Режим выполнения высокочастотной закалки

Установки для нагрева изделий токами высокой частоты снабжаются машинными или ламповыми генераторами. Из числа установок, применяемых в промышленности, хорошие качества показали установки с ламповыми генераторами; типа Л-60 (конструкции М.Г. Лозинского) и 08 (конструкции Б.Н. Орлова), работающие с частотой тока 300 кгц. Эти установки являются компактными; установка 08 смонтирована, например, в виде железного шкафа размерами: высота 2100 мм, ширина 1350 мм и глубина без бака 1400 мм. Подобная установка, ввиду ее небольших размеров, может быть доставлена на завод в настроенном виде и с наладкой. На фиг. 103 дан общий вид установки. Она работает от тока напряжением 220 или 380 в.

Ток пропускается через специальный индуктор (нагревающую катушку), окружающий нагреваемое изделие. Поверхность индуктора, обращенная к изделию, должна соответствовать контуру изделия. Поэтому для каждого типа и размера инструмента необходимо изготовлять специальный индуктор, монтируемый в установке перед закалкой соответствующей партии инструмента.

Нагретое изделие охлаждают после выключения тока при помощи спреера, подающего охлаждающую жидкость (воду или эмульсию) в виде душа, обрызгивающего изделие со всех сторон. Часто спреер соединяют в одном устройстве с индуктором; в этом случае жидкость поступает из отверстий, сделанных на внутренней поверхности индуктора. Можно также охлаждать изделие в баке с водой или эмульсией, устанавливаемом ниже индуктора; после выключения тока и прекращения нагрева изделие при помощи простого приспособления падает из индуктора в бак.

Измерение температур нагрева наиболее точно и надежно производится с помощью фотоэлемента, монтируемого вместе с пирометром в схему генератора.

При отсутствии фотоэлемента допустимо применение оптического пирометра; его устанавливают на штативе так, чтобы линия от очка индуктора на нагретое место изделия проходила через вершину нити. Накал нити пирометра, отвечающий требуемой температуре нагрева, устанавливается заранее. Способ измерения температур, с помощью пирометра непригоден при нагреве легированной и углеродистой стали в печи или в ванне, но позволяет регулировать процесс при высокочастотной закалке, поскольку этот способ обработки допускает нагрев стали в более широком интервале температур.

И.Н. Кидин указывает, что при замере температур с помощью оптического пирометра не следует совмещать индуктор в одном устройстве со спреером, так как в этом случае затрудняется измерение температур нагрева. Поэтому при закалке инструментальной стали и контроле температур оптическим пирометром целесообразно устанавливать спреер отдельно от индуктора, но однако максимально близко к нему, для того, чтобы уменьшить продолжительность прохождения нагретого инструмента от индуктора к спрееру. Этим путем и проверочным микроанализом устанавливают продолжительность нагрева каждого типа и размера инструмента.

В промышленности применяют два способа высокочастотной закалки.

1. Одновременная закалка, при которой сразу нагревается вся поверхность изделия, подлежащая закалке; зазор между индуктором и деталью должен быть минимальным. Это условие требует очень точной установки детали в индукторе, так как незначительный перекос или неточность в установке приводят к неоднородному нагреву различных плоскостей детали и к получению закаленного слоя, неравномерного по глубине. Применение одновременного нагрева требует большой мощности питающего генератора и является рациональным при обработке массовых партий однотипного инструмента.

2. Последовательная закалка, при которой одновременно нагреваются только отдельные участки изделия; оно последовательно перемещается в зоне действия нагревающего индуктора, а нагретые участки немедленно передвигаются в зону охлаждения. Применение способа последовательной закалки позволяет получить закаленный слой равномерной толщины вдоль всего изделия. Скорость перемещения изделия в зависимости от требуемой толщины закаленного слоя принимается от 0,5 до 15 мм/сек. Мощность установки для последовательной закалки требуется меньше, чем для одновременной закалки.

В настоящее время в промышленности более широко применяется способ последовательной закалки. Этот способ позволяет также производить местную закалку, т. е. закалку отдельных участков изделия.

Температура нагрева токами высокой частоты инструмента, изготовленного из углеродистой стали У10, У12 или из легированной стали ХВГ, 9ХВГ, X, 9ХС, составляет 830—900°.

Продолжительность нагрева, исчисляемая с момента включения тока до его выключения, определяется для каждого типа и размера инструмента в зависимости от требуемой толщины закаленного слоя, частоты тока, а при способе последовательной закалки — также в зависимости от длины или поверхности изделия. Один из заводов производит закалку метчиков, изготовленных из стали У12 по способу одновременной закалки, на установке типа Л-60 с частотой тока 300 кгц. Температура нагрева метчиков принята 840°, а продолжительность выдержки установлена: метчиков диаметром 12 мм в течение 2 сек., метчиков диаметром 25 мм в течение 6—7 сек. и крупных метчиков диаметром 50 мм в течение 10 сек. Такой режим закалки дает толщину закаленного слоя, исчисляемую от паза метчика к его середине, соответственно: 0,7 мм, 1,5—2 мм и 4—5 мм.

Отпуск инструмента производят по обычному режиму, установленному для инструмента, нагревавшегося в печи или в ванне, но при необходимости сохранения более высокой твердости температуру нагрева при отпуске понижают на 20—30°.