Индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термообработку

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфез СфаетскихСфциаеистическииРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 281281 (21) 3373941/24-07 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 070383, Бюллетень М 9 9 Дата опубликования описания 070383:технологический институт машиностроецНи Производственное объединение "Новмашиностроительный завод" 1 Заявител 54) ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОД ТЕРМООБРАБОТКУ1520 30 Изобретение относится к термичес ,кой обработке изделий и может быть использовано для поверхностной непрерывно-последовательной закалки ТВЧ и магнитного отпуска длиниомериых валов различного назначения, например,сплошных и полых роликов рольгангов широкополосных станов холодной прокатки.Известны устройства для электро- термической обработки цилиндрических изделий, в которых осуществляют закалку и отпуск изделий с помощью индукционного нагрева и охлажденияводяным душем (.Ц, 2 .Однако известные устройства хотя и обеспечивают полный цикл термической обработки за один проход, но не в состоянии. обеспечить обработку иэделий различных типоразмеровНаиболее близким к, предлагаемому ,является индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термооб 1 работку, содержащий две соосно установленные многовитковые индукциоинциз катушки для закалки и магнитного отпуска, каждая из которых снабжена вторичным витком в виде токопроводящей втулки с разрезом по образующей 3 .Известный индуктор обеспечивает полный цикл нагрева разнотнпных изделий, обладает повышенной универ. сальностью. Кроме того, благодаря воздействию на зону -охлаждения переменного магнитного поля обеспечиваются мягкие режимы закалки, уменьшающие внутренние напряжения и коробленне изделий.Однако, как показали исследова" ния, при расширении номенклатуры изделий, в частности при увеличении диаметров обрабатываемых валов выше 100 мм, полезный технический эффект закалки в магнитном поле пониженной напряженностью существенно уменьшается. Объясняется зто тем, что с увеличением диаметра масса одновременно нагреваемого металла возрастает, следовательно, для отбора теплоты водой необходимо дополнительное время охлаждения, которое в известном устройстве можно обеспечить лишь путем удаления отпускного индуктора на большее расстояние от зоны закалки, что приво дит к значительному ослаблению там внешнего магнитного поля, а значити к росту в металле остаточных внут ренних напряженийЦель иэобоетения - повышение качества термообработки в широком диапазоне типоразмеров иэделий путем локального повышения напряженности магнитного поля.Поставленная цель достигается тем, что известный индуктор снабжен 1 окопроводящим кольцом, установлен ным между катушками соосно им и подвижно в направлении общей оси, внутреннее отверстие токопроводящей втулки катушки для магнитного отпуска выполнено в виде усеченного конуса, большее основание которого обращено к токопроводящему кольцу, и обе катушки включены последовательно-согласно.На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез. Устройство для электротермообработки изделий содержит механизм фик. - сации, выполненный в виде поддерживающих раздвижных роликов 1, 2 и механизм продольного перемещения (суппорт) 3.На суппорте 3 между роликами 1 и 2 соосно установлены индуктирующие многовитковые катушки 4 и 5 для закалки и магнитного отпуска с разрезными токопроводящими втулками б и 7. Между индуктирующими катушками размещено дополнительное токопроводящее кольцо 8, имеющее возможность осевого фиксированного перемещения с помощью винтового механизма 9. Вращение детали 10 с постоянной скоростью и передается от планшайбы 11 через оправку 12. Закалочный вкладыш б индуктирующей катушки 4 и дополнительное токопроводящее кольцо 8 снабжены отверстиями 13 и 14 для подвода воды на поверхность иэделия 10 при охлаждении. "Конец" индуктирующей катушки 4 соединен с "началом" индуктирующей катушки 5 шиной перемычкой 15, свободные выводы Н и К катушек 4 и 5 присоединяются через со=- ответствующую аппаратуру непосредственно к генератору ТВЧ. 1 О 15 20 25 30 40 45 50 55 60 65 Устройство работает следующим образом.В исходном положении суппорт 3 подводят к планшайбе 11 таким обра" эом, чтобы передний конец изделия 10 располагался в закалочной разрезной втулке б. Во все водоохлаждаемые элементы устройства, в том числе во втулку б и дополнительное кольцо 8, подают воду под давлением 4-5 атм. Изделие 10 приводится во вращение со скоростью М от план- шайбы 11, а в многовитковые катушки 4,5 включается переменный ток в результате чего происходит нагрев изделия во втулке б до эакалочной температуры. Затем включают продольное перемещение суппорта 3 с линейной скоростью ч. При этом индуктирующие катушки 4 и 5, их токопроводящие втулки б и 7, а также дополнительное кольцо 8 перемещаются вдоль поверхности изделия, осуществляя его непрерывно-последовательную,закалку и магнитный отпуск.Так как катушки 4 и 5 включены между собой последовательйо-согласно, то по ним течет один и тот же ток, которЫй вызывает в окружающем пространстве суммарное магнитное поле, замыкающееся внутри катушек по поверхности изделия 10. Благодаря наличию в катушках 4 и 5 разрезных токопроводящих втулок б и 7 суммарный магнитный поток вытесняется ищи в воздушный зазор между втулкой и иэделием. Причем его концентрация при постоянной величине тока в катушках целиком зависит от величины зазора. Следовательно, регулируя радиальную величину воздушного зазора "в свету" можно тем самым регулировать и напряженность магнитного поля, а значит и плотность вихревого тока в поверхностном слое изделия, что в свою очередь обуславливает изменение количества теплоты, вносимой током в металл, В частности, исполнение индуктирую-щей втулки 7 отпускной катушки 5в виде растянутого усеченного конуса обеспечивает непрерывное изменение напряженности магнитного поля .на поверхности изделия 10 в сторону повышения по мере уменьшения между ним и втулкой 7 величины радиального воздушного зазора. Причем максимум напряженности при такой форме индуктирующей втулки смещается от середины катушки 5 к ее краю на выходе из устройства. Если ввести во втулку 7 водяной душ 8 постоянной интенсивности и омывать им изделие 10, в котором совершаются аустенитно-мартенситные превращения, то при наличии магнитного поля повышающейся напряженности, а следовательно, и увеличивающейся в изделии добавочной теплоты, обес= печивается автоматическое замедление охлаждения, создаются мягкие режимы закалки, уменьшающие внутренние напряжения и деформацию. С другой стороны, при положении на зону закалки внешнего магнитного поля помимо теплового эффекта в металлев озникают магнитострикционные явления, которые упорядочивают про" текающий в нем процесс структурных превращений, что приводит к замедлению роста дефектов, а следовательно, к повышению механической1003387 Формула изобретения 7 Х 7 МЯ Ф ВНИИПИ Заказ 1594/48 Тираж 843 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 прочности при достаточно высоких значениях пластичности и вязкости.Чтобы обеспечить интенсификацию воздействия внешнего магнитного поля на иэделие 10 в момент возникновения аустенитно-мартенситных . превращений, в зоне с температурой точки Мн установлено дополнительное медное кольцо 8, которое работает следующим образом. Так как в пространстве между индуктирующими катушками 4 и 5 существует суммарное магнитное поле, то оно охваты,вает и кольцо 8. Индуктированная ЭДС вызывает в наружной поверхности кольца ток, который доходя до прорези, в силу закона непрерывности линий тока, замыкается по внутренней стороне. Однако внутренняя боковая поверхность кольца 8 меньше наружной, поэтому по ней протекает ток повышенной плотности, что приводит к росту концентрации магнитного поля. Таким образом, наличие токопрово. дящего кольца 4, которое имея механизм осевого перемещения 9 может быть установлено в зоне с температурой точки И, обеспечивает в ней повышение напряженности магнитного поля и тем самым создает дополнительную возможность высококачест- венной термомагнитной обработки цилиндрических иэделий большого диаметра. Индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термообработку,содержащий две соосно установленныемноговитковые индукционные катушкидля закалки и магнитного отпуска,каждая из которых снабжена вторичным витком в виде токопроводящейвтулки с разрезом по образующей,10 отличающийся тем, что,с целью повышения качества термообработки в широком диапазоне типоразмеров иэделий путем локального псвышения напряженности магнитного по 15 ля, индуктор снабжен токопроводящим кольцом, установленным междукатушками соосно им и подвижно внаправлении общей оси, внутреннееотверстие токопроводящей втулки катушки для магнитного отпуска выполнено в виде усеченного конуса,большее основание которого обращено к токопроводящему кольцу, и обекатушки включены последовательносогласно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 135887, кл. С 21 П 8/ОС, 1960.2. Авторское свидетельство СССРР 141169, кл. С 21 0 1/04, 1980.3. Авторское свидетельство СССРР 584552, кл. С 21 Р 1/12, 1975,