разряда в высокотемпературных продуктах сгорания облегчается по сравнению с воздухом и инертными газами. Происходит это благодаря качественному изменению характера приэлектродных процессов на аноде горелки и повышению разности потенциала высокотемпературной струи по отношению к аноду в продуктах сгорания. Доступность и невысокая стоимость используемых рабочих газов делают особенно предпочтительным их применение с увеличением мощности установок, соответственно производительности процессов, когда рабочие параметры смещаются в область повышенных расходов газа.

Среди упрочняющих технологий плазменная является относительно новой, интенсивно развивающейся в последние годы. Широкое распространение получил процесс плазменного поверхностного упрочнения гребней колесных пар без выкатки их из-под локомотива, а также с использованием автоматических линий. Стимулом развития технологии явились участившиеся случаи катастрофического изнашивания колесных пар тягового и подвижного состава на всех железных дорогах бывшего Советского Союза. Среди множества принимаемых мер плазменное поверхностное упрочнение явилось наиболее эффективным.

Технология плазменной поверхностной закалки НПП «ТОПАС» обеспечивает увеличение надежности и долговечности колесных пар тягового и подвижного состава. Интенсивность изнашивания гребней колесных пар с плазменным упрочнением значительно ниже, чем у серийных (в 2,5-3 раза). Разработанная технология закалки колесных пар обеспечивает две отличительные особенности, способствующие улучшению механических свойств (в т. ч. снижению коэффициента трения в контакте гребня с боковой поверхностью рельса) и повышению трещиностойкости материала колеса в зоне плазменного упрочнения:
локальное (в зоне наибольшего износа) поверхностное упрочнение гребня колеса на глубину 2,5-3 мм и ширину 35 мм с твердостью 280 НВ (в исходном материале) до твердости 450 НВ, что обеспечивает оптимальное соотношение твердости контактирующих поверхностей колеса и рельса;
изменение структуры упрочненной зоны колеса — с феррито-перлитной смеси с размером исходных зерен 30-40 мкм до смеси мелкоигольчатого мартенсита с розеточным трооститом 50:50%.

Плазменная поверхностная закалка лезвия почвообрабатывающего инструмента дает существенные преимущества перед традиционными (объемная закалка, наплавка) процессами упрочнения, Инструмент самозатачивается при работе, а сравнительные испытания на трех машиноиспытательных станциях с различными грунтами показали примерно двухкратное увеличение стойкости. Учитывая высокую производительность закалки (2 см/с), легкость полной автоматизации процесса, простоту обслуживания оборудования, низкие текущие затраты и высокую эффективность, лазменное упрочнение лезвий почвообрабатывающего инструмента можно реализовать в условиях ремонтных предприятий.

Читать еще:  Относительная молярная и молекулярная массы вещества. Молярный объем вещества

Плазменную поверхностную обработку можно эффективно применять для повышения стойкости шестерен и металлообрабатывающего инструмента. Проблема дефицита и высокой стоимости инструментальных сталей может быть существенно снижена для машиностроительных предприятий благодаря повышению работоспособности металлообрабатывающего инструмента (резцов, сверл, фрез). Плазменная поверхностная обработка позволяет повысить стойкость данного инструмента в 2-2,5 раза.

5 способов быстрой и эффективной закалки металла

  • Общая классификация быстрозакаленных сплавов
  • Метастабильная структурная составляющая (квазиэвтектика)
  • Метастабильные промежуточные фазы
  • Метастабильные граничные твердые растворы
  • Метастабильные фазовые и структурные состояния
  • Метастабильные состояния многокомпонентных расплавов
  • Равновесные диаграммы состояний сплавов. Условия метастабильности
  • Концентрационное переохлаждение сплавов. Образование ячеистой и дендритной структуры
  • Неравновесная кристаллизация сплавов
  • Теплоотвод при кристаллизации

Диоксид титана пигментный tiox 220 является нетоксичным веществом, представленным в виде безопасного белого порошка.

Натуральный камень — это природное творение, свойства которого до конца не изучены. В природе нет ни одного одинакового экземпляра камня.

Транспортировка и утилизация отходов – очень важный вопрос. Здоровье людей и безопасность экологии во многом зависит от качества проведенных работ. Наиболее остро.

В наши дни очень удобно владеть земельным участком. Ведь на нем можно расположить свой бизнес или построить жилье.

Взрывоопасными считаются промышленные объекты, работа которых связана с взрывоопасными веществами (их транспортировкой, хранением, переработкой, добычей). Взрывоопасные.

В строительстве и машиностроении широкое применение нашла листовая сталь. В автомобилестроении доля холоднокатаных стальных листов составляет более пятидесяти процентов.

В этой статье речь пойдет о болтах класса прочности 8.8. Что означает маркировка на торце метизов? Из каких марок стали изготавливают высокопрочный крепеж? Какие.

Электроэнергия сегодня имеет ключевое значение в работе любого предприятия. Причем, чем крупнее предприятие, тем сложнее схема распределения электроэнергии.

Для создания теплых полов идеально подходят современные нагревательные маты. Основой могут быть кабельные системы с 1-2 жилами. Выбирая такую систему, можно существенно.

Всегда мечтали о ремонте с итальянской плиткой, но никак не могли её выбрать? Да, подобная проблема часто возникает среди Россиян, собиравшихся начинать ремонт.

Генератор льда когда-то был роскошью, а кто-то вообще не знал о его существовании, но эти времена ушли в прошлое и сейчас для многих он стал обыденной вещью, как.

Одной из самых распространенных операций в любой механической мастерской является сверление каких-либо отверстий. Так как все работы выполняются с помощью машин, то и.

Область применения металлопроката обширна, начиная от тонкого гвоздика и заканчивая космическими кораблями и океанскими лайнерами — арматура, швеллер, лист, сетка, трубы.

5 способов быстрой и эффективной закалки металла

К наиболее перспективным и прогрессивно развивающимся способам поверхностной закалки следует отнести способы, основанные на применении высококонцентрированных источников нагрева: плазменная струя, лазерный луч, электронный пучок [3]. Их применение позволяет получить более высокие эксплуатационные свойства изделий и качество упрочнения. Внедрение высококонцентрированных источников нагрева позволяет резко сократить энергозатраты, уменьшить коробление деталей, исключить необходимость использования различных сред и при этом полностью автоматизировать процесс [5]. В соответствии с применяемым источником нагрева различают следующие способы поверхностной термической закалки:

Электоронно-лучевая обработка

Электронный луч представляет собой мощное эффективное средство термического воздействия на материал [8]. Первые попытки применения электронного луча для выполнения технологических операций были предприняты более 100 лет назад. В 1905 году Пирани успешно использовал электронный луч для электронно-лучевой плавки металлов, в том числе и тугоплавких, например тантала. В 1934 году фон Арденне и Рюле применили электронные пучки, сфокусированные магнитными линзами, с целью получения в материалах отверстий малого диаметра. К 1965 году в практику промышленного применения вошли такие технологические процессы как электронно-лучевая плавка, сварка, напыление, обработка поверхностей. Электронно-лучевая технология сформировалась в качестве самостоятельной научно-технической области в течение последних 40. ..50 лет [7]. Это стало возможным, главным образом, благодаря успехам, достигнутым в области разработки и применения вакуумной техники и электронной оптики. В настоящее время понятие «электронно-лучевые технологии» охватывает ряд способов получения и обработки материалов, например плавку, сварку, резку, термическую обработку.

В качестве энергоносителя при реализации электронно-лучевых технологий выступает электронный луч. Генератором электронного луча служит электронная пушка, обеспечивающая эмиссию свободных электронов, их ускорение в электростатическом поле, фокусировку и отклонение пучка с посредством электрического и магнитного полей [8]. Сформированный пушкой электронный пучок выводится в изображенную на рисунке 1 рабочую камеру, из которой предварительно насосами откачивают воздух. При взаимодействии электронного пучка с поверхностью обрабатываемой детали 1 кинетическая энергия электронов превращается в другие формы энергии (главным образом в тепловую). Часть электронов отражается и рассеивается поверхностью объекта, появляется рентгеновское излучение, кроме того, возникают вторичные и тепловые электроны [8]. Обрабатываемая деталь 1 при помощи механизма 3 перемещается с заданной скоростью. Закалка производится электронным лучом 4.

Комплекс устройств, служащих для формирования и фокусировки электронного луча, называют сварочной электронной пушкой. Оператор, осуществляющий закалку в зависимости от размеров камеры, находится за ее пределами или в самой камере.

Характер воздействия электронного пучка на металлические материалы зависит от энергии электронов, плотности потока, а также от свойств облучаемых объектов и условий, в которых они находятся (температура, внешняя среда). Проходя через вещество, электроны взаимодействуют как с кристаллической решеткой материала в целом, так и с отдельными встречающимися на его пути микрочастицами: атомами, молекулами, электронами, что приводит к ослаблению интенсивности электронного пучка [5].

Рисунок 1 – Схема установки для электронно-лучевой обработки

Рассеивание кинетической энергии ускоренных электронов происходит в виде тепла, разогревающего металл в области падения электронного луча [6]. Такая особенность электронно-лучевого воздействия приводит к возможности реализации в поверхностных слоях обрабатываемых изделий таких процессов как нагрев, плавление, испарение, взрывное вскипание вещества и т.д. [4].

Энергия, передаваемая электронами веществу, распределяется неравномерно. Интенсивность проходящих в нем превращений также неодинакова. Следовательно, одной из основных задач при выборе технологических параметров электронно-лучевой обработки является расчет допустимой неравномерности поглощенной дозы энергии. Это необходимо для того, чтобы разброс приобретаемых веществом свойств не выходил за пределы технических условий [3].

Анализ литературных данных позволяет выделить следующими основные технологические преимущества метода электронно-лучевой обработки по сравнению другими способами поверхностного упрочнения [2]:

— высокая производительность процесса;

— минимальное коробление изделия;

— не зависящий от изделия характер подвода энергии;

— возможность управления процессом с помощью ЭВМ и устройств с ЧПУ, встраивание установок в автоматические производственные линии;

— независимость степени поглощения энергии от оптических свойств и шероховатости поверхности, отсутствие необходимости нанесения покрытия на поверхность для повышения поглощающей способности;

— формирование зоны одновременного нагрева с площадью до сотен см 2 ,

— высокая надежность электромагнитной системы сканирования;

— возможность использования одного оборудования для проведения различных технологических процессов — сварки, поверхностной закалки, плавления;

— возможность быстрой и надежной развертки пучка в магнитном поле;

— отсутствие окисления поверхности;

-относительная экологичность процесса за счет отсутствия вредных выбросов в атмосферу.

Несмотря на ряд перечисленных преимуществ, большие капитальные затраты на приобретение и монтаж оборудования, затраты, связанные с его эксплуатацией и обслуживанием, ограничивают применение электронно-лучевой обработки деталей крупносерийным и массовым производством в машиностроении и инструментальной промышленности [2].

1. Егоров А. А., Коровин А. И. Пламенная поверхностная закалка в машиностроении. М.: ЦИНТИМАШ, 1961. – 107 с., ил.

Читать еще:  Формовочная смесь для литья алюминия

2. Коротеев А. С., Васильев М. Н. Технологические процессы на основе концентрированных электронных пучков. – Автомобильная промышленность. – 1983. – №11. – с. 21-23.

3. Кайдалов А. А. Электронно-лучевая закалка поверхности металлов. – Сварщик. – 1999. – №3. – с.14-15.

4. Брандт М. Промышленные лазеры: принцип работы и возможные области применения. – Сварщик. – 2001. – №3. – с.30-32.

5. Лащенко Г. И. Плазменное упрочнение и напыление. – Киев: Экотехнология, 2003. – 64 с., ил.

6. Коротков В. А., Бердников А. А., Толстов И. А. Восстановление и упрочнение деталей и инструмента плазменными технологиями. 1993. –144 с.

Зачем нужна и как проводится закалка стали?

Закалкой называют вид термической обработки металлов, который заключается в нагреве выше критической температуры с последующим резким охлаждением (обычно) в жидких средах. Критической называют температуру, при которой происходит изменение типа кристаллической решетки, то есть осуществляется полиморфное превращение. Она определяется она по диаграмме «железо-углерод». фото

Свойства стали после закалки

После закалки увеличивается твердость и прочность стали, но при этом повышаются внутренние напряжения и возрастает хрупкость, провоцирующие разрушение материала при резких механических воздействиях. На поверхности изделия появляется толстый слой окалины, который необходимо учитывать при определении припусков на обработку.

Внимание! Некоторые изделия закаляются частично, например, это может быть только режущая кромка инструмента или холодного оружия. В этом случае на поверхности изделия можно наблюдать четкую границу, разделяющую закаленную и незакаленную части. Закаленную часть на клинках называют «хамон», что в переводе на современный язык металлургии означает «мартенсит».

Определение! Мартенсит – основная составляющая структуры стали после закалки. Вид этой микроструктуры – игольчатый или реечный.

Для уменьшения внутренних напряжений и роста пластичности осуществляют следующий этап термообработки – отпуск. При отпуске происходит некоторое снижение твердости и прочности.

Технология закалки

Режим закалки определяется температурой, временем выдержки, скоростью охлаждения, используемой охлаждающей средой.

Способы закалки стали:

  • в одном охладителе – применяется при работе с деталями несложной конфигурации из углеродистых и легированных сталей;
  • прерывистый в двух средах – востребован для обработки высокоуглеродистых марок, которые сначала остужают в быстро охлаждающей среде (воде), а затем в медленно охлаждающей (масле);
  • струйчатый – обычно востребован при частичной закалке изделия, осуществляется в установках ТВЧ и индукторах обрызгиванием детали мощной струей воды;
  • ступенчатый – процесс, при котором деталь остывает в закалочной среде, приобретая во всех точках сечения температуру закалочной ванны, окончательное охлаждение осуществляют медленно;
  • изотермический – похож на предыдущий вид закалки стали, отличается от него временем пребывания в закалочной среде.

Типы охлаждающих сред

От правильного выбора охлаждающей среды во многом зависит конечный результат процесса.

    Для поверхностной закалки и работы с изделиями простой конфигурации, предназначенными для дальнейшей обработки, применяется в основном вода. Она не должна содержать соли и примеси моющих средств, оптимальная температура +30°C.

Внимание! Использовать этот способ охлаждения для деталей сложной конфигурации не рекомендуется из-за риска появления трещин.

  • Для изделий сложной формы применяют 50% раствор каустической соды, который нагревают до +60°C. При использовании такого состава для охлаждения сталь приобретает светлый оттенок. Пары каустической соды вредны для здоровья человека.
  • Для тонкостенных деталей, изготовленных из углеродистых и легированных сталей, применяются минеральные масла, обеспечивающие постоянную температуру охлаждения, не зависящую от температуры окружающей среды. Главное условие, которое необходимо соблюдать при охлаждении сталей после закалки, – отсутствие воды в минеральных маслах. Недостатки процесса: выделение вредных для человека паров, возможность возгорания масла, образование налета, постепенная потеря эффективности охлаждающего состава.
  • Внимание! Для работы с изделиями из углеродистых сталей со сложным химическим составом используют комбинированное охлаждение. Оно состоит из двух этапов. Первый – охлаждение детали в воде, второй, после +200°C, – в масляной ванне. Перемещение из одной охлаждающей среды в другую должно производиться очень быстро.

    Какие стали можно закаливать?

    Процедурам закалки и отпуска не подвергается прокат и изделия из него, изготовленные из малоуглеродистых сталей типа 10, 20, 25. Этот вид термообработки эффективен для углеродистых сталей (45, 50) и инструментальных, у которых в результате твердость увеличивается в три-четыре раза.

    Таблица режимов закалки и областей применения для некоторых видов инструментальных сталей

    Плазменная закалка

    Научно-производственная фирма «Плазмацентр» оказывает услугу плазменной поверхностной закалки металлических изделий. Процедура плазменного закаливания позволяет изменить качественные характеристики деталей, рабочих механизмов и оборудования, добиться более эффективной эксплуатации различных приборов и значительно сократить производственные расходы. Актуальность данной защитной обработки деталей связана с тем, что большая часть промышленных машин и технологических инструментов производятся из низколегированной стали с преобладающим содержанием углерода и чугунных сплавов. Износоустойчивость такого оборудования зачастую не выдерживает интенсивные темпы производственных процессов, поэтому техника и рабочие приборы регулярно выходят из строя и требуют дорогостоящего ремонта. Чтобы продлить срок службы металлических деталей, избежать их замены и ремонта, компания «Плазмацентр» использует метод упрочняющей плазменной обработки рабочих металлических поверхностей.

    Способ передачи защитного сплава на обрабатываемый участок с помощью потока плазмы позволяет закалить сталь, придавая ей устойчивость к коррозии, кавитации, высоким температурам и механическому эксплуатационному изнашиванию. Плазменная закалка металла рекомендуется как для новых деталей, так и для отреставрированных — которым вернули необходимую форму с помощью плазменной наплавки или механического шлифования.

    Плазменная закалка металла

    Применяемые способы защитной поверхностной закалки металла — газоплазменный, лазерный, индукционно-дуговой — доступны к использованию не во всех случаях, к тому же требуют сложного оборудования, высокой квалификации персонала, многоэтапной подготовки обрабатываемых деталей. Поэтому одним из наиболее эффективных, легко применимых и сравнительно незатратных способов закалки металла выступает метод плазменного воздействия. Подача защитного состава на покрытие с любыми исходными параметрами посредством использования плазменной дуги прямого действия позволяет создать просто устроенное, но достаточно эффективное защитное покрытие, которое не влияет на вес, форму и другие важные показатели детали, но при этом повышает устойчивость металла в несколько раз.

    Плазменная закалка легко совместима с другими процедурами по восстановлению, ремонту и отделке металлических изделий, данная операция не имеет побочных эффектов от своего применения, она абсолютно безопасна для окружающей среды и не является источником вредных продуктов распада. Кроме того, закалка металла увеличивает эффект от плазменной наплавки и дополнительно защищает нанесенное покрытие от разрушения, что также позволяет использовать более бюджетные составы для наплавления изношенных деталей. Применение комплексной работы по реновации металлического изделия, несмотря на низкие затраты, позволяет достичь максимального качественного эффекта по восстановлению деталей и их подготовке к дальнейшей эксплуатации.

    Ручная плазменная закалка

    Аппарат для ручной плазменной закалки достаточно прост в применении и имеет все преимущества, делающие его пригодным для использования на производстве любого типа. Данное оборудование позволяет сократить процедуру обработки металлического изделия до минимума — поверхностная плазменная закалка требует малого расхода энергии, позволяет обойтись без применения вредных химических составов. Подготовка объекта к плазменной обработке состоит в зачистке и обезжиривании поверхности, а затем изделие проходит обработку плазматроном.

    Свяжитесь с нами по телефонам: +7 (812) 679-46-74, +7 (921) 973-46-74, или напишите нам на почту: office@plasmacentre.ru

    Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector