С нагревом газокислородным пламенем

Рис. 85. Схема установок для закалки с нагревом газокислородным пламенем 142

Нагрев деталей газо-кислородным или ацетилено-кислородным пламенем или пламенем с использованием метана, природного либо светильного газа и др. осуществляется при помощи специаль-

 

Рис. 86. Формы наконечников для пламенной закалки: о — плоский; б — для полутавровой поверхности; в — для закалки внутренней поверх­ности; г — для закалки цилиндрических тел; д — Для эакалкн зубчатых колес

ных горелок. После нагрева следует охлаждать поверхности дета­лей водой, эмульсией или маслом. Эти методы нагрева применяют для деталей, которые должны обладать высокой износостойкостью и не могут быть обработаны обычными методами (крупные зубча­тые колеса диаметром 800 мм и более, валы, направляющие и др.).

В качестве закалочных машин на практике чаще всего при­меняют токарные станки, с помощью которых можно осуществить поступательное движение горелки и вращение детали (рис. 85, а).

Места закалки Рис. 87, Газопламенная закалка зуб­чатых колес для каждого зуба: / — горелна; 2 — зубчатое колесо

Схема установки для газо­пламенного нагрева цилиндри­ческой детали показана на рис. 85, б. Четыре горелки 1 для пламенной закалки неподвижно укреплены в специальных дер­жавках 2. Нагреваемый шпин­дель 3 вращается. Сверху уста­новлен оптический пирометр 4 для контроля температуры. Однако для контроля теплового цикла чаще используются сиг­нальные электрочасы с секунд­ной и минутной фиксацией времени. После окончания на­грева детали охлаждаются в закалочном баке.

Для закалки с нагревом га­зо-кислородным пламенем ис­пользуют обычные сварочные горелки с набором наконечников (рис. 86). Горелки разделяются на однопламенные, щелевидные и многопламенные. На рис. 87 показана схема газопламенного нагрева зубчатых колес. Горелка (рис. 86, д) передвигается вдоль зуба. Нагрев происходит с двух сторон и ведется для каждого

ИЗ

зуба отдельно (глубина нагретой и закаленной части зуба за­штрихована).

Горелки скоростного нагрева (рис. 88, о и б) установлены по окружности зубчатого колеса на небольшом расстоянии друг от друга вблизи вершин зубьев.

Рис. 88. Нагрев зубчатых колес специальными горелками:

а — радиационного типа; б — конвекционного типа; / — горелка; 2 — зубчатое колесо

Для закалки крупных зубчатых колес применяют также уста­новки, в которых осуществляется движение газо-кислородной горелки и расположенного за ней устройства, подающего воду вдоль образующей зуба колеса по всей его длине. Пламя горелки движется вдоль зуба со скоростью около 120 мм/мин и с той; же скоростью движется струя воды.

§ 35. УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТАКТНОГО НАГРЕВА И ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ Т. В. Ч.

Метод контактного поверхностного нагрева, разработанного Н. В. Гевелингом,-заключается в следующем: электрический ток от трансформатора при помощи специального медного электрода-ролика подводится к поверхности обрабатываемой детали. В месте соприкосновения ролика с деталью происходит нагрев вследствие большой плотности тока, доходящей до 450 а на 1 мм ширины ролика. Электрическая схема установки для контактного нагрева приведена на рис. 89.

Поверхностной закалке с контактным нагревом подвергаются шейки шпинделей станков, шейки коленчатых валов, головки рельсов, направляющие станков и т. д. Для закалки с контакт­ным нагревом также могут быть использованы различные металло­обрабатывающие станки. Например, для закалки тел вращения диаметром до 200 и длиной до 1500 мм может быть использован токарно-винторезный станок.

Охлаждение деталей при закалке производится водой или эмульсией, подача которых осуществляется насосом в количестве

25—30 л/мин. Баки для жидкости емкостью 300—500 л помещают под корытами станков или в углублении пола. Иногда используют воду непосредственно из водопроводной сети со спуском в кана­лизацию. Для контактного нагрева и закалки плоских поверх­ностей могут быть использованы горизонтально-фрезерные или продольно-строгальные станки.

Сущность методов поверхностной закалки с нагревом т. в. ч.
заключается в следующем. При пропускании т. в. ч. через индук­
тор внутри него возникает
переменное магнитное тюле. ~50гк

ft-t

I!

■_пз*а

Если в зону этого поля по­местить стальную деталь, подлежащую нагреву, то в ней будет возбуждаться той же частоты индуктированный ток, который концентрирует­ся в небольшом поверхност­ном слое и вызывает нагрев этого слоя до высокой темпе­ратуры. В зависимости от применяемой частоты разли­чают повышенную частоту — от 500 до 1.0 000 гц и вы­сокую частоту — от 50 000 до 1 млн. гц¹.

Машинный генератор

Рис. 89. Электрическая схема установки для контактного нагрева: / — двухполюсный рубильник; 2 — пульт управления; 3—магнитный пускатель; 4 —авто­трансформатор; 5 — силовой трансформатор; 6 — гибкие шины; 7 — калящие ролики; в — нагреваемая деталь

представляет собой установ­ку, состоящую из электро­двигателя трехфазного тока и соединенного с ним генера­тора, дающего ток высокой (повышенной) частоты. Дви­гатель и генератор монти­руют в одном агрегате (мо­тор-генератор). При работе мотор-генераторов их обмотки нагрева­ются, поэтому мотор-генераторы охлаждают воздухом или обо­рудуют специальным устройством с водяным охлаждением.

Существуют следующие типы преобразователей повышенной частоты: ПВ, ПВВ и ПВС (о дно корпусные горизонтальные), ВГО и ВПЧ (вертикальные).

1 Частота в интервале 10 000—50 000 гц в практике применяется редко. 10 С. Л. Рустем 145

Преобразователь типа ПВ состоит из генератора однофазного тока повышенной частоты индукторного типа с независимым возбуждением и трехфазного асинхронного двигателя, смонтиро­ванных в одном корпусе. Преобразователи серии ПВВ предназна­чаются для установки непосредственно в термических цехах.

о ел

о о

t-. чо"

CO

CO

CO CO"

CO_ сеГ 1Л

3-50ги

Преобразователи типа ВГО изготовляют с воздухоохлади­телями, расположенными в специальных проемах фундамента под агрегатом и смонтированными на машинах. При работе агре­гатов серии ВГО создается значительный шум. Вертикальные преобразователи типа ВПЧ предназначены для работы в закры­том вентилируемом помещении. Они изготовляются вертикаль-

Рис. 90. Схема высокочастотного нагрева при питании от машинного генератора:

а ■— схема установки: б — схема преобразования тока: / — магнитный пускатель; 2 — автотрансформатор; 3 — выпрямитель; 4 — контактор пусковой; 5 — преобразователь повышенной частоты: б — обмотка возбуждения преобразователя; 7 —■ контактор повы­шенной частоты; S — конденсаторная батарея; 9 — закалочный трансформатор; 10 — индуктор; II — нагреваемая деталь

ными, закрытыми с воздушно-водяным охлаждением. Приводные двигатели преобразователей асинхронные с короткозамкнутым ротором с синхронной скоростью вращения 3000 об/мин. Эти агрегаты требуют меньшей площади. Закрытое исполнение сокра­щает шум и позволяет устанавливать их непосредственно в цехе. Характеристика преобразователей повышенной частоты серии ВПЧ приводится в табл. 6. Схема высокочастотного нагрева с при­менением машинного генератора и преобразования тока предста­влена на рис. 90.

Одним из основных элементов установки для высокочастот­ного нагрева является индуктор. Его изготовляют из медных тру­бок круглого и прямоугольного сечения. Толщина стенок индук-

в

I

3* С as

I

О

к к

U

а а

о

о с

IS

S

а. С

10»

э¹ С в

В" С

m

о¹ П

6 &

S т с

Э¹

с

3"

с

Я"

с

га

О CD О LO

S

о ел о со

со —

о

е> ел Э

s;

-is-

г

-J о-Г

со

о со

8 3s Я

CO

CD

о со

lis

со

о _"

о С]

§~8

4"ira ю

о _*- ю

о см

§ = 8 t£

CO 00 t~-

о c

j Я

 

о о u га

и 5 о

и и м и

 

N.
-^	о
•J'-i.	CTJ
со	о
CN
•а1
77 45/25	о со о"

■ч-ю

о

СО

О) ,сч

о"

1!Ъ

о"

О) Г-

- й-

ю о о

о'5 ■»

СО I-. О

ю

*| S

о ОО о'

со

■-¹ см со

р

ш

J

 

я

Ч>"5 о

S3;

1ГЭ

¹ СО

со

о СО

1С

I

о со со

ю со

3S о £2 Ш

о СО

ю СО

82 g 22 Ш

 

	о ГО	ОО t-~ О СГ> СО
о	о	о О) О о со
	ю СМ	0 о 01 СО
	СМ	1090 800
CO """		т g
3 <u * и з 5 & ag4gJ	fa	flit

Тора зависит от частоты генератора. При частоте 1000 гц толщина стенки индуктора должна быть 2,7 мм, а при частоте 8000 гц — 1,1 мм. Индуктор имеет форму, соответствующую конфигурации нагреваемой детали. Охлаждение индуктора во время работ производится водой, протекающей внутри индуктора. Индукторы для высокочастотного нагрева деталей показаны на рис. 91.

Рис. 91. Индукторы для нагрева т. в. ч,:

а — многовитковый индуктор нз медной трубки круглого сечения. 6 — разъемный индук­тор с душнрующин устройством, в — трехвитвовый индуктор для нагрева внутренней поверхности, г — индуктор для нагрева цилиндрической поверхности при вертикальном движении детали и ее вращении, д -~ индуктор для местного нагрева плоских деталей. е — индуктор для термической обработки коренных шеек коленчатого вала, I — место нагрева, 2 — тоноподводящие щеки, 3 — штуцер для охлаждающей воды. 4 — магните-

провод, 5 — прокладка

Закалка производится погружением детали после нагрева в закалочный бак или охлаждением с помощью специального устройства, которое располагается вблизи индуктора или в самом индукторе; в этом случае в индукторе имеется вторая полость, в которой со стороны нагреваемой детали расположены мелкие отверстия, после нагрева детали вода автоматически поступает во вторую полость и направляется под давлением на нагретую. часть детали. В других случаях индуктор имеет одну полость с отверстием для закалочной воды и для того, чтобы не было сильного нагрева индуктора (не более 200—300° С), толщина стенки его увеличивается до 7—10 мм. Машинные генераторы применяют в том случае, когда обрабатывают однородные детали достаточной толщины или диаметра (не менее 16 мм) при глубине закаленного слоя яе менее 1,2 мм. Машинные генераторы имеют высокий к. п. д., равный 0,7—0,8, и требуют сравнительно про­стого обслуживания, что позволяет успешно использовать их в массовом производстве. Например, машинные генераторы при­меняют для поверхностного нагрева и закалки шеек коленчатых валов и других деталей в автомобильной и тракторной промыш­ленности.

Ламповые генераторы преобразуют электрический ток про­мышленной частоты (50 гц) в ток высокой частоты. В ламповом генераторе отсутствуют вращающиеся и трущиеся детали. Ток высокой частоты получается в генераторных лампах различной мощности. В практике термической обработки применяют частоты 200 000—500 000 гц.

Принципиальная схема работы лампового генератора пока­зана на рис. 92, а и б. К первичной обмотке 1 трансформатора генератора подводится переменный ток промышленной частоты и низкого напряжения (220 или 380 в). Во вторичной обмотке 2 трансформатора напряжение тока повышается примерно до 8000 в. Затем переменный ток высокого напряжения проходит через газо­тронный выпрямитель 3 и превращается в постоянный ток высокого напряжения. Далее постоянный ток подается на анод 4 генератор­ной лампы, дающей ток высокой частоты. Полученный т. в. ч. имеет высокое напряжение и не пригоден для питания индуктора, так как требует увеличения зазора между индуктором и нагре­ваемой деталью и, следовательно, понижает к. п. д. нагрева. Поэтому ток подвергается еще вторичному преобразованию в вы­сокочастотном трансформаторе 5, во вторичной обмотке которого напряжение.понижается до 1000 е. Отсюда ток поступает в индук­тор 6 и нагревает деталь 7. Напряжение на индукторе зависит от типа установки и размеров индуктора и составляет от 30 до 300 в. Как видно из схемы, ток в ламповых генераторах претер­певает несколько преобразований. Каждое преобразование вызы­вает потерю мощности, вследствие чего к. п. д. лампового гене­ратора не превышает 60%. Конструкции установок с ламповыми генераторами за последнее время значительно улучшены, они

стали более надежными и имейт более высокие эксплуатационные показатели. Типы и характеристика высокочастотных установок с ламповыми генераторами представлены в табл. 7.

Индукторы для ламповых генераторов изготовляют по тому же принципу, что и для машинных генераторов, но вследствие более высокой частоты индукторы для ламповых генераторов могут быть изготовлены из трубок с меньшей толщиной стенки (около 0,5—1,0 мм). Использование для индукторов трубок прямоуголь-

Рис. 92. Принципиальная схема лампового генератора

ного сечения дает увеличение его к. п. д., так как при прямо­угольном сечении имеется большая внутренняя поверхность и, следовательно, уменьшается сопротивление.

Для закалки деталей машин с нагревом т. в. ч. применяются закалочные станки. Такие станки могут быть специализирован­ными — для обработки отдельных деталей в массовом и крупно­серийном производстве и универсальные — когда могут быть использованы для обработки различных деталей по размерам и форме. На закалочном станке ВЧ1-63-ЗП можно обрабатывать де­тали как при непрерывно последовательном нагреве (закалка длин­ных деталей осей, валиков и др.), так и при одновременном на­греве коротких деталей или отдельных участков длинных деталей. Станок имеет программное устройство с системой передвижных кулачков. На станке установлены подвижная каретка, гидропри­вод для вращения деталей и спрейер, а также индуктор, кото­рый закреплен на закалочном трансформаторе станка. Кроме того, на станке расположены привод, электрооборудование элек-

Таблица 7

Технические характеристики установок для поверхностной закалки и сквозного нагрева с ламповыми генераторами

 

 

 

Параметры	ЛЗ-13	Л31-25	Л32-67	Л 3-107 В
Для поверхностной закалки *	Для поверхностной закалки и сквозного нагрева '
ВЧИ-10/О.44-ЗП	а т о о" & К	ВЧИ-63/0.07-ЗП ВЧИ-63/0.07-НС	су §1 m ей
Напряжение питающей Колебательная мощ- Частота в кгц.... Колебательная мощ­ность, потребляемая от сети, в ква... Тип генераторной лам- Анодное напряжение Производительность за­ каленного объема в смг1мин..................... Расход охлаждающей воды на установку (без учета закалочной во­ды), в м3/ч.... Вес установки в кг..	220 или 380 10 440±2,5% ГУ-ЮЛ 2,0 860	220 или 380 +12 66—10% ГУ-4А 10,5 3,2 1900	380 63 + 12 66—10% ГУ-23А 10,5 5,0 2400	+12 66—10% ГУ-23А 11,0 6,5 3500
' Первые три буквы обозначают вид нагрева: ВЧИ — высокочастотный ин­дукционный (в магнитном поле индуктора:), дробь обозначает: числитель — коле­бательная мощность в кет, знаменатель — рабочая частота в Мщ, ЗП -закалка поверхностная и НС — нагрев сквозной.

трогидравлические клапаны для подачи воды в гидропривод и спрейер, а также пульт управления. Все управляющие кнопки, ручки и аппаратура контроля и сигнализации вынесены на лице­вую панель. Детали для закалки устанавливают между верхним и нижним центрами каретки. Короткие и плоские детали закреп­ляются в планшайбах или патронах, устанавливаемых на нижней траверсе каретки вместо центра. Нажатием соответственных кно­пок задается программа закалки. Во время закалки открытая часть станка закрывается опускающейся прозрачной шторой из оргстекла. Последовательность операций производится автомати­чески, кроме того, на станке имеется и ручное управление опе­рациями.

Техническая характеристика станка ВЧ1-63-ЗП следую­щая: диаметр закаливаемых деталей до 90 и длина до 900 мм, скорость рабочего хода каретки 2—20, холостого 90 мм1сек, скорость вращения деталей 200—300 об/мин, давление закалочной воды 2—6 атм, расход закалочной воды 50 л!мин, расход воды на гидропривод 10 л/мин, давление воды на гидропривод не менее 2 атм, потребляемая мощность 0,7 ква, напряжение питающей сети (частотой 50 гц) 380—220 в.

Для сложных деталей в массовом производстве изготовляют специальные закалочные станки Для закалки коленчатых валов автомобиля был сконструирован полуавтоматический станок [351, который работает от машинного генератора (частота 2000— 3000 зц, мощность 150 кет). В станке смонтировано 13 разъемных индукторов, питаемых от двух трансформаторов. Одна половина каждого индуктора находится в верхней поднимаемой части, а другая половина — в нижней, неподвижной части станка. После установки вала в центрах его зажимают вручную в трех точках по одной шейке с помощью штифтов люнета. Нагрев и охлаждение шеек коленчатого вала происходят последовательно. Продолжи­тельность нагрева и мощность регулируют с помощью электро­автоматики. После окончания нагрева снимают напряжение и через индукторы подают воду для закалки шеек. После нагрева первой шейки происходит включение электродвигателя, который переводит коммутатор и распределители в положение для нагрева следующей шейки и т. д. Продолжительность нагрева одной шейки составляет 3,7—7 сек, охлаждение водой нагретой шейки 7,5 сек. Процесс нагрева и закалки всех шеек длится 2,4 мин, загрузка и разгрузка I мин 40 сек. Следовательно, производи­тельность установки составляет 35 валов в час. Коленчатый вал закаливается на глубину 2—4 мм.

В дальнейшем этот станок был модернизирован так, что вал укреплялся в станке по двум коренным шейкам с помощью двух автоматически действующих люнетов, вследствие чего уменьша­лась деформация вала. Перевод коммутатора и распределителей осуществлялся при помощи храпового механизма с гидроприводом вместо электродвигателя. Для удобства загрузки валов верхняя часть станка не поднимается, а поворачивается на шарнирах, что облегчает загрузку валов в станок с помощью подъемных меха­низмов. Весь процесс нагрева и закалки осуществляется в двух механизированных станках. В первом станке закаливается шесть шеек, а во втором остальные семь шеек коленчатого вала; произ­водительность установки из двух станков вследствие указанных изменений возрастает вдвое и составляет 30 валов в час.

Для закалки зубчатых колес малого модуля можно применять нагрев т. в. ч. с самоотпуском, например, для зубчатых колес коробок скоростей станков с модулем 3 мм, изготовленных из стали 40Х, рекомендуется нагрев со скоростью 30 град/сен в индук­торе шинного типа.

 

Для последовательной закалки зубьев зубчатых колес С мо­дулем m ^ 6 может быть использован другой станок. Процесс работы на этом станке заключается в следующем. Зубчатое колесо на специальном приспособлении помещается в бак. С помощью пневматического устройства приспособление поднимает колесо из воды так, что зуб колеса попадает в индуктор, и начинается нагрев зуба. После окончания нагрева генератор отключается и воздушный клапан перекрывается электромагнитом, вследствие чего поршень в цилиндре опускается, все колесо с приспособле­нием погружаете^ в воду и про­исходит охлаждение нагретого зуба. При этом зубчатое коле­со поворачивается на один зуб. Затем цикл повторяется со вто­рым зубом и т. д. 118].

Для равномерного нагрева зубьев колеса необходимы раз­ные зазоры между индуктором.. и нагреваемым зубом. В сред­ней части зуба зазор должен быть меньше, чем у торцов. Если принять зазоры одинако­выми, то торцы будут перегре­ваться. Величина зазора между торцом зуба и индуктором не Должна превышать 8—10 ММ. Рис. 93. Индуктор с железным маг-

Для того чтобы предохра- нитопроводом

нить от индукционного нагрева

смежные закаленные зубья, рекомендуется надевать на них экраны, изготовленные из листовой меди (толщина —2 мм). При отсутствии экрана повторный нагрев закаленного зуба обра­зует отпущенную полосу с пониженной твердостью. Нагрев одного зуба происходит в течение 12 сек от лампового генератора типа ЛГ-60 с частотой 300 000 гц. Весь -цикл нагрева и охлаждения одного зуба продолжается 25 сек. При использовании последова­тельного нагрева впадина между зубьями зубчатых колес не закаливается и у основания зуба образуются растягивающие остаточные напряжения, которые снижают прочность. Для повы­шения прочности зубьев цилиндрических колес с модулем т ^ 10 производят закалку «по впадине».

Для закалки этим.методом применяют индуктор с железным war нитопроводом (рис. 93). Магнитопровод J собирается из П-образных пластин трансформаторной стали толщиной 0,35 мм. Сбоку магнитолровода установлены медные экраны 2, которые охлаждаются водой. Вода подается по патрубкам 3; выходя из отверстий в экранах, она охлаждает закаливаемое зубчатое ко­лесо. Токопровод 4 отделен от магнитопровода изолирующими миканитовыми прокладками. Питание индуктора осуществляется

С помощью шин 5 и 6 от машинного генератора токов повышенной частоты.

Для закалки крупногабаритных цилиндрических, шевронных и конических зубчатых колес Всесоюзный проектно-технический институт тяжелого машиностроения разработал и внедрил полу­автоматический станок. На станке можно осуществлять непре­рывно-последовательным методом по впадине зуба закалку зуб­чатых колес диаметром 300—2000 мм, с модулями 10—50 мм,

с длиной зуба 60—1000 мм и ве­сом до 7 т.

Рис. 94. Схема двухчастотного нагрева зубчатых колес: а — в двух индукторах: б •— в одном ин­дукторе с переключением

Для закалки зубчатых ко­лес среднего модуля по кон-^ТУРУ зуба применяют двухча-стотный нагрев, при котором зубчатое колесо сначала нагре­вается в одновитковом индук­торе, охватывающем его по вы­соте зуба, от генератора повы­шенной частоты, например, 5000—2000 гц. Глубина про­никновения тока будет больше половины высоты зуба. Нагрев начнется во впадинах зубьев, так как сами зубья поглощают при этом меньше электромагнит­ной энергии. При переносе зуб­чатого колеса в индуктор, сое­диненный с высокочастотным генератором, или при переклю­чении питания индуктора на ге­нератор высокой частоты (—300 000 гц) будет выделяться тепло в головках зубьев, а при дальнейшем охлаждении происходит закалка по контуру всех зубьев. Схема двухчастотного нагрева представлена на рис. 94. Для применения этого способа нагрева нужны два генератора и, кроме того, требуется дополнительная площадь для их разме­щения.

Для достижения контурной закалки зубчатых колес среднего модуля с одного нагрева К. 3. Шепеляковским было предложено изготовлять зубчатые колеса из сталей, имеющих более низкую прокаливаемость по сравнению с применяемыми. Исследования показали, что зубчатые колеса диаметром 180 мм, изготовленные из малопрокаливающейся стали марки 55ПП (0,55—0,63% С; Мп<0,2%; Si ^ 0,3%; Cr^0,15%; Ni<0_f25%; P *S 0,04% и S«SO,04%), после нагрева в кольцевом индукторе на высоко­частотной установке мощностью 100 кет с частотой 8000 гц и последующего охлаждения имеют контурную закалку, высокую

 

прочность зуба и минимальную деформацию. Если для глубоко-прокаливающихся сталей глубина закалки определяется глубиной нагрева, то для сталей с низкой прокаливаемостью глубина за­калки меньше глубины нагрева. Осуществление этого принципа нашло отражение в создании автоматической установки для контурной закалки цилиндрических шестерен заднего моста авто­мобиля. На такой установке выполняют индукционный нагрев до закалочной температуры, охлаждение при подаче воды в зазор между индуктором и деталью (рис. 95) и низкий самоотпуск.

Все вспомогательные опера­ции: продвижение деталей по конвейеру, загрузка деталей в индуктор и выдача их обратно, продвижение по конвейеру за­каленных деталей также осу­ществляются автоматически. Установки отличаются следую­щими конструктивными особен­ностями: загрузка деталей в индуктор и выдача их обратно производится автоматической рукой с электромагнитом.

Рис. 95. Схема подачи закалочной воды в зазор между индуктором и деталью: / — патрубок для подвода закалочной во­ды; 2 — основание для крепления индук­тора и установки детали; 3 — индуктор; 4 — отражатель воды; S — зубчатое колесо

Управление автоматической рукой осуществляет програм­мный копирный барабан; проте­кание отдельных элементов про­цессов по времени осуще­ствляется программным устрой­ством, действующим на систему концевых выключателей; охла-ждениедеталей выполняется с помощью мощной системы, состоящей из центробежного насоса и специально сконструированного авто­матического пневмогидравлического клапана. Поток закалочной воды в индукторе составляет 105 л/сек. Для снижения расхода воды служит замкнутая система циркуляции. Поэтому фактиче­ское потребление воды установкой составляет'2—3 л/сек, т. е. 7—10 мЧч; нагрев до требуемой температуры выполняется с при­менением электромашинного усилителя и зеркальных приборов — индикаторов режима нагрева.

На ЗИЛе разработана поверхностная закалка с глубинным индукционным нагревом. Сущность этого процесса заключается в том, что нагрев производится значительно глубже, чем необ­ходимо для закалки на мартенсит, а используемая сталь должна иметь ограниченную прокаливаемость. Таким образом, при за­калке детали за мартенситным слоем следует троостит или сор­бит закалки, вследствие чего наблюдается упрочнение сердце­вины и повышение статической и усталостной прочности. Для

1S5

глубинного нагрева применяют стали регламентированной прока-ливаемости (обозначаемые РП), т. е. стали, прокаливаемость кото­рых согласована с размером сечения деталей. Так, например, сталь марок 47ГТ и 45Г может применяться для нагрева деталей с сече­нием 40—50 мм. На ЗИЛе эту сталь используют для полуосей автомобиля ЗИЛ-130. Полуоси подвергают при закалке глубин­ному индукционному нагреву. На автоматической установке используется программное регулирование режима и при дости­жении необходимой температуры дается изотермическая выдержка в течение времени, необходимого для сквозного нагрева деталей.

таких деталей применяют метод экранирования торца. В этом случае деталь устанавливают на экран, которым может служить обычный огнеупорный кирпич, погруженный в электролит. Экрану может быть придана нужная форма поверхности, соответ­ствующая конфигурации нагреваемой детали, вследствие чего плотность тока на торце детали не увеличивается, и нагрев полу­чается однородным.

Для деталей цилиндрической формы поверхностный нагрев производится путем вращения детали и погружением при этом требуемой части де,тали в электролит, где она нагревается за один или несколько оборотов.

 

§ 36. НАГРЕВ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ

Одним из способов поверхностного нагрева деталей является нагрев в электролите, разработанный и впервые практически примененный на Харьковском тракторном заводе И. 3. Ясного-родским. Принцип нагрева в электролите заключается в следу­ющем. Если пропустить постоянный ток через водный раствор электролита, то на катоде будет выделяться водород, а на аноде — кислород. Ток при достаточно высоком напряжении (220—300 в),

проходя через большое сопроти­вление, каким является водород­ная оболочка, производит нагрев газовой оболочки, а через нее тепло передается катоду (рис. 96). Если после нагрева детали до температуры закалки выключить ток, то вследствие охлаждения раствором, находящимся в ванне, происходит закалка детали.

Рис. 96. Схема нагрева вэлек­тролите: / — нагреваемая деталь (катод); 2 — электролит; 3 — водородная оболочка; 4 — источник тока; 5 — анод

Скорость нагрева в электро­лите зависит от состава и концен­трации раствора (электролита), а также от напряжения и плотно­сти тока. Для равномерного на­грева температура электролита должна быть постоянной 50—70^ С. Нагрев в электролите может быть произведен путем погружения детали в электролит. Нагрев может быть также местный и поверхностный, последовательный и при неподвижном экранированном катоде. При местном нагреве может быть также произведен нагрев конца, например, штоков клапанов, регулировочных винтов и других деталей. При этом способе деталь погружается в электролит на определенную глу­бину. К раствору подводят положительный полюс, а к детали — отрицательный. Однако детали с изменяющимся сечением или со сложным профилем торца нельзя нагревать этим способом, так как плотность тока на острых кромках и выступающих частях будет повышенной, что вызывает их оплавление. Поэтому для

От Ыйнш мтмтреви —_ <Jj _—_ ^ чвнапвзашид

Рис. 97. Схема автомата АЭ-5:

/ — вункер; 2 — питатель; 3 — приспособление для загрузки в бункер; 4 — генератор; Б — ванна нагрева; 6 — шина; 7 — устройство для удаления паров из ванн; в — зака­лочная ванна; 9 — мойка

Поверхностный нагрев может быть также произведен струей электролита: раствор под напором подводится через трубки на поверхность вращающейся детали (например, кулачкового валика). Расстояние конца трубки от нагреваемой поверхности составляет 20—30 мм. К трубке с раствором подводится ток 220 е, трубка с раствором является анодом, а деталь — катодом. Стека­ющий раствор перекачивается насосом в резервуар, охлаждается и подается вновь.

При последовательном нагреве в электролите деталь цилин­дрической формы пропускается через электролит так, что в кон­такте с электролитом в каждый отдельный момент находится только часть детали. Нижняя часть детали проходит через изо­лирующую втулку, где она нагреву не подвергается.

Для повышения производительности при обработке в электро­лите используют автоматы, Автомат, показанный на рис. 97,

служит для нагрева концов стержней клапанов автомобиль­ных и тракторных двигателей. Процесс нагрева, закалки в масле и мойки полностью автоматизирован. В результате этого автомат может быть встроен в автоматическую линию изготовления клапанов. Для термической обработки клапа­нов с помощью автомата АЭ-5 клапаны загружают в бункер, затем с помощью щелевого шибера они поступают на конвейер, по которому движутся до упора. Здесь они захватываются по одному зажимным приспособлением, устанавливаются на необ­ходимую длину так, чтобы закаленная часть стержня была 3— 4 мм, и при помощи копира опускаются в ванну с электролитом. В качестве электролита используется 15%-ный водный раствор кальцинированной соды. После нагрева в течение 4—5 сек клапан поступает в масляный закалочный бак и охлаждается в течение 7 сек, а затем попадает в моечный бак с проточной водой. Напря­жение постоянного тока 180^+а в. Потребляемая мощность уста­новки 7—10 кет. Производительность 1200 клапанов в час.

§ 37. НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Кипящий или псевдоожиженный слой — это среда, которая может служить для охлаждения и для нагрева деталей. Псевдо­ожижение заключается в интенсивном перемешивании твердых

Рис. 98. Установка с кипящим слоен

частиц, например кварцевого песка, корунда, дробленой руды, восходящим потоком газа. Устройство для получе- газ ния псевдоожиженного слоя показано на рис. 98, а. В цилиндр / на газораспреде­лительную решетку 3 поме­щается измельченный мате­риал, а под решетку подво­дится газ. При достаточной скорости газа, называемой критической,твердые частицы приобретают подвижность, и слой становится похожим на вязкую жидкость. Вслед­ствие движения газа полу­чается перемещение частиц, и это интенсифицирует процессы теплоотдачи, которая регули­руется количеством подаваемого газа. Коэффициент теплоотдачи с увеличением скорости газа сначала растет, достигает максималь­ной величины, а затем постепенно уменьшается [7 ]. Макси­мальное значение коэффициента теплоотдачи зависит от тепло-158

проводности газа, от степени измельчения частиц среды. Кипящий слой может быть использован как охлаждающая и закалочная среда.

Скорость охлаждения в кипящем слое можно отрегулировать так, что она будет меньше, чем скорость охлаждения на воздухе, с другой стороны, охлаждение может быть в 10 и более раз интенсивнее, чем на воздухе. Интенсивность охлаждения может быть увеличена увлажнением зернистой среды, при этом коэффициент теплоотдачи увеличивается в 1,5—2 раза.

Скорость охлаждения в кипящем слое можно отрегулировать так, что она может быть равна скорости охлаждения в масле или в низкотемпературных соляных ваннах; в кипящем слое может быть проведена изотермическая обработка.

Закалочная среда, близкая к свойствам масла, может быть получена в кипящем слое при дополнительном вибрировании слоя. Такая среда называется вибропсевдоожиженным слоем. Цилиндру, в котором находятся твердые частицы, сообщается колеба