Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Закалка твч

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.

Микроструктура стали

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=vUaDCaVcjac

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.

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.

Самодельные индукционные котлы

Самая простая схема устройства, которую собирают, состоит из отрезка пластиковой трубы, в полость которую закладываются различные металлические элементы с целью создать сердечник. Это может быть тонкая нержавеющая проволока, скатанная шариками, нарубленная мелкими кусочками проволока – катанка диаметром 6—8 мм или даже сверло диаметром, соответствующим внутреннему размеру трубы. Снаружи к ней приклеиваются палочки из стеклотекстолита, а на них наматывается провод толщиной 1.5—1.7 мм в стеклоизоляции. Длина провода – порядка 11 м. Технологию изготовления можно изучить, просмотрев видео:

Затем самодельный индукционный нагреватель испытали, заполнив его водой и подключив к индукционной варочной панели заводского изготовления ORION мощностью 2 кВт вместо штатного индуктора. Результаты испытаний показаны на следующем видео:

Другие мастера рекомендуют в качестве источника принять сварочный инвертор небольшой мощности, подключив клеммы вторичной обмотки к выводам катушки. Если внимательно изучить проделанную автором работу, то напрашиваются выводы:

  • Автор хорошо потрудился и его изделие, несомненно, работает.
  • Никаких расчетов по толщине провода, числу и диаметру витков катушки не производилось. Параметры обмотки были приняты по аналогии с варочной панелью, соответственно, индукционный водонагреватель получится мощностью не выше 2 кВт.
  • В лучшем случае самодельный агрегат сможет нагревать воду для двух радиаторов отопления по 1 кВт каждый, этого хватит на обогрев одной комнаты. В худшем случае нагрев будет слабым или вообще пропадет, ведь испытания проводились без протока теплоносителя.

Более точные выводы сделать трудно из-за недостатка информации о дальнейших испытаниях прибора. Другой способ, как самостоятельно организовать индукционный нагрев воды для отопления, показан на следующем видео:

Сваренный из нескольких металлических труб радиатор выполняет роль внешнего сердечника для вихревых токов, создаваемых катушкой той же индукционной варочной панели. Выводы следующие:

  • Тепловая мощность получившегося отопителя не превышает электрической мощности панели.
  • Количество и размер труб были выбраны случайно, но обеспечили достаточную поверхность для передачи тепла, возникающего от вихревых токов.
  • Данная схема индукционного нагревателя оказалась успешной для конкретного случая, когда квартира окружена помещениями других отапливаемых квартир. Кроме того, автор не показывал работу установки в холодное время года с фиксацией температуры воздуха в комнатах.

В подтверждение сделанных выводов предлагается просмотреть видео, где автор пытался применить подобный нагреватель в условиях отдельно стоящего утепленного здания:

Основные причины выхода из строя индукционного оборудования и способы исправления:

Причина неисправности Методы исправления
Низкая квалификация обслуживающего персонала. Пошлите высокочастотников термистов и технологов на курсы повышения квалификации
Низкое давление воды в системе охлаждения, засоленная вода. Установите нужные насосы и фильтры, подайте дистиллированную воду.
Водяные течи и заливание установок водой. Следите за герметичностью системы охлаждения внутри и снаружи прибора. Применяйте толстые шланги и немагнитные струбцины.
Неправильная конструкция индукторов и выход за диапазон рабочих частот. Поменяйте количество витков индуктора, добейтесь рабочего диапазона частот.
Замыкание витков индуктора. Особенно опасно для серии СЧВ. Изолируйте индуктор термостойким рукавом или зафутеруйте жаропрочным бетоном.
Засорение пылью и возникновение электрической дуги. Приводит к возгоранию установок. Периодически очищайте от пыли все платы и силовые электронные компоненты ТВЧ установок.

Помните! Ремонтом ТВЧ установок может заниматься только высококвалифицированная сервисная служба. Мы более 5 лет обслуживаем и поддерживаем в работоспособном состоянии уже более 500 единиц индукционного оборудования у наших клиентов. Большой опыт, накопленный сервисной службой компании «Мосиндуктор» позволяет производить обслуживание и ремонт индукционного оборудования быстро и качественно! Обращайтесь, мы будем рады помочь вам.

2 Станок ТВЧ своими руками

Изготовить полноценное устройство ТВЧ для пайки натяжных потолков и прочих полотен ПВХ своими руками довольно проблематично, если не сказать невозможно.

Ведь для его изготовления понадобиться не только решить, как получать высокочастотные токи, но и изготавливать или приобретать механизмы подавления дуги, подавления помех, устанавливать пресс, привод и многое другое.

Что же касается простейшего инвертора, работающего на основе токов Фуко для плавления и закалки металлических стержней, то он может быть изготовлен из обычного сварочного инвертора.

Сварка – вообще достаточно универсальное устройство. С ее помощью осуществляется производство и процессы сварки и порезки металла, проводить процессы пиролиза и, как оказывается, получать высокочастотные токи для быстрого плавления металлов и не только.

Схема сварки ПВХ-ткани на станке ТВЧ

В процессе изготовления аппарата своими руками, кроме самого сварочного инвертора, понадобится так же механизм водяного охлаждения и катушка, которую лучше всего сделать из медной трубки сечением 10 мм. Именно эта катушка будет выполнять функцию индуктора, или контура с индукционными (высокочастотными) токами.

2.1 Процесс изготовления

  1. Внутрь сварочного инвертора нужно провести систему охлаждения. Это может быть водное или фрионовое охлаждение, мощные кулера или теплоотводные радиаторы.
  2. Из медной трубки сечением 10 мм и длинной 1 метр скручиваем спираль — индуктор (по внешнему виду она напоминает кипятильник). Оба конца трубки, длинной 10-15 см, должны быть выгнуты в одну сторону и находиться на одном уровне.
  3. Зажимаем оба конца индуктора в пазы сварочного инвертора для сварочных кабелей.

С помощью такого индукционного устройства, изготовленного своими руками из сварочного инвертора возможна плавка стержней из металла диаметром до 10 мм в течение 20-30 секунд. По прошествии этого времени металл покраснеет и будет готов как к ковке, так и к закалке верхних слоев.

Сварка натяжного потолка

Чем больше витков имеет индуктор, тем выше частота индукционных токов.

2.2 Как пользоваться станком?

Пользоваться станком ТВЧ, сделанным своими руками, довольно просто.

  1. Включаем систему охлаждения инвертора.
  2. Включаем сам инвертор.
  3. Помешаем нужный нам стержень из металла внутрь индуктора так, чтобы он не касался стенок самой катушки.
  4. Ждем 20-30 секунд, пока покраснеет металл, и начинаем работать с ним.

2.3 Самодельные устройства ТВЧ в быту

Довольно просто и дешево можно изготовить самодельную систему отопления или водонагревателя на основе индукционных токов. Для этого достаточно обмотать индуктор вокруг трубы (оптимальное количество витков – 90) и включить его.

В этом случае важно следить, чтобы инвертор не был включен, если в системе нет жидкости, или она не циркулирует. Подобная оплошность может привести к плавлению самой трубопроводной системы

Что представляют собой станки для спайки высокочастотным током?

Устройство станка представлено некоторыми обязательными механизмами. Именно они и лежат в основе выполнения производственного процесса. Основной из них – система подавления электродуги. Если этот элемент появляется, натяжное полотно может быть попросту прожжено. При этом достаточно велика вероятность того, что электрод сварки также выйдет из строя. Именно поэтому элемент, подавляющий электродугу невероятно важен. Он вмонтирован в систему самого станка, обеспечивая регулирование работы генератора. Это позволяет снизить его мощность, если возможно искрообразовани.

Еще одна необходимая составляющая отвечает за подавление помех. К ним относят элементы стабилизации частоты и подавления высокочастотного магнитного рассеивания. Результатом становится устойчивость к утечкам электромагнитного излучения, которые и несут в себе помехи в функционировании оборудования. Принцип работы подавителя прост – он экранирует пространство работы станка.

Процесс работы за станком в момент создания конкретного пленочного изделия

В основе также механизм предохранения, который исключает нестабильное напряжение и провоцирует отключение установки при необходимости. Дополнительно имеется вспомогательная защитная составляющая, которая представляет собой реле, отвечающее за сохранность работоспособности блока питания и генераторной лампы.

Механизм сваривания – одна из основных составляющих, обеспечивающая сварку элементов между собой. Для этого устанавливается контакт между ними путем нагрева диэлектрического типа. Дополнительно можно использовать присадки, если в этом есть конкретная необходимость.

Последний важный элемент – механизм привода. Чаще всего ТВЧ станок представлен двумя приводами, среди которых ножной и пневматический. Последний отличается большим спросом. Среди его преимуществ точное регулирование и способность к понижению давления, минимизации ошибок.

Внешний вид электродов, используемых при работе ТВЧ станка непосредственно для сваривания конструкций между собой

Назначение сверхвысокочастотных ТВЧ установок

Сверхвысокочастотные ТВЧ установки применяются для поверхностной закалки, нагрева небольших заготовок, пайки тонких и тонкостенных деталей.

Вот лишь некоторые возможности их применения:

  • Сплошная и сканирующая закалка, тонких валов, маленьких шестерен, трубок и пластин. Глубина закаленного слоя от 0,8 до 1,2 мм.
  • Сканирующая закалка направляющих для станков.
  • Закалка и отжиг тонкой проволоки.
  • Пайка тонкостенных сосудов из черных и цветных металлов.
  • Пайка твердым припоем твердосплавных пластин к дереворежущему и металлорежущему инструменту: пилам, резцам, ножам и фрезам.
  • Сварка инструмента, оправ для очков, ювелирных изделий, мини ножей и лезвий.
  • Нагрев очень тонких проводов и мелкого электронного оборудования.
  • Закалка, нормализация и отпуск тонких металлических деталей.
  • Закалка внутренних отверстий диаметром менее 10 мм.

Совет: Вы можете позвонить менеджеру и объяснить задачи по индукционному нагреву и плавке прямо сейчас. Вы так же можете воспользоваться системой связи прямо на сайте.
А можете послать нам чертеж или эскиз ваших деталей, указав зону нагрева, температуру и глубину закаленного слоя.

Выберите регион

Россия

  • Алтайский край
  • Белгородская область
  • Брянская область
  • Владимирская область
  • Волгоградская область
  • Вологодская область
  • Воронежская область
  • Ивановская область
  • Иркутская область
  • Кабардино-Балкарская Республика
  • Калужская область
  • Кемеровская область
  • Кировская область
  • Краснодарский край
  • Красноярский край
  • Курганская область
  • Курская область
  • Ленинградская область
  • Липецкая область
  • Московская область
  • Нижегородская область
  • Новгородская область
  • Новосибирская область
  • Омская область
  • Оренбургская область
  • Орловская область
  • Пензенская область
  • Пермский край
  • Псковская область
  • Республика Адыгея
  • Республика Башкортостан
  • Республика Дагестан
  • Республика Коми
  • Республика Крым
  • Республика Марий Эл
  • Республика Татарстан
  • Республика Хакасия
  • Ростовская область
  • Рязанская область
  • Самарская область
  • Саратовская область
  • Свердловская область
  • Смоленская область
  • Ставропольский край
  • Тамбовская область
  • Тверская область
  • Томская область
  • Тульская область
  • Тюменская область
  • Удмуртская Республика
  • Ульяновская область
  • Челябинская область
  • Чувашская Республика
  • Ярославская область

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.

Выберите регион

Россия

  • Алтайский край
  • Белгородская область
  • Брянская область
  • Владимирская область
  • Волгоградская область
  • Вологодская область
  • Воронежская область
  • Ивановская область
  • Иркутская область
  • Кабардино-Балкарская Республика
  • Калужская область
  • Кемеровская область
  • Кировская область
  • Краснодарский край
  • Красноярский край
  • Курганская область
  • Курская область
  • Ленинградская область
  • Липецкая область
  • Московская область
  • Нижегородская область
  • Новгородская область
  • Новосибирская область
  • Омская область
  • Оренбургская область
  • Орловская область
  • Пензенская область
  • Пермский край
  • Псковская область
  • Республика Адыгея
  • Республика Башкортостан
  • Республика Дагестан
  • Республика Коми
  • Республика Крым
  • Республика Марий Эл
  • Республика Татарстан
  • Республика Хакасия
  • Ростовская область
  • Рязанская область
  • Самарская область
  • Саратовская область
  • Свердловская область
  • Смоленская область
  • Ставропольский край
  • Тамбовская область
  • Тверская область
  • Томская область
  • Тульская область
  • Тюменская область
  • Удмуртская Республика
  • Ульяновская область
  • Челябинская область
  • Чувашская Республика
  • Ярославская область
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации