Закалка токами высокой частоты.
Высокая твердость поверхности деталей при сохранении вязкой и прочной сердцевины достигается методом поверхностной закалки. Закалка при индукционном нагреве токами высокой частоты основан на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного электрического тока через замкнутый токопроводящий контур возникает переменное магнитное поле. Этот контур называется индуктором, представляющим собой несколько витков медной трубки. Если поместить в переменное магнитное поле обрабатываемую деталь, то в ней индуцируется электрический ток той же частоты, что и ток в индукторе. В поверхностном слое изделия, помещенного в индуктор, возникают вихревые токи, вызывающие нагрев металла.
Особенностью нагрева ТВЧ является то, что индуктируемые в стали вихревые токи распределяются по сечению детали не равномерно, а оттесняются к поверхности. Неравномерное распределение вихревых токов приводит к неравномерному ее нагреву: поверхностные слои очень быстро нагреваются до высоких температур, а сердцевина или совсем не нагревается или нагревается незначительно благодаря теплопроводности стали.
Основные параметры обработки:нагреваемый слой, форма и размер детали с тем, чтобы получить высокое качество поверхностной закалки и экономно использовать электрическую энергию высокочастотных установок, медные индукторы.
Закалка ТВЧ в основном производится одновременным и непрерывно-последовательным способами. При одновременном способе закаливаемая деталь вращается внутри неподвижного индуктора, ширина которого равна закаливаемому участку. При непрерывно-последовательном способе деталь неподвижна, а вдоль нее перемещается индуктор. В этом случае проипоследовательный нагреве закаливаемого участка детали, после чего участок попадает под струю воды душирующего устройства, расположенного на некотором расстоянии от индуктора.Микроструктура закаленного слоя представляет собой мелкоигольчатый мартенсит.Твердость поверхностного слоя деталей, закаленных при нагреве ТВЧ, получается на 3-4 единицы HRC выше, чем твердость при обычной объемной закалке.Для повышения прочности сердцевины детали перед закалкой ТВЧ подвергают улучшению или нормализации.Применение нагрева ТВЧ для поверхностной закалки машинных деталей и инструмента позволяет резко сократить продолжительность технологического процесса термической обработки.
Среды для охлаждения.
На МТЗ в качестве охлаждающей жидкости при закалке используются вода и масло.
Требования к средам:охлаждение в интервале температур минимальной устойчивости аустенита — 650—550°С ;охлаждение с умеренной скоростью в интервале температур мартенситного превращения — 300—200°С.
В первый период, в интервале температур 800—400°С, вода охлаждает со скоростью примерно 200°С/с. Этого вполне достаточно, чтобы предотвратить распад аустенита в углеродистой стали и обеспечить закалку. Во второй период, в интервале температур 400—100°С, скорость охлаждения в воде резко возрастает (до 400— 800°С/с), что увеличивает напряжения.
При закалке в масле скорость охлаждения получается значительно меньшая, чем в воде. В первый период, при температуре 650—550°С, масло охлаждает со скоростью примерно в 6 раз меньшей, чем циркулирующая вода. Этого уже недостаточно для закалки углеродистых сталей, но вполне подходит для легированных. Зато во второй период, при температуре 200°С, скорость охлаждения в масле в 28 раз ниже, чем в воде. Это значительно уменьшает закалочные напряжения и опасность образования трещин. Такое преимущество масла позволяет закаливать в нем крупные детали сложной формы, не опасаясь возникновения трещин.На МТЗ ТРАНСМАШ для охлаждения применяются ванны с водой и с маслом.