Индукционный нагрев под термообработку

Индукционной поверхностной закалке подвергают трущиеся поверхности стальных деталей для уменьшения их износа при эксплуатации. Поверхностную закалку проводят для увеличения твердости в поверхностном слое до значения 56–62 HRC по шкале А в зависимости от технологических требований.

Индукционная поверхностная закалка заключается в интенсивном нагреве поверхностного слоя детали из стали или чугуна током высокой или средней частоты до температур выше точки магнитных превращений и в быстром охлаждении нагретого слоя в водяной, масляной или (для некоторых марок сталей) воздушной среде.

Преимуществом индукционной закалки является ускорение процесса термообработки в десятки раз по сравнению с печным сквозным нагревом (в газовых печах, печах сопротивления, соляных ваннах и др.) благодаря большой концентрации энергии именно в слое определенной глубины и длины, подлежащем упрочнению.

По конструкции закалочного устройства и способу подачи охлаждающей жидкости различают в основном два способа индукционной поверхности закалки – одновременную и непрерывно-последовательную.

Одновременная закалка заключается в одновременном нагреве всей закаливаемой поверхности детали или отдельного ее участка до закалочной температуры и затем – одновременном охлаждении нагретой поверхности охлаждающей жидкостью. Обычно охлаждающую воду подают через отверстия в активном витке (рис. 2.57, а, б) индуктора после выдержки времени нагрева, в течение которой происходит разогрев поверхности детали. При использовании масла в качестве охлаждающей среды деталь после нагрева сбрасывают в масляный бак.

Рис. 2.57. Виды поверхностной закалки:

а – одновременная, б – поочередная; 1 – деталь; 2 – индуктор

Непрерывно-последовательная закалка заключается в последовательном нагреве и охлаждении поверхности детали при поступательном ее движении относительно индуктора (или индуктора относительно детали) при необходимости закалки поверхности большой

площади и сравнительно небольшой мощности источника питания.

Виды поверхностной закалки представлены на рис. 2.57.

Электрооборудование индукционных тигельных печей.

Индукционные тигельные печи емкостью более 2 т и мощностью свыше 1000 кВт питаются от трехфазных по­нижающих трансформаторов с регулированием вторич­ного напряжения под нагрузкой, подключаемых к высо­ковольтной сети промышленной частоты. Печи выполня­ют однофазными, и для обеспечения равномерной на­грузки фаз сети в цепь вторичного напряжения подклю­чают симметрирующее устройство, состоящее из реакто­ра L с регулированием индуктивности методом измене­ния воздушного зазора в магнитной цепи и конденсатор­ной батареи С_с, подключаемых с индуктором по схеме треугольника (см. АРИС на рис. 2.57). Силовые транс­форматоры мощностью 1000, 2500 и 6300 кВ-А имеют 9—23 ступени вторичного напряжения с автоматическим регулированием мощности на желаемом уровне.

Печи меньших емкости и мощности питаются от одно­фазных трансформаторов мощностью 400—2500 кВ-А; при потребляемой мощности свыше 1000 кВт также уста­навливают симметрирующие устройства, но на стороне ВН силового трансформатора.

При меньшей мощности печи и питании от высоко­вольтной сети 6 или 10 кВ можно отказаться от симметрирующего устройства, если колебания

Рис. 2.58. Схема питания индукционной тигельной печи от силового трансформатора ПТ с симметрирующим устройством и регулятором режима печи.
псн —переключатель ступеней напряжения; С_с — симметрирующая емкость;
L — реактор симметрирующего устройства; С-С_n _ компенсирующая конден-
саторная батарея; и— индуктор печн; арис— регулятор симметрирующего
устройства; арир—регулятор режима.; 1K – NK— контакторы управления
емкостью батареи c₁ – c_n; tt1, tт2 – трансформаторы тока.

напряжения при включении и выключении печи будут находиться в допу­стимых пределах. На рис. 2.58. приведена схема питания печи промышленной частоты. Печи снабжаются регуля­торами электрического режима АРИР, которые в задан­ных пределах обеспечивают поддержание напряжения, мощности Р_п и cosφ_n путем изменения числа ступеней напряжения силового трансформатора и подключения дополнительных секций конденсаторной батареи. Регуля­торы и измерительная аппаратура размещены в шкафах управления.
На рис. 2.59. приведена примерная планировка раз­мещения основного электрооборудования печи промыш­ленной частоты. Для уменьшения потерь от контурных токов компенсирующую конденсаторную батарею распо­лагают вблизи печи или под рабочей площадкой. Сило­вой трансформатор и реактор симметрирующего устрой­ства размещают в отдельной камере. В воротах этой ка­меры предусматривают жалюзи для притока холодного воздуха. Помещение конденсаторной батареи также име­ет приточно-вытяжную вентиляцию с фильтрацией воздуха. Маслонапорная установка размещена под печью, а пульт наклона печи — в непосредственной бли­зости от сливного носка печи для удобства наблюдения за разливом металла.

Печи малой и средней емкости питаются от машин­ных или тиристорных преобразователей частоты. Преоб­разователи представляют