Способ управления индукционным нагревом деталей

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИХРЕСПУБЛИН Э 11 НИЯ ОПИСАН ГОСУДАРСТ 8 ЕИНЬ 9, КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТНРЬГП 4 Й К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЬС(21) 342481.5/22-02; кл18 с 1/42, 1974,3. Авторское Свидетельство СССРР 580232, кл. С 212 1/42, 1975.(54) (57) СПОСОБ. УПРАВЛЕНИЯ ИНДУС(ИОННЫИ НАГРЕВОИ ДЕТАЛЕЙ, преийущЕственно режущих кромок матриц разделительных щтампов под контурную закалкупо уровню тепловой энергии, поглощавмой деталью в процессе нагрева, о тл и ч а ю щ и. й с я темучтосс цельюповышения точности дозирования йагрева в области температур магнитных.превращений (точка Кюри), урОвеиьэнергии, поглощаемой деталью, определяют по значению магнитострикциоиной деформации деталии при его падении нагрев прекращают.Изобретение. относится к термической обработке металлов и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве, например, прй индукционном нагреве режущих кромок матриц разделительных штампов под контурную закалку..Известен способ управления индукционным нагревом штамповых матриц между индуктором и контуром рабочего окна матрицы порошка соли. Нагрев 10 .прекращают при достижении фиксируемой величины температуры плавления соли 13,.Недостатком данного способа является то, что при его осуществлении . (5 судят о количестве поглощаемой энергии деталью косвенным путем (по расплавлению соли). Это затрудняет контроль температуры детали при скоростном нагреве. 20Известен способ управления,индукционным нагревом деталей по достижении заданной величины тепловой энергии, выделяемой в детали Г 2).йедостаткау 4 И известного способа 25 являются сложность схемы дозирования нагрева,.отсутствие саморегулированйя поглощаемой энергии в зависимости от физических параметров детали и необходимость, в связи с этим, прог-. раммных систем регулирования режима. нагрева.Наиболее близким к изобретению является технический индукционный нагрев деталей, преимущественно рабочих .кромок матриц разделительных. 35 штампов по уровню тепловой энергии, с использованием индуктивной связи между индуктором и деталью, при осуществлении которого в качестве элемента индуктивной связи исполь зуют изменяющийся зазор между индуктором и деталью, а Нагрев отключают по достижении фиксируемой величиныэтого зазора31Способ основан на саморегулирова нии поглощения теловой энергии деталью в процессе нагрева в зависи" мости от ее физических параметров.Недостатком известного способа является то, что при изменении зазора между индуктором и деталью при достижении температуры магнитных превращений (при выходе из состояния равновесия) в системе индуктор-деталь вознйкают колебания, которые вносят значительную погрешность в показания датчика обратной связи. Кроме того, поскольку контроль осуществляется по механическим параметрам, система обладает инерционностью, эавнсящей от массы детали (или индуктора), 60 что снижает быстродействие си:темы дозирования нагрева и снижает его точность.Целью изобретения является повышение точности доэирования нагре ва в области температур магнитных.превращений (точка Кюри).Поставленная цель достигается тем,что согласно способу управления индукционным нагревом деталей по заданной энергии (тепловой), поглощаемой деталью в.процессе нагрева, уровень энергии, поглощаемой деталью,определяют по,значению магнитострик.ционной деформации детали и при егопадении нагрев прекращают,На чертеже изображена схема, поясняющая сущность .способа управленияиндукционным контурным нагревом подзакалку режущих кромок матриц разделительных штампов.Способ осуществляют следующимобразом.Над токопроводом 1 ленточного индуктора, помещенного в диэлектри-,ческую ванну 2 с охлаждающей жидкостью, размещают матрицу 3. на базовых опорах 4 Матрицу 3 совмещают .с,контуром токопровода 1 с обеспече"вйем заданного технологического зазора в системе индуктор - деталь.С противоположной стороны от зоны,предназначенной. длянагрева, наматрице 3 размещают пьезокерамичес"кую пластину 5 с обеспечением акустического контакта с телом матрицы.Поверхности пьезокерамической пластины 5 (электроды) подсоединяют кизмерительному прибору (например,Вольтметру), .имеющему обратную связьс блоком управления нагрева, Послеэтого индуктор с токопроводом 1подключают. к источнику токов. высокой частоты и.осуществляют нагреврежущей кромки рабочего отверстияматрицы 3. По показаниям вольтметрасудят о нагреве кромки и при падениизначения сигнала нагрев прекращают(или изменяют .режимы нагрева черезОбратную связь на блоке управлениянагревом)и производят охлаждение)калку).При размещения пьезокерамическогодатчйка на ферромагнитном теле, помещенном в переменном магнитномполе, в нем под воздействием механических колебаний .(Магнитострикционной деформации детали - в данном случае матрицы), возникает электрический заряд. Это обусловлено; прямымпьезоэлектрическим эффектом, При подключении датчика к вольтметру последний будет регистрировать электродвижущую силу. Ее значение зависитот уровня механических напряжений,создаваемых в пьезоэлектрическойпластине, те, в данном случае отуровня магнитострикционной деформации, объема матрицы над участком нагрева в контуре отверстия, В качествепьезокерамического датчика может использоваться пластина из пьезокерамики ЦТС РЬ(2 0 с 55 Т 1 щ )О1036770 Составитель Г, ДеминТехред й.Бабинец Корректор А. Повх Редактор Н. Джуган Заказ 5943/26 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5. Фияиал ППП1 Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Все магнитострикционныематериалы с уравновешиванйем посредством пручувствительны к изменению температу- . жин сжатия. Изменение зазора в прорыу а именнор их магнитные свойства цессе нагрева регистриравали с по- ,УменьшаютсЯ при повышении температу- мошью датчика линейных перемещений ры и полностью исчезают при темпера" (механотрона). Момент изменения эа 5.туре, соответствующей точке Кюри,ПРи: . вора сопоставляли с температурой на потере магнитных свойств отсутствует Рабочей кромке, измеряемой термопаи эффект магнитострикций, т.е. изме- .Рой. В процессе нагрева наблюдалось нение линейных и объемнйх размеров. отставание во временИ начала измене-. Следовательнов случае при нагреве ния зазора по отношению к моменту дорежущих кромок матрицы, например 10 стижения температуры магнитных превиз .стали УВА выше температуры точки . Ращений (изменение зазора появлялось Кюри (около 760 С) магнитострикци- при температуре, превышающей:темпеооииая деформация в объеме режущейратуру точки Кюри примерно на 50 фС). кромки стремится к нулю. В результа- Дополнительно к этому наблюдались те этого .уменьшается механичеСкое 15 вибрации образца матрицы с амплитунапряжение в пьеэокерамической дой +1,5 мм, что значительно усложпластине, что влечет за собой умень- няло процесс контроля и снижало его шение ее электрического заряда, Это , достоверность. падение регистрирует измерительныйПредлагаемый способ, ОбразЕц матприбор, нарпимер,: вольтметр и выдает о рицы размещали на базовых опорах с. сигнал на блок управления нагревом заданным технологическим зазором над например сигнал на прекрашение на- . ленточным индуктором. С рротивоположгрева (или нагрев прекращают по ре- : . ной стороны зоны нагрева на поверхзультатам визуального наблюдения за ности матрицы (см, чертеж) механичеспоказаниями прибора) . поскольку тем ким путем (или склейкой) крепили пьепература магнитных превращений для зокерамическую пластину ЦТС толщиной инструментальных углеродистых ста-. 1 мм, диаметром 8 мми подсоединяли лей находится в области закалочных . ее в электрическую цепь вольтметра.температур, то по снижению показаний Параллельно контролировали темцерату" прибора можно,:пРекращать нагрев и ру на режушей кромке посредством тер- проиэводить закалку матрицы. . ЗО.мопары.Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить инерционность . : В процессе нагрева в начальной стал управления по сравнению с механичес-. дии наблюдался сигнал на шкале вольт- кими перемещениями, повысить точность метра, равный 0,8 Ч, В момент достидозирования нагреваи упростить сис жения режущей кромкой температуры натемы управления индукционным нагре- грева, контролируемый термопарой, воме . . . соответствующей. значениям точки КюриПример. В лабораторных условиях . (л 760 ОС), наблюдалось падение пока- проводились сравнительные экспери- заний вольтметра до 0,4 Ч, т.е. на менты по предлагаемому способу и ба 50.зовому (известному).Проводили нагрев под закалку . Таким образом, экономический эфобразцов матриц. Разделительных штам-фект достигается за гтет повышения пов из стали увА. источник нагрева - качества термообработки путем повыше- ламповый генератор а частотой тока45 ния точности дозирования нагрева и 66 кГц. Индуктор - медная лента . за счет упрочнения системы Управлетолщиной 1,5 мм, шириной 15 ьм, выг- ния индукционным нагревом, нутая в соответствии с нагреваевым .Изобретение может быть эффективконтуром, но использовано в тех системах инБазовый вариант, Образец МатрицЫ дУкЦионного нагрева, где ограничен Размещали над ленточным индуктором доступ к контролируемой зоне нагрева,