Кіріспе

Индукциялық қатаю - металл бөлшекті индукциялық қыздыру және кейін сөндіру арқылы қатаюдың бір түрі. Өшірілген металл мартензиттік трансформацияға ұшырап, бөлшектің қаттылығы мен сынушылығын арттырады. Индукциялық қатаю бөлшектің немесе құрастырманың аумақтарын тұтастай алғанда бөлшектің қасиеттеріне әсер етпей таңдап қатаю үшін қолданылады.

Процесс

Индукциялық қыздыру - жұмыс бөлігінің беткі қабатының ішінде жылу өндіру үшін электромагниттік индукция принципін қолданатын жанаспай қыздыру процесі. Сыйғыш материалды күшті ауыспалы магнит өрісіне орналастыру арқылы материалда электр тогы ағып, сол арқылы материалдағы I2R жоғалтулары салдарынан жылу пайда болуы мүмкін. Магнитті материалдарда гистерезистік шығындардан кейін Кюри нүктесінен төмен жылу пайда болады. Ток пайда болған кезде көбінесе беткі қабатта ағылады, бұл қабаттың тереңдігі ауыспалы өрістің жиілігіне, беткі қуат тығыздығына, материалдың өткізгіштігіне, жылу уақытына және таяқтың диаметріне немесе материалдың қалыңдығына байланысты. Бұл қыздырылған қабатты сумен, маймен немесе полимерлік негіздегі сөндірумен сөндіру арқылы беткі қабаты базалық металдан қатты мартензиттік құрылымды қалыптастыру үшін өзгертіледі.

Анықтама

Болат бетін қатайту үшін кеңінен қолданылатын процесс. Құрамдықтар ауыспалы магнит өрісі арқылы түрлендіру диапазонында немесе одан жоғары температураға дейін қыздырылады, содан кейін бірден сөндіріледі. Құрамның өзегі өңдеуден зардап шекпейді және оның физикалық қасиеттері оны машинамен өңдеген тақтаның қасиеттерімен бірдей, ал корпустың қаттылығы 37/58 HRC аралығында болуы мүмкін. Бұл процеске 0,40/0,45% аралығында көміртегі бар көміртекті және қорытпалы болаттар өте қолайлы. Индукциялық қаттыланған төмен қорытпалы орташа көміртекті болаттар жоғары тозуға төзімділігі қажет автомобиль және машина жасау салаларында кеңінен қолданылады. Индукциялық қатаңдатылған бөлшектердің тозуға төзімділік мінез-құлқы қатаю тереңдігіне және беткі қабатындағы қалдық қысымды кернеудің мөлшері мен үлестіріліміне байланысты. Фарадей магнит өрісінің өзгеруі электр тогын туғыза алады деген тұжырымға келді. Бірінші және екіншілік орамдар арасында физикалық байланыс болмағандықтан, екіншілік орамдағы ЭМФ индукцияланады және осылайша Фарадейдің индукция заңы пайда болды. Осы принциптер табылғаннан кейін келесі ғасырда динамоларды (электр генераторлары мен электр қозғалтқыштарын, олар бір нәрсенің нұсқалары) және электр трансформаторларының түрлерін жобалауда қолданылды. Бұл қолданбаларда электрлік немесе магниттік схемаларда пайда болатын кез келген жылу қолайсыз деп саналды. Инженерлер көп күш салып, ламинатталған өзектерді және басқа да әдістерді қолданып, зақымдануды азайтты. Жедел, оңай автоматтандырылған жүйелердің қажеттілігі индукциялық қатаю процесін түсіну мен пайдалануда үлкен жетістіктерге әкелді және 1950 жылдардың аяғында мотор генераторлары мен термоиондық эмиссиялық триодтық термоцилляторларды қолданатын көптеген жүйелер көптеген салаларда тұрақты қолданыста болды. Қазіргі заманғы индукциялық жылыту қондырғылары 1 кВт-тан көптеген мегаваттқа дейінгі қуаттылықтарды дамыту үшін жартылай өткізгіш технологиясы мен цифрлық басқару жүйелерінің соңғы түрлерін қолданады.

Бір рет қатайту

Бір рет ату жүйелерінде құрамдас бөлік статик немесе айналдыру арқылы ұсталады және өңдеуге жататын бүкіл аймақ бір мезгілде алдын ала белгіленген уақытқа дейін қыздырылады, содан кейін су тасқынын немесе тамшыны сөндіру жүйесі қолданылады. Бір рет ату жиі басқа әдіспен қажетті нәтижеге қол жеткізбейтін жағдайларда қолданылады, мысалы, балғалардың жалпақ бетін қатаңдату, күрделі пішінді құралдарды қатаңдату немесе кіші дөңгелектерді өндіру. Бұранданы қатаңдату кезінде бір рет суреттелген әдістеменің қосымша артықшылығы - прогрессивті көлденең қатаңдату әдістерімен салыстырғанда өндіріс уақыты. Сонымен қатар, белгілі бір күрделі геометрияда диаметриялық ағымның орнына компонентте бойлық ағымды құрайтын катушкаларды пайдалану мүмкіндігі артықшылыққа ие болуы мүмкін. Бір рет қана қолға алудың кемшіліктері бар. Шүлгінің дизайны өте күрделі және күрделі процесс болуы мүмкін. Жиі феррит немесе ламинатталған материалдарды қолдану магнит өрісінің концентрациясына әсер ету үшін белгілі бір аймақтарда, сонда шығарылған жылу үлгісін тазарту үшін қажет. Тағы бір кемшілігі - көлденең тәсілмен салыстырғанда қыздырылатын бетінің көлемі ұлғайғандықтан, әлдеқайда көп қуат қажет.

Қиғаштық қатаю

Көлденең қатаю жүйелерінде жұмыс бөлігі индукциялық катушка арқылы біртіндеп өткізіледі және келесі сөндіру спрейі немесе сақинасы қолданылады. Трансверсиялық қатаю кеңінен осьтер, экскаваторлардың шүмектері, рульдік компоненттер, электр құралының вальстері мен қозғалтқыш вальстер сияқты вал түріндегі бөлшектерді өндіруде қолданылады. Құрылғыны, әдетте, бір бұрылысты бар сақиналы индуктор арқылы қоректендіреді. Бұрылыс ені генератордың жылдамдығы, қол жетімді қуаты мен жиілігіне байланысты. Бұл жылудың қозғалатын жолағын жасайды, ол сөнген кезде қатайған беткі қабатын жасайды. Құю сақинасы келесі құрылымның ажырамас бөлігі болуы мүмкін немесе қолдану талаптарына сәйкес екеуінің де комбинациясы болуы мүмкін. Жылдамдық пен қуатты өзгертіп, ұзындығы бойынша немесе белгілі бір жерлерде ғана қатайтылатын вальсті жасауға, сондай-ақ диаметрі немесе шпаллары бар сатылармен вальстерді қатайтуға болады. Дөңгелек біліктерді қатайту кезінде процесс кезінде бөлшекті айналдыру, орамның және компоненттің концентриктігіне байланысты кез келген ауытқулар жойылуын қамтамасыз ету қалыпты жағдай. Трансверстік әдістер сонымен қатар шеттік бөлшектерді, мысалы қағаз пышақтары, былғары пышақтар, шөпті кескіштің төменгі қақпақтары және кескіш пышақтары өндірісінде қолданылады. Бұл типтегі қолданулар әдетте компоненттің шетінен тұратын шашты орама немесе көлденең ағынды ораманы қолданады. Құрылғыны катушка арқылы өткізеді және содан кейін сопақшалардан немесе бұрғыланған блоктардан тұратын спреймен сөндіреді. Коель арқылы прогрестік қозғалысты қамтамасыз ету үшін көптеген әдістер қолданылады және тік және көлденең жүйелер қолданылады. Бұлар әдетте позициялық басқару, коммутациялау, бақылау және орнату үшін цифрлық кодтаушы мен бағдарламаланатын логикалық контроллерді қолданады. Барлық жағдайларда жүріс жылдамдығын мұқият бақылау керек, өйткені жылдамдықтың өзгеруі қаттылықтың тереңдігіне және жетілген қаттылық мәніне әсер етеді.

Қажетті қуат

Индукциялық қатаю үшін қуат көздері қыздырылатын құрамдас бөліктің көлеміне және өндіріс әдісіне байланысты, яғни бір реттік қатаю, көлденең қатаю немесе су астында қатаюға байланысты бірнеше киловаттан жүздеген киловатқа дейін өзгереді. Дұрыс қуат көзін таңдау үшін ең алдымен қыздырылатын құрамдас бөліктің бетін есептеу қажет. Бұл анықталғаннан кейін қажетті қуат тығыздығын, жылу уақытын және генератордың жұмыс істеу жиілігін есептеу үшін әртүрлі әдістерді қолдануға болады. Дәстүрлі түрде бұл графиктер, күрделі эмпирикалық есептеулер мен тәжірибелер сериясын пайдалану арқылы жүзеге асырылды. Қазіргі заманғы техникалар, әдетте, шекті элементтік талдауды және компьютерлік көмекпен өндіріс әдістерін қолданады, алайда барлық осындай әдістерде индукциялық қыздыру процесін толық жұмыс істеу білімі қажет. Бір рет қыздырылатын жердің жалпы көлемін есептеу қажет. Көлденең қатаю жағдайында құрамдас бөліктің айналасы катушканың бетінің еніне көбейтіледі. Шүлгі бетінің енін таңдағанда, таңдалған енді шүлгі жасаудың тиімді екеніне және оның қолдану үшін қажетті қуаттылықпен өмір сүретіндігіне назар аудару керек.

Жиілігі

Қаттылау үшін индукциялық қыздыру жүйелері әр түрлі жұмыс жиіліктерінде, әдетте 1 кГц-тен 400 кГц-ке дейін болады. Жоғары және төменгі жиіліктер бар, бірақ әдетте олар арнайы қолданбалар үшін қолданылады. Жұмыс жиілігі мен ток пенетрациясының тереңдігі және сондықтан қаттылық тереңдігі арасындағы байланыс кері пропорционал. Яғни, жиілігі төмен болған сайын, жағдай тереңдейді. + Түрлі корпус тереңдіктері мен материал диаметрлері үшін жиіліктердің мысалдары корпус тереңдігі [мм] Бар диаметрі [мм] Жиілік [кГц] 0,8 - 1,5-тен 5 - 25 200 - 400 1,5 - 3,0 10 - 50 10 - 100 >50 3 - 10 3.0 - 10,0 20 - 50 3 - 10 50 - 100 1 - 3 >100 1 Жоғарыдағы кесте тек қана бейнелеу үшін, қуат тығыздықтарын, жиілікті және басқа да тиімді факторларды теңестіру арқылы осы диапазоннан тыс жақсы нәтижелерге қол жеткізуге болады, оның ішінде соңғы таңдауға, қыздыру уақытына және орамның еніне әсер ететін шығындар. Қуат тығыздығы мен жиілігі сияқты, материалды қыздыру уақыты жылу өткізгіш арқылы қанша тереңдікке дейін ағатынын анықтайды. Шерттегі уақытқа үзіліс жылдамдығы мен шерттің ені әсер етуі мүмкін, бірақ бұл жалпы қуатқа немесе жабдықтың өткізу қабілетіне де әсер етеді. Жоғарыдағы кестеден кез келген қолданба үшін дұрыс жабдықты таңдау өте күрделі болатынын көруге болады, өйткені берілген нәтиже үшін қуат, жиілік және жылдамдықтың бірнеше комбинациясын қолдануға болады. Алайда тәжірибеде көптеген таңдаулар бұрынғы тәжірибе мен практикалық негізде бірден анық.

Қолданбалар

Бұл процесс электр өткізгіш магниттік материалдар, мысалы, болат үшін қолданылады. Оқпан сияқты ұзын жұмыс бөлшектерін өңдеуге болады.