Instalacja HDTV w celu utwardzenia zasady działania. Hartowanie metali prądami wysokiej częstotliwości

Po uzgodnieniu możliwa jest obróbka cieplna i hartowanie części metalowych i stalowych o wymiarach większych niż podane w tabeli.

Obróbka cieplna (obróbka cieplna stali) metali i stopów w Moskwie to usługa, którą nasz zakład świadczy swoim klientom. Mamy wszystko niezbędny sprzęt obsługiwane przez wykwalifikowanych specjalistów. Wszystkie zlecenia realizujemy z wysoką jakością i terminowo. Przyjmujemy i realizujemy również zlecenia na obróbkę cieplną stali i HDTV napływające do nas z innych regionów Rosji.

Główne rodzaje obróbki cieplnej stali

Wyżarzanie pierwszego rodzaju:

Wyżarzanie dyfuzyjne pierwszego rodzaju (homogenizacja) - Szybkie nagrzewanie do t 1423 K, długa ekspozycja, a następnie powolne chłodzenie. Wyrównanie niejednorodności chemicznej materiału w odlewach wielkoformatowych ze stali stopowej

Wyżarzanie rekrystalizacji pierwszego rodzaju - Wygrzewanie do temperatury 873-973 K, długa ekspozycja, a następnie powolne chłodzenie. Po odkształceniu na zimno następuje spadek twardości i wzrost ciągliwości (przetwarzanie jest międzyoperacyjne)

Wyżarzanie pierwszego rodzaju redukujące naprężenia - Ogrzewanie do temperatury 473-673 K a następnie powolne chłodzenie. Naprężenia szczątkowe są usuwane po odlewaniu, spawaniu, odkształcaniu plastycznym lub obróbce skrawaniem.

Wyżarzanie drugiego rodzaju:

Zakończono wyżarzanie drugiego rodzaju - Podgrzewanie do temperatury powyżej punktu Ac3 o 20-30 K, przetrzymywanie i późniejsze chłodzenie. Spadek twardości, poprawa skrawalności, usunięcie naprężeń wewnętrznych w stalach podeutektoidalnych i eutektoidalnych przed hartowaniem (patrz uwaga do tabeli)

Wyżarzanie typu II jest niepełne - Ogrzewanie do temperatury pomiędzy punktami Ac1 i Ac3, ekspozycja i późniejsze chłodzenie. Spadek twardości, poprawa skrawalności, usunięcie naprężeń wewnętrznych w stali nadeutektoidalnej przed hartowaniem

Wyżarzanie izotermiczne drugiego rodzaju - Ogrzewanie do temperatury 30-50 K powyżej punktu Ac3 (dla stali podeutektoidalnej) lub powyżej punktu Ac1 (dla stali nadeutektoidalnej), naświetlanie, a następnie stopniowe chłodzenie. Przyspieszona obróbka małych wyrobów walcowanych lub odkuwek ze stali stopowych i wysokowęglowych w celu zmniejszenia twardości, poprawy skrawalności, zmniejszenia naprężeń wewnętrznych

Wyżarzanie drugiego rodzaju sferoidyzacji - Ogrzewanie do temperatury powyżej punktu Ac1 o 10-25 K, ekspozycja i kolejne stopniowe chłodzenie. Spadek twardości, poprawa skrawalności, usunięcie naprężeń wewnętrznych w stali narzędziowej przed hartowaniem, wzrost ciągliwości stali niskostopowych i średniowęglowych przed odkształceniem na zimno

Wyżarzanie drugiego rodzaju jasne - Ogrzewanie w kontrolowanym środowisku do temperatury powyżej punktu Ac3 o 20-30 K, ekspozycja i późniejsze chłodzenie w kontrolowanym środowisku. Występuje Ochrona powierzchni stali przed utlenianiem i odwęgleniem

Wyżarzanie drugiego rodzaju Normalizacja (wyżarzanie normalizujące) - Ogrzewanie do temperatury powyżej punktu Ac3 o 30-50 K, ekspozycja, a następnie chłodzenie w nieruchomym powietrzu. Następuje korekta struktury stali nagrzewanej, usunięcie naprężeń wewnętrznych w częściach wykonanych ze stali konstrukcyjnej oraz poprawa ich skrawalności, zwiększenie głębokości hartowności narzędzia. stal przed hartowaniem

Hartowanie:

Pełne utwardzenie ciągłe - Podgrzewanie do temperatury powyżej punktu Ac3 o 30-50 K, utrzymywanie, a następnie szybkie schładzanie. Uzyskanie (w połączeniu z odpuszczaniem) wysokiej twardości i odporności na zużycie części ze stali podeutektoidalnych i eutektoidalnych

Niecałkowite utwardzenie - Ogrzewanie do temperatury pomiędzy punktami Ac1 i Ac3, ekspozycja i późniejsze szybkie schłodzenie. Uzyskanie (w połączeniu z odpuszczaniem) wysokiej twardości i odporności na zużycie części ze stali nadeutektoidalnej

Hartowanie przerywane - Ogrzewanie do t powyżej punktu Ac3 o 30-50 K (dla stali podeutektoidalnych i eutektoidalnych) lub między punktami Ac1 i Ac3 (dla stali nadeutektoidalnej), ekspozycja i późniejsze chłodzenie w wodzie, a następnie w oleju. W częściach wykonanych z wysokowęglowej stali narzędziowej następuje zmniejszenie naprężeń szczątkowych i odkształceń

Utwardzanie izotermiczne - Ogrzewanie do temperatury powyżej punktu Ac3 o 30-50 K, przetrzymywanie, a następnie chłodzenie w stopionych solach, a następnie w powietrzu. Uzyskanie minimalnych odkształceń (wypaczeń), zwiększenie ciągliwości, wytrzymałości i odporności na zginanie części wykonanych ze stali narzędziowej stopowej

Hartowanie stopniowe - To samo (od hartowania izotermicznego różni się krótszym czasem przebywania w medium chłodzącym). Redukcja naprężeń, odkształceń i zapobieganie pękaniu w małych narzędziach wykonanych z węglowej stali narzędziowej, a także w większych narzędziach wykonanych ze stali stopowej i szybkotnącej

Utwardzanie powierzchniowe - Podgrzewanie prądem elektrycznym lub płomieniem gazowym warstwy wierzchniej produktu do utwardzenia t, a następnie szybkie schłodzenie nagrzanej warstwy. Następuje wzrost twardości powierzchni do pewnej głębokości, odporność na zużycie oraz zwiększona wytrzymałość części maszyn i narzędzi

Hartowanie z samoodpuszczaniem - Ogrzewanie do temperatury powyżej punktu Ac3 o 30-50 K, przetrzymywanie i późniejsze niepełne schłodzenie. Ciepło zatrzymane wewnątrz części zapewnia odpuszczanie utwardzonej warstwy zewnętrznej

Hartowanie z obróbką na zimno - Głębokie chłodzenie po hartowaniu do temperatury 253-193 K. Następuje wzrost twardości i uzyskanie stabilnych wymiarów elementów ze stali wysokostopowych

Hartowanie z chłodzeniem - Ogrzane części są chłodzone przez pewien czas na powietrzu przed zanurzeniem w medium chłodzącym lub przetrzymaniem w termostacie o obniżonej t. Następuje skrócenie cyklu obróbki cieplnej stali (zwykle stosowane po nawęglaniu).

Utwardzanie światłem - Ogrzewanie w kontrolowanym środowisku do temperatury powyżej punktu Ac3 o 20-30 K, ekspozycja, a następnie chłodzenie w kontrolowanym środowisku. Ochrona przed utlenianiem i odwęglaniem skomplikowanych części form, matryc i osprzętu niepoddawanych szlifowaniu

Wakacje niskie - Grzanie w zakresie temperatur 423-523 K i późniejsze przyspieszone chłodzenie. Po utwardzeniu powierzchni następuje usunięcie naprężeń wewnętrznych i zmniejszenie kruchości narzędzi skrawających i pomiarowych; do części nawęglanych po hartowaniu

Medium wakacyjne - Grzanie w zakresie t=623-773 K a następnie powolne lub przyspieszone chłodzenie. Zwiększa się granica sprężystości sprężyn, sprężyn i innych elementów elastycznych

Holiday high - Ogrzewanie w zakresie temperatur 773-953 K, a następnie powolne lub szybkie chłodzenie. Zapewnienie wysokiej ciągliwości części wykonanych ze stali konstrukcyjnej, z reguły uszlachetnionej termicznie

Ulepszanie cieplne - hartowanie, a następnie wysokie odpuszczanie. Całkowite usunięcie naprężeń szczątkowych. Zapewnienie połączenia wysokiej wytrzymałości i ciągliwości w końcowej obróbce cieplnej stalowych elementów konstrukcyjnych pracujących pod obciążeniem udarowym i wibracyjnym

Obróbka termomechaniczna - Ogrzewanie, szybkie chłodzenie do 673-773 K, wielokrotne odkształcanie plastyczne, hartowanie i odpuszczanie. Istnieje przepis na wyroby walcowane i części o prostym kształcie, które nie są poddawane spawaniu, o zwiększonej wytrzymałości w porównaniu z wytrzymałością uzyskaną przez konwencjonalną obróbkę cieplną

Starzenie - Ogrzewanie i długotrwałe narażenie na podwyższone temperatury. Części i narzędzia są stabilizowane wymiarowo

Nawęglanie - Nasycenie węglem warstwy wierzchniej stali miękkiej (nawęglanie). Towarzyszy temu późniejsze hartowanie z niskim temperowaniem. Głębokość zacementowanej warstwy wynosi 0,5-2 mm. Daje się produkt o dużej twardości powierzchni z zachowaniem lepkiego rdzenia. Nawęglanie odbywa się na stalach węglowych lub stopowych o zawartości węgla: dla małych i średnich wyrobów 0,08-0,15%, dla większych 0,15-0,5%. Koła zębate, sworznie tłokowe itp. są nawęglane.

Cyjanizacja - Obróbka cieplnochemiczna wyrobów stalowych w roztworze soli cyjankowych w temperaturze 820. Warstwa wierzchnia stali jest nasycona węglem i azotem (warstwa 0,15-0,3 mm). Takie produkty charakteryzują się wysoką odpornością na zużycie oraz odpornością na obciążenia udarowe.

Azotowanie (azotowanie) - Nasycenie azotem warstwy wierzchniej wyrobów stalowych do głębokości 0,2-0,3 mm. Występuje Nadając wysoką twardość powierzchni, zwiększoną odporność na ścieranie i korozję. Sprawdziany, koła zębate, czopy wałów itp. poddawane są azotowaniu.

Obróbka na zimno - Chłodzenie po utwardzeniu do temperatury poniżej zera. Nastąpiła zmiana wewnętrznej struktury stali hartowanych. Stosuje się go do stali narzędziowych, wyrobów nawęglanych, niektórych stali wysokostopowych.

OBRÓBKA CIEPLNA METALI (OBRÓBKA CIEPLNA), pewien cykl czasowy nagrzewania i chłodzenia, któremu poddawane są metale zmieniające swoje właściwości fizyczne. Obróbkę cieplną w zwykłym znaczeniu tego słowa przeprowadza się w temperaturach poniżej temperatury topnienia. Pojęcie to nie obejmuje procesów topienia i odlewania, które mają istotny wpływ na właściwości metalu. Zmiany właściwości fizycznych wywołane obróbką cieplną wynikają ze zmian w strukturze wewnętrznej i zależności chemicznych zachodzących w materiale stałym. Cykle obróbki cieplnej to różne kombinacje ogrzewania, utrzymywania określonej temperatury i szybkiego lub powolnego chłodzenia, odpowiadające zmianom strukturalnym i chemicznym, które są wymagane do spowodowania.

Ziarnista struktura metali. Każdy metal zwykle składa się z wielu kryształów (zwanych ziarnami) stykających się ze sobą, zwykle mikroskopijnych rozmiarów, ale czasami widocznych gołym okiem. Wewnątrz każdego ziarna atomy są ułożone w taki sposób, że tworzą regularną trójwymiarową sieć geometryczną. Rodzaj sieci, zwany strukturą krystaliczną, jest cechą materiału i można go określić za pomocą analizy dyfrakcji rentgenowskiej. Prawidłowy układ atomów jest zachowany w całym ziarnie, z wyjątkiem drobnych zakłóceń, takich jak pojedyncze miejsca w sieci, które przypadkowo okazują się puste. Wszystkie ziarna mają tę samą strukturę krystaliczną, ale z reguły są różnie zorientowane w przestrzeni. Dlatego na granicy dwóch ziaren atomy są zawsze mniej uporządkowane niż w ich wnętrzu. Wyjaśnia to w szczególności fakt, że granice ziaren łatwiej wytrawić odczynnikami chemicznymi. Na wypolerowanej płaskiej powierzchni metalowej poddanej obróbce odpowiednim wytrawiaczem zwykle ujawnia się wyraźny wzór granic ziaren. Fizyczne właściwości materiału są określone przez właściwości poszczególnych ziaren, ich wzajemne oddziaływanie oraz właściwości granic ziaren. Właściwości materiału metalicznego w dużym stopniu zależą od wielkości, kształtu i orientacji ziaren, a celem obróbki cieplnej jest kontrolowanie tych czynników.

Procesy atomowe podczas obróbki cieplnej. Wraz ze wzrostem temperatury stałego materiału krystalicznego, jego atomy łatwiej przemieszczają się z jednego miejsca sieci krystalicznej do drugiego. To na tej dyfuzji atomów opiera się obróbka cieplna. Najskuteczniejszy mechanizm ruchu atomów w sieci krystalicznej można sobie wyobrazić jako ruch pustych miejsc sieci, które są zawsze obecne w każdym krysztale. W podwyższonych temperaturach, na skutek wzrostu szybkości dyfuzji, przyspiesza się proces przejścia nierównowagowej struktury substancji w równowagową. Temperatura, przy której szybkość dyfuzji zauważalnie wzrasta, nie jest taka sama dla różne metale. Zwykle jest wyższy dla metali o wysokiej temperaturze topnienia. W wolframie, o temperaturze topnienia 3387 C, rekrystalizacja nie zachodzi nawet przy czerwonym cieple, podczas obróbki cieplnej stopy aluminium, topi się w niskich temperaturach, w niektórych przypadkach można prowadzić w temperaturze pokojowej.

W wielu przypadkach obróbka cieplna polega na bardzo szybkim schłodzeniu, zwanym hartowaniem, w celu zachowania struktury powstałej w podwyższonej temperaturze. Chociaż, ściśle mówiąc, takiej struktury nie można uznać za stabilną termodynamicznie w temperaturze pokojowej, w praktyce jest ona dość stabilna ze względu na małą szybkość dyfuzji. Bardzo wiele użytecznych stopów ma podobną „metastabilną” strukturę.

Zmiany spowodowane obróbką cieplną mogą być dwojakiego rodzaju. Po pierwsze, zarówno w czystych metalach, jak iw stopach możliwe są zmiany, które wpływają jedynie na strukturę fizyczną. Mogą to być zmiany stanu naprężenia materiału, zmiany wielkości, kształtu, struktury krystalicznej i orientacji jego ziaren krystalicznych. Po drugie, struktura chemiczna metalu może również ulec zmianie. Można to wyrazić w wygładzaniu niejednorodności składu i powstawaniu wydzieleń kolejnej fazy, we współdziałaniu z otaczającą atmosferą, tworzonych w celu oczyszczenia metalu lub nadania mu pożądanych właściwości powierzchniowych. Zmiany obu typów mogą zachodzić jednocześnie.

Złagodzić stres. Odkształcenie na zimno zwiększa twardość i kruchość większości metali. Czasami takie „utwardzanie przez pracę” jest pożądane. Metalom nieżelaznym i ich stopom zazwyczaj nadaje się pewien stopień twardości przez walcowanie na zimno. Stale miękkie są również często utwardzane przez formowanie na zimno. Stale wysokowęglowe, które zostały walcowane na zimno lub ciągnione na zimno do podwyższonej wytrzymałości wymaganej np. do wykonania sprężyn, zwykle poddawane są wyżarzaniu odprężającemu, nagrzewaniu do stosunkowo niskiej temperatury, przy czym materiał pozostaje prawie taki sam twardy jak poprzednio, ale znika w nim niejednorodność rozkładu naprężeń wewnętrznych. Zmniejsza to skłonność do pękania, szczególnie w środowiskach korozyjnych. Takie odprężenie następuje z reguły w wyniku lokalnego płynięcia plastycznego materiału, co nie prowadzi do zmian w całej strukturze.

Rekrystalizacja. Przy różnych metodach formowania metalu często konieczna jest znaczna zmiana kształtu przedmiotu obrabianego. Jeżeli kształtowanie musi być prowadzone w stanie zimnym (co często jest podyktowane względami praktycznymi), wówczas konieczne jest rozbicie procesu na kilka etapów, pomiędzy którymi przeprowadza się rekrystalizację. Po pierwszym etapie odkształcenia, kiedy materiał jest wzmocniony do takiego stopnia, że dalsze odkształcenia mogą prowadzić do pękania, przedmiot obrabiany jest podgrzewany do temperatury wyższej od temperatury wyżarzania odprężającego i poddawany rekrystalizacji. Ze względu na szybką dyfuzję w tej temperaturze, w wyniku przegrupowania atomów powstaje zupełnie nowa struktura. Wewnątrz struktury ziarnistej zdeformowanego materiału zaczynają rosnąć nowe ziarna, które z czasem całkowicie go zastępują. Po pierwsze, małe nowe ziarna powstają w miejscach, w których stara struktura jest najbardziej zaburzona, a mianowicie na granicach starych ziaren. Po dalszym wyżarzaniu atomy zdeformowanej struktury przestawiają się w taki sposób, że stają się również częścią nowych ziaren, które rosną i ostatecznie pochłaniają całą starą strukturę. Obrabiany przedmiot zachowuje swój dawny kształt, ale jest teraz wykonany z miękkiego, nienaprężonego materiału, który może zostać poddany nowemu cyklowi deformacji. Taki proces można powtórzyć kilkakrotnie, jeśli wymaga tego dany stopień odkształcenia.

Obróbka na zimno to deformacja w temperaturze zbyt niskiej do rekrystalizacji. Dla większości metali ta definicja odpowiada temperaturze pokojowej. Jeśli deformacja jest przeprowadzana w wystarczająco wysokiej temperaturze, aby rekrystalizacja miała czas na podążanie za deformacją materiału, to taka obróbka nazywana jest gorącą. Dopóki temperatura pozostaje wystarczająco wysoka, można go dowolnie odkształcać. Gorący stan metalu zależy przede wszystkim od tego, jak blisko jego temperatury jest temperatura topnienia. Wysoka ciągliwość ołowiu sprawia, że łatwo rekrystalizuje, co oznacza, że można go „na gorąco” pracować w temperaturze pokojowej.

Kontrola tekstury. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości fizyczne ziarna nie są takie same w różnych kierunkach, ponieważ każde ziarno jest pojedynczym kryształem o własnej strukturze krystalicznej. Właściwości próbki metalu są wynikiem uśredniania po wszystkich ziarnach. W przypadku losowej orientacji ziarna, ogólne właściwości fizyczne są takie same we wszystkich kierunkach. Jeśli, z drugiej strony, niektóre płaszczyzny krystaliczne lub rzędy atomowe większości ziaren są równoległe, wówczas właściwości próbki stają się „anizotropowe”, tj. zależne od kierunku. W tym przypadku miseczka, uzyskana przez głębokie wytłaczanie z okrągłej płyty, będzie miała „języki” lub „przegrzebki” na górnej krawędzi, ponieważ w niektórych kierunkach materiał odkształca się łatwiej niż w innych. W kształtowaniu mechanicznym anizotropia właściwości fizycznych jest z reguły niepożądana. Jednak w arkuszach materiałów magnetycznych do transformatorów i innych urządzeń wysoce pożądane jest, aby kierunek łatwego namagnesowania, który w monokryształach determinowany jest przez strukturę krystaliczną, pokrywał się we wszystkich ziarnach z danym kierunkiem strumienia magnetycznego. Zatem „preferowana orientacja” (tekstura) może być pożądana lub nie, w zależności od przeznaczenia materiału. Ogólnie rzecz biorąc, w miarę rekrystalizacji materiału zmienia się jego korzystna orientacja. Charakter tej orientacji zależy od składu i czystości materiału, rodzaju i stopnia odkształcenia na zimno, a także czasu trwania i temperatury wyżarzania.

Kontrola wielkości ziarna. Właściwości fizyczne próbki metalu w dużej mierze zależą od średniej wielkości ziarna. najlepszy właściwości mechaniczne prawie zawsze odpowiada strukturze drobnoziarnistej. Zmniejszenie wielkości ziarna jest często jednym z celów obróbki cieplnej (a także topienia i odlewania). Wraz ze wzrostem temperatury dyfuzja przyspiesza, a zatem zwiększa się średni rozmiar ziarna. Granice ziaren przesuwają się tak, że większe ziarna rosną kosztem mniejszych, które ostatecznie znikają. Dlatego też końcowe procesy obróbki na gorąco są zwykle przeprowadzane w możliwie najniższej temperaturze, tak aby rozmiary ziaren były jak najmniejsze. Często celowo stosuje się niskotemperaturową obróbkę na gorąco, głównie w celu zmniejszenia wielkości ziarna, chociaż ten sam wynik można osiągnąć przez obróbkę na zimno, po której następuje rekrystalizacja.

Homogenizacja. Wyżej wymienione procesy zachodzą zarówno w czystych metalach, jak iw stopach. Ale istnieje szereg innych procesów, które są możliwe tylko w: materiały metalowe zawierający dwa lub jeszcze składniki. Tak więc na przykład podczas odlewania stopu prawie na pewno wystąpią niejednorodności w składzie chemicznym, który jest determinowany nierównomiernym procesem krzepnięcia. W stopie hartującym skład fazy stałej powstałej w każdym ten moment, to nie to samo, co w cieczy, która jest z nią w równowadze. Dlatego skład ciała stałego powstałego w początkowy moment krzepnięcie będzie inne niż pod koniec krzepnięcia, co prowadzi do przestrzennej niejednorodności składu w skali mikroskopowej. Taka niejednorodność jest eliminowana przez proste ogrzewanie, zwłaszcza w połączeniu z odkształceniem mechanicznym.

Czyszczenie. Chociaż czystość metalu zależy przede wszystkim od warunków topienia i odlewania, oczyszczanie metalu często osiąga się przez obróbkę cieplną w stanie stałym. Zanieczyszczenia zawarte w metalu reagują na jego powierzchni z atmosferą, w której jest ogrzewany; w ten sposób atmosfera wodoru lub innego środka redukującego może przekształcić znaczną część tlenków w czysty metal. Głębokość takiego czyszczenia zależy od zdolności zanieczyszczeń do dyfuzji z objętości na powierzchnię, a zatem jest zdeterminowana czasem trwania i temperaturą obróbki cieplnej.

Oddzielenie faz wtórnych. Większość reżimów obróbki cieplnej stopów opiera się na jednym ważnym efekcie. Wiąże się to z faktem, że rozpuszczalność w stanie stałym składników stopu zależy od temperatury. W przeciwieństwie do czystego metalu, w którym wszystkie atomy są takie same, w dwuskładnikowym, na przykład stałym roztworze, występują atomy dwóch różnych typów, losowo rozmieszczone w węzłach sieci krystalicznej. Jeśli zwiększysz liczbę atomów drugiej klasy, możesz osiągnąć stan, w którym nie mogą one po prostu zastąpić atomów pierwszej klasy. Jeżeli ilość drugiego składnika przekracza tę granicę rozpuszczalności w stanie stałym, w strukturze równowagowej stopu pojawiają się wtrącenia drugiej fazy, które różnią się składem i strukturą od ziaren początkowych i są zwykle rozrzucone między nimi w postaci pojedynczych cząstek. Takie cząstki drugiej fazy mogą mieć silny wpływ na właściwości fizyczne materiału, w zależności od ich wielkości, kształtu i rozmieszczenia. Czynniki te można zmienić poprzez obróbkę cieplną (obróbkę cieplną).

Obróbka cieplna - proces obróbki wyrobów wykonanych z metali i stopów poprzez narażenie termiczne w celu zmiany ich struktury i właściwości w zadanym kierunku. Efekt ten można również łączyć z chemicznymi, deformacyjnymi, magnetycznymi itp.

Rys historyczny obróbki cieplnej.
Człowiek stosuje obróbkę cieplną metali od czasów starożytnych. Nawet w epoce eneolitycznej, używając kucie na zimno rodzime złoto i miedź, człowiek prymitywny zetknął się ze zjawiskiem hartowania przez zgniot, które utrudniało wytwarzanie wyrobów o cienkich ostrzach i ostrych końcówkach, a w celu przywrócenia plastyczności kowal musiał podgrzewać w palenisku miedź kutą na zimno. Najwcześniejsze dowody stosowania wyżarzania zmiękczającego stwardniałego metalu pochodzą z końca V tysiąclecia p.n.e. mi. Takie wyżarzanie było pierwszą operacją obróbki cieplnej metali do czasu jej pojawienia się. Przy wytwarzaniu broni i narzędzi z żelaza otrzymywanego w procesie wydmuchiwania sera, kowal podgrzewał kęs żelaza do kucia na gorąco w piecu na węgiel drzewny. W tym samym czasie nastąpiło nawęglanie żelaza, czyli cementacja, jedna z odmian obróbki chemiczno-termicznej. Schładzając w wodzie kuty wyrób z nawęglonego żelaza, kowal odkrył gwałtowny wzrost jego twardości i poprawę innych właściwości. Hartowanie nawęglonego żelaza w wodzie stosowano od końca II do początku I tysiąclecia p.n.e. mi. W „Odysei” Homera (8-7 wieków pne) są takie wiersze: „Jak kowal zanurza rozgrzany do czerwoności topór lub siekierę w zimnej wodzie, a żelazo syczy z bulgotem silniejsze żelazo czasami utwardzanie w ogniu i wodzie. „W V wieku pne Etruskowie utwardzali lustra wykonane z brązu wysokocynowego w wodzie (najpewniej w celu poprawy połysku polerowania). Cementowanie żelaza w węglu drzewnym lub materia organiczna hartowanie i odpuszczanie stali było szeroko stosowane w średniowieczu do wyrobu noży, mieczy, pilników i innych narzędzi. Nie znając istoty wewnętrznych przemian w metalu, średniowieczni rzemieślnicy często przypisywali uzyskiwanie wysokich właściwości podczas obróbki cieplnej metali przejawom sił nadprzyrodzonych. Do połowy XIX wieku. wiedza człowieka na temat obróbki cieplnej metali była zbiorem receptur opracowanych na podstawie wielowiekowych doświadczeń. Potrzeby rozwoju technologii, a przede wszystkim rozwoju produkcji armat stalowych, doprowadziły do przekształcenia obróbki cieplnej metali ze sztuki w naukę. W połowie XIX wieku, kiedy armia dążyła do zastąpienia armat z brązu i żeliwa silniejszymi stalowymi, problem wykonania luf o dużej i gwarantowanej wytrzymałości był niezwykle dotkliwy. Pomimo tego, że metalurdzy znali przepisy na wytop i odlewanie stali, lufy dział bardzo często pękają bez wyraźnego powodu. D. K. Czernow w hucie Obuchowa w Petersburgu, badając pod mikroskopem wytrawione sekcje wytworzone z luf armat i obserwując strukturę pęknięć w miejscu pęknięcia pod lupą, doszedł do wniosku, że stal jest tym mocniejsza, im drobniejsza jest jej struktura. W 1868 r. Czernow odkrył wewnętrzne przekształcenia strukturalne w stygnącej stali, które zachodzą w określonych temperaturach. które nazwał punktami krytycznymi a i b. Jeżeli stal jest podgrzewana do temperatur poniżej punktu a, to nie może być hartowana, a aby uzyskać drobnoziarnistą strukturę, stal musi być podgrzana do temperatury powyżej punktu b. Odkrycie przez Czernowa punktów krytycznych przekształceń strukturalnych w stali pozwoliło naukowo uzasadnić wybór trybu obróbki cieplnej w celu uzyskania niezbędnych właściwości wyrobów stalowych.

W 1906 r. A. Wilm (Niemcy), wykorzystując wynalezione przez siebie duraluminium, odkrył starzenie po hartowaniu (patrz Starzenie metali), najważniejszą metodę utwardzania stopów na bazie różnych zasad (aluminium, miedź, nikiel, żelazo itp.) . W latach 30. XX wiek Pojawiła się obróbka cieplno-mechaniczna starzejących się stopów miedzi, a w latach pięćdziesiątych obróbka cieplno-mechaniczna stali, która pozwoliła na znaczne zwiększenie wytrzymałości wyrobów. Połączone rodzaje obróbki cieplnej obejmują obróbkę termomagnetyczną, która umożliwia, w wyniku chłodzenia produktów w polu magnetycznym, poprawę niektórych ich właściwości magnetycznych.

Liczne badania zmian struktury i właściwości metali i stopów pod wpływem działania termicznego zaowocowały spójną teorią obróbki cieplnej metali.

Klasyfikacja rodzajów obróbki cieplnej opiera się na rodzaju zmian strukturalnych w metalu zachodzących podczas ekspozycji termicznej. Obróbka cieplna metali dzieli się na samą obróbkę cieplną, która polega jedynie na oddziaływaniu termicznym na metal, obróbkę chemiczno-termiczną, która łączy efekty cieplno-chemiczne, oraz termomechaniczną, która łączy efekty cieplne i odkształcenie plastyczne. Właściwie obróbka cieplna obejmuje następujące rodzaje: wyżarzanie I rodzaju, wyżarzanie II rodzaju, hartowanie bez przemian polimorficznych iz przemianą polimorficzną, starzenie i odpuszczanie.

Azotowanie to nasycanie powierzchni części metalowych azotem w celu zwiększenia twardości, odporności na zużycie, granicy zmęczenia i odporności na korozję. Azotowanie stosuje się do stali, tytanu, niektórych stopów, najczęściej stali stopowych, zwłaszcza chromowo-aluminiowych, a także stali zawierających wanad i molibden.
Azotowanie stali następuje w t 500 650 C w amoniaku. Powyżej 400 C rozpoczyna się dysocjacja amoniaku zgodnie z reakcją NH3 ’ 3H + N. Powstały atomowy azot dyfunduje do metalu, tworząc fazy azotowe. W temperaturze azotowania poniżej 591 C warstwa azotowana składa się z trzech faz (rys.): µ azotek Fe2N, ³ „azotek Fe4N, ± ferryt azotowy zawierający około 0,01% azotu w temperaturze pokojowej. więcej i fazy ³, która w wyniku powolnego chłodzenia rozkłada się w temperaturze 591 C do eutektoidy ± + ³ 1. Twardość warstwy azotowanej wzrasta do HV = 1200 (odpowiada 12 Gn/m2) i jest utrzymywana na wielokrotne nagrzewanie do 500-600 C, co zapewnia wysoką odporność na zużycie części w podwyższonych temperaturach Stale do azotowania znacznie przewyższają odporność na ścieranie w stosunku do stali hartowanych i hartowanych Azotowanie jest procesem długotrwałym, do uzyskania warstwy 0,2 zajmuje 20-50 godzin Grubość -0,4 mm Podwyższenie temperatury przyspiesza proces, ale zmniejsza twardość warstwy Do ochrony miejsc niepodlegających azotowaniu stosuje się cynowanie (dla stali konstrukcyjnych) oraz niklowanie (dla stali nierdzewnych i żaroodpornych). Elastyczność warstwy azotowania stali żaroodpornych jest czasami przeprowadzana w mieszaninie amoniaku i azotu.
Azotowanie stopów tytanu prowadzi się w temperaturze 850 950 C w azocie o wysokiej czystości (azotowanie w amoniaku nie jest stosowane ze względu na wzrost kruchości metalu).

Podczas azotowania tworzy się górna cienka warstwa azotku i stały roztwór azotu w tytanie. Głębokość warstwy przez 30 godzin 0,08 mm przy twardości powierzchni HV = 800 850 (odpowiada 8 8,5 H/m2). Wprowadzenie do stopu niektórych pierwiastków stopowych (Al do 3%, Zr 3 5% itd.) zwiększa szybkość dyfuzji azotu, zwiększając głębokość warstwy azotowanej, a chrom zmniejsza szybkość dyfuzji. Azotowanie stopów tytanu w rozrzedzonym azocie umożliwia uzyskanie głębszej warstwy bez kruchej strefy azotkowej.
Azotowanie znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle, m.in. na części pracujące w temperaturach do 500-600 C (tuleje cylindrowe, wały korbowe, koła zębate, pary szpul, części osprzętu paliwowego itp.).
Lit .: Minkevich A.N., Obróbka chemiczno-termiczna metali i stopów, wyd. 2, M., 1965: Gulyaev A.P. Metallurgy, wyd. 4, M., 1966.

Prądy o wysokiej częstotliwości doskonale radzą sobie z różnymi procesami obróbki cieplnej metali. Instalacja HDTV doskonale nadaje się do hartowania. Do tej pory nie ma sprzętu, który mógłby konkurować na równi z ogrzewaniem indukcyjnym. Producenci zaczęli zwracać coraz większą uwagę na sprzęt indukcyjny, pozyskując go do obróbki produktów i topienia metalu.

Jaka jest dobra instalacja HDTV do utwardzania

Instalacja HDTV to unikalne urządzenie zdolne do obróbki metalu o wysokiej jakości w krótkim czasie. Aby wykonać każdą funkcję, należy wybrać konkretną instalację, na przykład do utwardzania, najlepiej kupić gotowy kompleks utwardzania HDTV, w którym wszystko jest już zaprojektowane do wygodnego utwardzania.
Instalacja HDTV ma szeroką listę zalet, ale nie będziemy rozważać wszystkiego, ale skupimy się na tych, które szczególnie nadają się do utwardzania HDTV.

Instalacja HDTV nagrzewa się w krótkim czasie, rozpoczynając szybką obróbkę metalu. W przypadku ogrzewania indukcyjnego nie ma potrzeby poświęcania dodatkowego czasu na ogrzewanie pośrednie, ponieważ sprzęt natychmiast rozpoczyna obróbkę metalu.
Ogrzewanie indukcyjne nie wymaga dodatkowych środków technicznych, takich jak stosowanie oleju hartowniczego. Produkt jest wysokiej jakości, a ilość wad produkcyjnych jest znacznie zmniejszona.
Instalacja HDTV jest całkowicie bezpieczna dla pracowników przedsiębiorstwa, a także łatwa w obsłudze. Nie ma potrzeby zatrudniania wysoko wykwalifikowanego personelu do obsługi i programowania sprzętu.
Prądy o wysokiej częstotliwości umożliwiają głębsze hartowanie, ponieważ ciepło pod wpływem pola elektromagnetycznego jest w stanie wniknąć na określoną głębokość.

Instalacja HDTV ma ogromną listę zalet, które można wymieniać przez długi czas. Używając ogrzewania HDTV do hartowania, znacznie obniżysz koszty energii, a także uzyskasz możliwość zwiększenia poziomu produktywności przedsiębiorstwa.

Instalacja HDTV - zasada działania przy hartowaniu

Instalacja HDTV działa na zasadzie nagrzewania indukcyjnego. Za podstawę tej zasady przyjęto prawa Joule'a-Lenza i Faradaya-Maxwella dotyczące konwersji energii elektrycznej.
Kanały generatora energia elektryczna, który przechodzi przez cewkę indukcyjną, przekształcając się w potężne pole elektromagnetyczne. Prądy wirowe utworzonego pola zaczynają działać i wnikając w metal, przekształcają się w energia cieplna rozpoczęcie przetwarzania produktu.

Hartowanie stali prądami wysokiej częstotliwości (HF) jest jedną z najczęstszych metod obróbki cieplnej powierzchni, która umożliwia zwiększenie twardości powierzchni przedmiotów obrabianych. Stosowany jest do części wykonanych ze stali węglowych i konstrukcyjnych lub żeliwa. Hartowanie indukcyjne HFC to jedna z najbardziej ekonomicznych i zaawansowanych technologicznie metod hartowania. Umożliwia utwardzenie całej powierzchni części lub jej poszczególnych elementów lub stref, które są poddawane głównemu obciążeniu.

W tym przypadku pod utwardzoną zewnętrzną powierzchnią przedmiotu obrabianego pozostają nieutwardzone lepkie warstwy metalu. Taka konstrukcja zmniejsza kruchość, zwiększa trwałość i niezawodność całego produktu, a także zmniejsza zużycie energii na ogrzewanie całej części.

Technologia hartowania wysokiej częstotliwości

Hartowanie powierzchniowe HFC to proces obróbki cieplnej, mający na celu poprawę właściwości wytrzymałościowych i twardości przedmiotu obrabianego.

Główne etapy utwardzania powierzchni HDTV to nagrzewanie indukcyjne do wysokiej temperatury, podtrzymywanie go, a następnie szybkie chłodzenie. Ogrzewanie podczas utwardzania HDTV odbywa się za pomocą specjalnej jednostki indukcyjnej. Chłodzenie odbywa się w kąpieli z chłodziwem (wodą, olejem lub emulsją) lub poprzez natryskiwanie go na część ze specjalnych instalacji prysznicowych.

Wybór temperatury

Dla prawidłowego przebiegu procesu hartowania bardzo ważny jest właściwy dobór temperatury, która zależy od użytego materiału.

W zależności od zawartości węgla stale dzieli się na podeutektoidalne - mniej niż 0,8% i nadeutektoidalne - ponad 0,8%. Stal o zawartości węgla poniżej 0,4% nie ulega utwardzeniu ze względu na wynikającą z tego niską twardość. Stale podeutektoidalne są nagrzewane nieco powyżej temperatury przemiany fazowej perlitu i ferrytu do austenitu. Dzieje się to w zakresie 800-850°C. Następnie obrabiany przedmiot jest szybko chłodzony. Po nagłym schłodzeniu austenit przekształca się w martenzyt, który ma wysoką twardość i wytrzymałość. Krótki czas przetrzymywania pozwala na uzyskanie drobnoziarnistego austenitu i drobno-iglastego martenzytu, ziarna nie mają czasu na wzrost i pozostają małe. Ta stalowa konstrukcja charakteryzuje się dużą twardością i jednocześnie niską kruchością.

Stale nadeutektoidalne nagrzewa się nieco niżej niż podeutektoidalne, do temperatury 750-800 ° C, czyli wykonuje się niepełne hartowanie. Wynika to z faktu, że po podgrzaniu do tej temperatury, oprócz tworzenia się austenitu w stopionym metalu, pozostaje nierozpuszczona niewielka ilość cementytu, który ma wyższą twardość niż martenzyt. Po szybkim schłodzeniu austenit przechodzi w martenzyt, a cementyt pozostaje w postaci drobnych wtrąceń. Również w tej strefie węgiel, który nie zdążył całkowicie się rozpuścić, tworzy stałe węgliki.

W strefie przejściowej podczas hartowania prądem wysokiej częstotliwości temperatura jest zbliżona do temperatury przejściowej, a austenit tworzy się z ferrytem szczątkowym. Ale ponieważ strefa przejściowa nie stygnie tak szybko jak powierzchnia, ale schładza się powoli, jak podczas normalizacji. Jednocześnie struktura w tej strefie ulega poprawie, staje się drobnoziarnista i jednolita.

Przegrzanie powierzchni obrabianego przedmiotu sprzyja wzrostowi kryształów austenitu, co ma szkodliwy wpływ na kruchość. Niedogrzewanie nie pozwala na przejście całkowicie ferrytyczno-perrytycznej struktury w austenit i mogą tworzyć się niewygaszone plamy.

Po schłodzeniu na powierzchni metalu pozostają duże naprężenia ściskające, które zwiększają właściwości eksploatacyjne części. Należy wyeliminować naprężenia wewnętrzne między warstwą wierzchnią a środkiem. Odbywa się to za pomocą odpuszczania niskotemperaturowego - trzymania w temperaturze około 200 ° C w piekarniku. Aby uniknąć pojawienia się mikropęknięć na powierzchni, konieczne jest zminimalizowanie czasu pomiędzy hartowaniem a odpuszczaniem.

Możliwe jest również przeprowadzenie tzw. samoodpuszczania - schłodzenie części nie do końca, ale do temperatury 200 ° C, podczas gdy w jej rdzeniu pozostanie ona ciepła. Ponadto część powinna powoli stygnąć. To wyrówna naprężenia wewnętrzne.

instalacja indukcyjna

Instalacja do obróbki cieplnej indukcyjnej HDTV jest generatorem wysokiej częstotliwości i cewką indukcyjną do hartowania HDTV. Część do hartowania może znajdować się w cewce indukcyjnej lub w jej pobliżu. Cewka indukcyjna wykonana jest w postaci cewki, na którą nawinięta jest miedziana rurka. Może mieć dowolny kształt w zależności od kształtu i wymiarów części. Kiedy prąd przemienny przepływa przez cewkę indukcyjną, pojawia się w niej przemienne pole elektromagnetyczne, przechodzące przez część. To pole elektromagnetyczne indukuje prądy wirowe w obrabianym przedmiocie, znane jako prądy Foucaulta. Takie prądy wirowe, przechodząc przez warstwy metalu, podgrzewają go do wysokiej temperatury.

Charakterystyczną cechą nagrzewania indukcyjnego za pomocą HDTV jest przepływ prądów wirowych na powierzchni nagrzewanej części. Tak więc nagrzewana jest tylko zewnętrzna warstwa metalu, a im wyższa częstotliwość prądu, tym mniejsza głębokość nagrzewania i odpowiednio głębokość utwardzania HDTV. Umożliwia to utwardzenie tylko powierzchni przedmiotu obrabianego, pozostawiając warstwę wewnętrzną miękką i lepką, aby uniknąć nadmiernej kruchości. Ponadto istnieje możliwość regulacji głębokości utwardzonej warstwy poprzez zmianę aktualnych parametrów.

Zwiększona częstotliwość prądu pozwala na skoncentrowanie dużej ilości ciepła na niewielkim obszarze, co zwiększa szybkość nagrzewania do kilkuset stopni na sekundę. Ta wysoka szybkość ogrzewania porusza się przejście fazowe do strefy wyższej temperatury. W tym przypadku twardość wzrasta o 2-4 jednostki, do 58-62 HRC, czego nie można osiągnąć przy hartowaniu w masie.

Dla prawidłowego przebiegu procesu hartowania HDTV konieczne jest zapewnienie, aby na całej powierzchni hartowania zachowany był taki sam odstęp między cewką indukcyjną a przedmiotem obrabianym, należy wykluczyć wzajemne dotyki. W miarę możliwości zapewnia się to poprzez obracanie przedmiotu obrabianego w środkach, co umożliwia zapewnienie równomiernego nagrzewania, a w efekcie tej samej struktury i twardości powierzchni utwardzonego przedmiotu.

Cewka do utwardzania HDTV ma kilka wersji:

jedno- lub wieloobrotowe pierścieniowe - do ogrzewania zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni części w postaci korpusów obrotowych - wałów, kół lub otworów w nich;
pętla - do ogrzewania płaszczyzny roboczej produktu, na przykład powierzchni łóżka lub krawędzi roboczej narzędzia;
w kształcie - do podgrzewania części o złożonym lub nieregularnym kształcie, na przykład zębów kół zębatych.

W zależności od kształtu, wielkości i głębokości warstwy utwardzającej stosowane są następujące tryby utwardzania HDTV:

symultaniczny - cała powierzchnia przedmiotu obrabianego lub określona strefa jest jednocześnie podgrzewana, a następnie jest jednocześnie chłodzona;
ciągły-sekwencyjny - jedna strefa części jest podgrzewana, a następnie, gdy cewka lub część jest przesunięta, inna strefa jest podgrzewana, podczas gdy poprzednia jest chłodzona.

Jednoczesne nagrzewanie HFC całej powierzchni wymaga dużej mocy, dlatego bardziej opłaca się stosować go do utwardzania małych części – rolek, tulei, sworzni, a także elementów części – otworów, szyjek itp. Po podgrzaniu część jest całkowicie opuszczana do zbiornika z chłodziwem lub wlewana strumieniem wody.

Ciągłe sekwencyjne hartowanie prądem wysokiej częstotliwości umożliwia hartowanie dużych części, na przykład felg zębatych, ponieważ proces ten nagrzewa niewielką powierzchnię części, co wymaga mniejszej mocy generatora wysokiej częstotliwości.

Chłodzenie części

Chłodzenie to drugi ważny etap procesu utwardzania, od jego szybkości i jednorodności zależy jakość i twardość całej powierzchni. Chłodzenie odbywa się w zbiornikach płynu chłodzącego lub rozbryzgowego. Aby uzyskać wysokiej jakości hartowanie, konieczne jest utrzymanie stabilnej temperatury chłodziwa, aby zapobiec jego przegrzaniu. Otwory w opryskiwaczu muszą mieć tę samą średnicę i równomiernie rozmieszczone, aby uzyskać taką samą strukturę metalu na powierzchni.

Aby zapobiec przegrzaniu cewki indukcyjnej podczas pracy, woda stale krąży w miedzianej rurce. Niektóre cewki indukcyjne są wykonane w połączeniu z systemem chłodzenia przedmiotu obrabianego. W rurce wzbudnika wycinane są otwory, przez które zimna woda wpływa do gorącej części i ją chłodzi.

Zalety i wady

Hartowanie części za pomocą HDTV ma zarówno zalety, jak i wady. Zalety to:

Po hartowaniu HFC część zachowuje miękki środek, co znacznie zwiększa jej odporność na odkształcenia plastyczne.
Opłacalność procesu hartowania części HDTV wynika z faktu, że nagrzewana jest tylko powierzchnia lub strefa, która wymaga hartowania, a nie cała część.
W masowej produkcji części konieczne jest skonfigurowanie procesu, a następnie automatycznie się powtórzy, zapewniając: wymagana jakość hartowanie.
Możliwość dokładnego obliczenia i regulacji głębokości utwardzonej warstwy.
Metoda ciągłego hartowania sekwencyjnego pozwala na zastosowanie urządzeń o małej mocy.
Krótki czas nagrzewania i utrzymywania w wysokiej temperaturze przyczynia się do braku utleniania, odwęglania górnej warstwy i tworzenia się kamienia na powierzchni części.
Szybkie nagrzewanie i chłodzenie zmniejsza wypaczenia i smycze, co zmniejsza naddatek na wykończenie.

Ale ekonomicznie opłacalne jest stosowanie instalacji indukcyjnych tylko w produkcji masowej, a dla pojedynczej produkcji zakup lub produkcja cewki indukcyjnej jest nieopłacalna. Dla niektórych części o skomplikowanym kształcie wykonanie instalacji indukcyjnej jest bardzo trudne lub niemożliwe do uzyskania jednolitej warstwy utwardzonej. W takich przypadkach stosuje się inne rodzaje hartowania powierzchniowego, na przykład hartowanie płomieniowe lub luzem.

Prąd o wysokiej częstotliwości generowany jest w instalacji przez cewkę indukcyjną i pozwala na ogrzanie produktu umieszczonego w bliskim sąsiedztwie wzbudnika. Maszyna indukcyjna idealnie nadaje się do hartowania wyrobów metalowych. To właśnie w instalacji HDTV można wyraźnie zaprogramować: żądaną głębokość wnikania ciepła, czas utwardzania, temperaturę grzania i proces chłodzenia.

Po raz pierwszy do hartowania zastosowano sprzęt indukcyjny na wniosek V.P. Wołodin w 1923 roku. Po długich próbach i testach nagrzewania wysokiej częstotliwości jest używany do hartowania stali od 1935 roku. Urządzenia do hartowania HDTV są zdecydowanie najbardziej produktywną metodą obróbki cieplnej wyrobów metalowych.

Dlaczego indukcja jest lepsza do hartowania

Hartowanie części metalowych wysokiej częstotliwości odbywa się w celu zwiększenia odporności górnej warstwy produktu na uszkodzenia mechaniczne, podczas gdy środek przedmiotu obrabianego ma zwiększoną lepkość. Należy zauważyć, że rdzeń produktu podczas hartowania wysokiej częstotliwości pozostaje całkowicie niezmieniony.
Instalacja indukcyjna ma wiele bardzo istotnych zalet w porównaniu z alternatywnymi rodzajami ogrzewania: o ile wcześniejsze instalacje HDTV były bardziej nieporęczne i niewygodne, teraz ta wada została naprawiona, a sprzęt stał się uniwersalny do obróbki cieplnej wyrobów metalowych.

Zalety urządzeń indukcyjnych

Jedną z wad maszyny do hartowania indukcyjnego jest niemożność przetwarzania niektórych produktów o złożonym kształcie.

Odmiany hartowania metali

Istnieje kilka rodzajów hartowania metalu. W przypadku niektórych produktów wystarczy podgrzać metal i natychmiast go schłodzić, podczas gdy w przypadku innych konieczne jest trzymanie go w określonej temperaturze.
Istnieją następujące rodzaje hartowania:

Hartowanie stacjonarne: stosowane z reguły do części o małej płaskiej powierzchni. Pozycja obrabianego przedmiotu i induktora przy zastosowaniu tej metody hartowania pozostaje niezmieniona.
Hartowanie ciągłe sekwencyjne: stosowane do hartowania wyrobów cylindrycznych lub płaskich. Przy ciągłym hartowaniu sekwencyjnym część może poruszać się pod cewką indukcyjną lub utrzymuje swoją pozycję niezmienioną.
Hartowanie styczne przedmiotów obrabianych: doskonałe do obróbki małych części o kształcie cylindrycznym. Styczne ciągłe hartowanie sekwencyjne przewija produkt raz podczas całego procesu obróbki cieplnej.
Urządzenie do hartowania HDTV to urządzenie zdolne do wysokiej jakości hartowania produktu przy jednoczesnej oszczędności zasobów produkcyjnych.

W układach, urządzeniach i zespołach hydromechanicznych najczęściej stosuje się części działające na tarcie, ściskanie, skręcanie. Dlatego głównym wymaganiem dla nich jest wystarczająca twardość ich powierzchni. Aby uzyskać wymagane właściwości części, powierzchnia jest utwardzana prądem wysokiej częstotliwości (HF).

W procesie aplikacji hartowanie HDTV okazało się ekonomiczną i wysoce efektywną metodą obróbki cieplnej powierzchni części metalowych, co daje dodatkową odporność na zużycie i wysoka jakość przetworzone przedmioty.

Nagrzewanie prądami o wysokiej częstotliwości polega na zjawisku, w którym w wyniku przepływu prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości przez cewkę indukcyjną (element spiralny wykonany z rurek miedzianych) wokół niego powstaje pole magnetyczne, które wytwarza prądy wirowe w metalowa część, która powoduje nagrzewanie się utwardzonego produktu. Będąc wyłącznie na powierzchni części, pozwalają na podgrzanie jej do określonej regulowanej głębokości.

Hartowanie HDTV powierzchni metalowych różni się od standardowego pełnego utwardzania, które polega na podwyższonej temperaturze nagrzewania. Wynika to z dwóch czynników. Pierwszy z nich to wysoka prędkość ogrzewanie (gdy perlit zamienia się w austenit), wzrasta poziom temperatury punktów krytycznych. A po drugie - im szybciej przechodzi przemiana temperatury, tym szybciej zachodzi przemiana powierzchni metalu, ponieważ musi nastąpić w minimalnym czasie.

Warto powiedzieć, że pomimo tego, że podczas stosowania hartowania wysokiej częstotliwości, ogrzewanie jest powodowane bardziej niż zwykle, nie dochodzi do przegrzania metalu. Zjawisko to tłumaczy się tym, że ziarno w części stalowej nie ma czasu na wzrost, ze względu na minimalny czas ogrzewania wysokiej częstotliwości. Dodatkowo ze względu na to, że poziom nagrzewania jest wyższy i chłodzenie jest intensywniejsze, twardość obrabianego przedmiotu po hartowaniu przez HDTV wzrasta o ok. 2-3 HRC. A to gwarantuje najwyższą wytrzymałość i niezawodność powierzchni części.

Jednocześnie istnieje dodatkowy ważny czynnik, który zapewnia wzrost odporności części na zużycie podczas pracy. W wyniku powstania struktury martenzytycznej w górnej części części powstają naprężenia ściskające. Działanie takich naprężeń objawia się w największym stopniu na małej głębokości utwardzonej warstwy.

Instalacje, materiały i środki pomocnicze stosowane do utwardzania HDTV

W pełni automatyczny kompleks hartowania wysokiej częstotliwości obejmuje maszynę do hartowania i sprzęt wysokiej częstotliwości (systemy mocujące) typ mechaniczny, węzły do obracania części wokół jej osi, ruch induktora w kierunku przedmiotu obrabianego, pompy dostarczające i wypompowujące ciecz lub gaz do chłodzenia, zawory elektromagnetyczne do przełączania cieczy roboczych lub gazów (woda / emulsja / gaz)).

Maszyna HDTV umożliwia przesuwanie wzbudnika wzdłuż całej wysokości obrabianego przedmiotu, a także obracanie obrabianego przedmiotu z różnymi poziomami prędkości, regulację prądu wyjściowego na wzbudniku, a to umożliwia wybór prawidłowego trybu procesu hartowania i uzyskać jednolicie twardą powierzchnię przedmiotu obrabianego.

Podano schemat instalacji indukcyjnej HDTV do samodzielnego montażu.

Hartowanie indukcyjne wysokiej częstotliwości można scharakteryzować dwoma głównymi parametrami: stopniem twardości i głębokością utwardzenia powierzchni. Specyfikacja techniczna produkowane instalacje indukcyjne są determinowane przez moc i częstotliwość pracy. Aby stworzyć utwardzoną warstwę, stosuje się indukcyjne urządzenia grzewcze o mocy 40-300 kVA przy częstotliwościach 20-40 kiloherców lub 40-70 kiloherców. Jeśli konieczne jest utwardzenie głębszych warstw, warto zastosować wskaźniki częstotliwości od 6 do 20 kiloherców.

Zakres częstotliwości dobierany jest na podstawie zakresu gatunków stali, a także głębokości utwardzonej powierzchni produktu. Dostępna jest szeroka gama kompletnych zestawów instalacji indukcyjnych, co pozwala wybrać racjonalną opcję dla konkretnego procesu technologicznego.

Określono parametry techniczne automatów hartowniczych całkowite wymiary używane części do hartowania na wysokość (od 50 do 250 centymetrów), na średnicę (od 1 do 50 centymetrów) i wagę (do 0,5 t, do 1 t, do 2 t). Kompleksy do hartowania, których wysokość wynosi 1500 mm lub więcej, są wyposażone w system elektroniczno-mechaniczny do mocowania części z określoną siłą.

Hartowanie części wysokiej częstotliwości odbywa się w dwóch trybach. W pierwszym każde urządzenie jest indywidualnie podłączane przez operatora, a w drugim odbywa się to bez jego ingerencji. Jako medium hartujące zwykle wybiera się wodę, gazy obojętne lub kompozycje polimerowe o właściwościach przewodnictwa cieplnego zbliżonego do oleju. Medium utwardzające dobierane jest w zależności od wymaganych parametrów gotowego produktu.

Technologia utwardzania HDTV

W przypadku części lub powierzchni o płaskim kształcie o małej średnicy stosuje się hartowanie wysokoczęstotliwościowe typu stacjonarnego. Dla pomyślnego działania lokalizacja grzałki i części nie ulega zmianie.

W przypadku stosowania ciągłego, sekwencyjnego hartowania wysokiej częstotliwości, które jest najczęściej stosowane podczas obróbki płaskich lub cylindrycznych części i powierzchni, jeden z elementów systemu musi się poruszać. W takim przypadku albo urządzenie grzewcze porusza się w kierunku obrabianego przedmiotu, albo obrabiany przedmiot porusza się pod urządzeniem grzewczym.

Aby ogrzać wyłącznie cylindryczne części o małych rozmiarach, przewijając raz, stosuje się ciągłe sekwencyjne utwardzanie wysokiej częstotliwości typu stycznego.

Struktura metalu zęba przekładni po utwardzeniu metodą HDTV

Po wygrzaniu produktu wysoką częstotliwością jego niskie odpuszczanie odbywa się w temperaturze 160-200°C. Pozwala to zwiększyć odporność na ścieranie powierzchni produktu. Święta odbywają się w piecach elektrycznych. Inną opcją jest zrobienie sobie przerwy. Aby to zrobić, konieczne jest nieco wcześniejsze wyłączenie urządzenia dostarczającego wodę, co przyczynia się do niepełnego chłodzenia. Część zachowuje wysoką temperaturę, która nagrzewa utwardzoną warstwę do niskiej temperatury odpuszczania.

Po hartowaniu stosuje się również odpuszczanie elektryczne, w którym nagrzewanie odbywa się za pomocą instalacji RF. Aby osiągnąć pożądany rezultat, ogrzewanie odbywa się wolniej i głębiej niż przy hartowaniu powierzchniowym. Wymagany tryb ogrzewania można określić metodą wyboru.

Aby poprawić parametry mechaniczne rdzenia i ogólną odporność na ścieranie przedmiotu obrabianego, bezpośrednio przed utwardzeniem powierzchniowym HFC konieczne jest przeprowadzenie normalizacji i hartowania objętościowego z wysokim odpuszczaniem.

Zakres hartowania HDTV

Hartowanie HDTV jest stosowane w wielu procesy technologiczne produkcja następujących części:

wały, osie i sworznie;
koła zębate, koła zębate i felgi;
zęby lub ubytki;
pęknięcia i wewnętrzne części części;
koła dźwigowe i koła pasowe.

Najczęściej hartowanie wysokiej częstotliwości stosuje się do części, które składają się ze stali węglowej zawierającej pół procent węgla. Takie produkty po utwardzeniu uzyskują wysoką twardość. Jeśli obecność węgla jest mniejsza niż powyżej, taka twardość nie jest już osiągalna, a przy wyższym procencie prawdopodobnie pojawią się pęknięcia podczas chłodzenia natryskiem wodnym.

W większości sytuacji hartowanie prądami o wysokiej częstotliwości umożliwia zastąpienie stali stopowych tańszymi stalami węglowymi. Można to tłumaczyć tym, że takie zalety stali z dodatkami stopowymi, jak głęboka hartowność i mniejsze odkształcenia warstwy wierzchniej, tracą w przypadku niektórych wyrobów swoje znaczenie. Dzięki hartowaniu wysokiej częstotliwości metal staje się silniejszy, a jego odporność na zużycie wzrasta. W taki sam sposób jak stale węglowe stosuje się chrom, chrom-nikiel, chrom-krzem i wiele innych rodzajów stali o niskiej zawartości dodatków stopowych.

Zalety i wady metody

Zalety hartowania prądami o wysokiej częstotliwości:

w pełni automatyczny proces;
pracować z produktami w dowolnej formie;
brak sadzy;
minimalne odkształcenie;
zmienność głębokości utwardzonej powierzchni;
indywidualnie ustalane parametry utwardzonej warstwy.

Wśród wad są:

potrzeba stworzenia specjalnej cewki indukcyjnej dla różnych kształtów części;
trudności w nakładaniu się poziomów ogrzewania i chłodzenia;
wysoki koszt sprzętu.

Możliwość zastosowania hartowania prądem wysokiej częstotliwości w produkcji indywidualnej jest mało prawdopodobna, ale nie przepływ masy np. przy produkcji wałów korbowych, kół zębatych, tulei, wrzecion, wałów walcowanych na zimno itp. coraz powszechniejsze staje się utwardzanie powierzchni HDTV.