Способ закалки с нагревом твч

ИЭлф М. Ь - . ) Ъаы ОСУДДРС ВЕННЬИРТЕ ГПО ИЗОБРЕТЕНИЯЛ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР)и 1,:.,.:-,;.". Эк;г:;.та(и:. ,;,",Ожет бьть ис ." Ф;ОЛЬЗЭВВ,) г; .ЭЯЛИЧН. О" 13 ГЛЯХ МРЦНРНО- н-ения .",ремени нагрева уч:стков, не Восп"31 О 10 1 Аи Г О .. ГыГГ р5 К и зксплуатаоиы. Вс гь раООЗи пОВер:(ности Изобретение относится к индукционному на реву., в частно ти к спосоам термообрабогки с индукционным нагревом деталей с криьолин 8 йныи контуром Оабочих пОВерх ностей, воспоинимагощих различнь 8 наГрузки в ппоцессе эксплуатации. и может быть ИС 10 сьзодаго ДЛЯ акаЛКИ, лапРИМ 83, ПВЗОВ цилиндрич 8 ских кулачков токаоных инОГО- отиндельных автоматов, торцепазовых кулачков ткацких станкоВ и т,д.Цель изобретения - ГОвыц.ение произВодительности закалки путем уменьшения; ДУХ.ф ООВмм г)- у-сл накл -;.;" индукторэ к г 1 лоскостиГерпен,.:.ихулг р",5 й напра Зле:- 1 О движения,го,з . - 11г :, ди, И,4 уль я Дриме: - О,э ипульсного режима для нареваУЧВ С". Не .ОС;ОИП,МаОЩИХ ОСНОВНЫ 8 НаГрузки 3 пооце се э:,СГлуатацыи, позволяетсОду - ; "пс.:. ,;д:;-грьв 4 и и време.1; нагоева учгков, не воспринима(ощи;: ос овные наГрузки при эксплуатации,йа .Иг,Схематично изображено устройст:;о для ОсуЩествления способа; на фиг. 2 - . расчетная схема; нэ фиг, 3 - развертка г раиля г:аза кулачка; на фиг. 4 - схема Обработанной поаерхно"ти по предлаГа 8- мому,. и ., с .,бУс 1:;.йство, реализуОьцее данный способ 1 иг. ". 1, состоит из приводаьраЩения ОбрабатьВаемого изделия кугачка 2, копира 3., ко,аЧдоаппарата 4, вьсокочастотногогенератора 5, индуктора б с магни-.опроводом 7.Способ нагрева осуществляют следующим образом,Индуктор б с магнитопроводом 7 подводят к профилю кулачка 2, подлежащему эакз 1 ке, включают одновременно привод 1 вращения изделия и питание индуктора от высокочастотного генератора 5, Режим работы высокочастогного генератора и привода Врз щения кулачка уста нзвл и ВЭ 8 т командозппзрат 4 так, что при нзхожц 8 нии индуктора б нз участке поверхнос-и кулачка, Воспринимающем основную нагрузку в процессе эксплуатации (переходные участки профиля), командоаппарат 4, получая сиГНЗЛ с копиОЭ 3, Выдает упрзвля 1 ощие воздействия одновременно на высокочастотный Генераор 5 включая непрерывнци Оежим Оаботы и нз ппивоц 1 возще,ия который устанавливает тебуемл частоту врзшения кулачка 2. При пеоеходе индуктора б на цчастск гговерхности г.рофиля кулачка, который не испытывает большой нагрузки в процессе зксплуатации (участки профиля с постоянным радиусом кривизны), :.; Копирз 3 поступает сигнал в ксмзндозппз,зт 4, которьй выдает новь 8 уг равляющие воздействия на генератор 5, вклэчая импульсный р 8 жим работы индукторз б, и на привод 1 вращения, который уве;ичивает частоту Вращения изделия 2 до ребуемого значения, После обработки всей рабочей поверхности изделия командоаппзоа г 4 вы,дает сигнал на отключение вь 1 сокочзстотно-о генргзторз 5 и привопа 1 Врзшдния-гормула для пределения часготы следования импульсов получена расчетным гутем, Рассмотрим схему (фиг, 2), на которой пок 1 эзчц гоп;ения ин лук орнд профи лд обрабатываемой поверхности иэделия в оазличнь 18 моменты времени импульсного р 8 ЖИМЗ,По окончании непрерывно-псследовзтельного нагрева участка профиля иэделия (наиболее нагруженного при работе иэделия участка профиля) включается импульсный режим нагрева и поверхность профиля начинает перемещаться относительно индуктора со скоростью К Если, например, индуктор в КЭКОЙ-то мОмент Времени занимал положение А на профиле и в этот момент Включился импульс НЭГревз, тО В момент окончания его действия индуктор ззнима 8 т уже пОлОжение А 1, дОполнитель 1НО проГрев зОну шириной С 1 С (В плОскОсти, совпадающей с направлением перемещения поверхности д 8 тали), равную по Величине Уй). Общая ширина зоны, подвергнутая нагреву от действия одного импульса (в тойже плоскости), составляетОС 1=-(В/соз р)+Ч Г 4,Импульсный режим работы предусмат 5 ривает наличие на обрабатываемой поверхности так называемой зоны перекрытия а,т,е, эоны, которая подвергается двойному(поворотному) нагреву, что необходимо дляобеспечения надежного прогрева всей по 10 верхности. Эта зона образуется наложением двух положений ин 1 дуктора: в концеочередного импульса (А 1 ) и начале следующего за ним (А 2), С учетом этого шириназоны (или путь), которая подвергается за 15 калке между началом двух соседних импульсов, равнаЬ Ь - аОО 2 = -- +Что +Чтц (1)соз р соз рЧастота следования импульсов при на 20 греве какого-то фиксированного участкаповерхности длинойза время т, опреде=ляетсяи(2)то25 где п - количество импульсов на участкеповерхности длиной ;7 - время обработки участка поверхности детали длиной ,С одной стороны длинуэтого участка30 поверхности можно выразить как Ч г а сдругой стороны, с учетом выражения (1), каки 1(В-а)/соз у+В Г,1 . Приравняв обе части,получимЧ Го =п(В-а)/соз р+ЧГ 4. (3)Подставляя значение и после преобразования (2) в равенство (3), получимЬ - а/Го - То( +Гп)соз роткуда окончательно40 1Ь - а +Ч созеП р и м е р, Реализация данного способаосуществлялась при закалке стенок паза цилиндрического пазового кулачка ткацкогостанка, изготовленного иэ стали 40 х, развертка профиля которого представлена нафиГ. 3,Ширина и глубина паза кулачка равны50 20 мм, диаметр - 90 мм. Исходя из того, чторабочая поверхность профиля кулачков наразличных участках воспринимает разнуюпо величине нагрузку в процессе эксплуатации, а следовательно, требования к качествуповерхностного слоя профиля на различныхучастках неодинаковы. развертку профилякулачка можно разбить на два участка: участок АВ, воспринимающий основную нагрузку в процессе эксплуатации, а участокВ СА, который воспринимает в процессе эксплуатации значительно меньшую по величине нагрузку, С связи с этим участок АВрабочей поверхности подвергают непрерывно-последовательному нагреву, обеспечивающему равномерно закаленныйповерхностный слой(фиг,4), а участок ВСА(фиг. 3) - импульсному режиму нагрева, прикотором на профиле наблюдается чередование закаленных(фиг, 4) и отпущенных10зон, Для обеспечения глубины закаленного слоя 0,8 мм обработка тяжелонагруженного участка профиля велась с удельноймощностью непрерывно-последовательного нагрева 1,5 кВт/см и скоростью перемегщения поверхности профиля относительноикдуктора 10 мм/с. При импульсном режиме нагрева удельная мощность составляла10 кВт/см, а скооость перемещения повергхности - 25 мм/с. 20Повышение удельной мощности при импульсном режиме нагрева возможно из-закратковременности процесса,Икдуктор выполнен из медной трубкидиаметром 6 мм в виде петли шириной 18 25мм с активным проводом прямоугольнОгосечения длиной 50 мм и шириной 6 мм иоснащен Н-образным магнитопроаодом, изготовленным из феррита марки М 2000 НМ,Активный провод индуктора развернут под 30углом 300 к плоскости, перпендикулярнойнаправлению движения,Исходя из режимов обработки и размеров активного провода индуктора, частотаследования импульсов при импульсном режиме кагрева составляла1Ь - аЧ сов р д1- 3,2 Гц,40- 025 соз 30Величина зоны перекрытия а (фиг, 4)выбирается в зависимости от требований ккачеству поверхностного слоя профиля паза 45кулачка, Она влияет на величину зоны отпуска. С целью устранения участков, не подвергнутых закалке, и уменьшения зоныотпуска величина а была принята равной 1,5мм. Время действия импульса т, =0,1 с.Реализация предлагаемого способаосуществлялась на модернизированномстанке модели НЙГ. Модернизация заключалэсь в разработке механизма крепления индуктора на инструментальном 55шпинделе и подключении командоаппарата4 (фиг. 1) к кинематике станка, В командоаппарат входит путевой выключатель типаВПК 1110, путевой переключатель типа ВК 211 Б и гекератор сигналов специальной формы типа Тбсо схемой переключения режима работы высокочастотного генератора 5. В качестве источника питания индуктора использовался генератор модели ВЧ Г-60/0,44. Закалка боковых поверхностей паза кулачка осуществлялась на 2/3 глубины паза по траектории САВС,фиг. 3),Цикл обработки производят следующим образомОбрабатываемый кулачок 2 (фиг. 1) устанзьливают и закрепляют на планшайбе станка. Икдуктор 6 с магнитопроаодом 7 Вводят В паз кулачка с зазором между зктиВ- ным проводом индуктора и боковой стенкой паза, равным 1 мм, Затем включают питание комакдоаппарата 4, При этом путевой переключатель, находящийся В комдкдОзппарзте, воспринимая сигнал с копира 3, выдает управляющее воздействие (минуя гекератор сигналов специальной формы) на генератор 5, включая непрерывный режим его работы, и на привод 1 вращения, который устанавливает требуемую частоту вращения кулачка 2, При этом кинематикой станка совместно со следящим устройством (которым снабжена данная модель станка) обеспечивается линейная скорость перемещения обоабатыааемой поверхности криволинейного участка профиля АВ (фиг, 3), равная 10 мм/с. Длина этого участка составляет 105 мм (при общей длине обрабатываемой поверхности, равной 317 мм), а время обработки в непрерывно-последовательном режиме - 10.5 с, При данном режиме обработки индуктор находится постоянно под нагрузкой, что вызываетзначительный нагрев магнитопровода и неблагоприятно сказывается на его стойкости. По окончании нагрева участка АВ, когда индуктор б (фиг. 1) переходит на участок профиля ВСА (фиг. 3), с копира 3 (фиг, 1) поступает новый сигнал на путевой переключатель и командоаппарат 4 выдает новое управляющее воздействие на привод 1 вращения изделия 2, увеличивая частоту вращения последнего. При этом кинематикой станка обеспечивается линейная скорость перемещения поверхности профиля, равной 25 мм/с. Кроме того, командоаппарат 4 через генератор сигналов специальной формы передает управляющее воздействие на высокочастотный генератор 5, устанавливая импульсный режим его работы. ВЧГ начинает работать с частотой следования импульсов, равной 3,2 Гц, и длительностью их следования 0,1 с. При таком режиме работы индуктор находится периодически под нагрузкой (длительностью 0,1 с) и без нагрузки (длительностью "0,21 с), что благоприятносказывается на охлаждении магнитопровода 7, а следовательно, и на его стойкости,По завершении цикла нагрева всего профиля кулачка 2 копир 3 воздействует ка путевой выключатель, и происходит отключение питания командоаппарата 4, Цикл обработки окончен. Время обработки паза данного типоразмера кулачка по предлагаемому способу составляет 19 с, а по известному (при постоянной линейной скорости перемещения обрабатываемой поверхности, равной 10 мм/с) - 32 с,Охлаждение нагретой поверхности осуществляется за счет быстрого отвода тепла из зоны нагрева в нижележащие слои изделия. Причем твердость поверхностного слоя при импульском нагреве на закаленных участках профиля составляет НВС 60 и на 2-4 единицы выше, чем при непрерывно-последовательном нагреве (НВС 5658). Это объясняется тем, что в импульсном режиме время нагрева поверхности составляет 0,1 с, а удельная мощность - 1, кВт/см, что2 благоприятно сказывается на формировании мелкодисперсной структуры закалки. Твердость же на участках, подвергнутых отпуску, равна НВС 45, Однако из-за расположения отпущенных участков под углом к плоскости, перпендикулярной направлению движения (фиг, 4), при эксплуатации кулачка на них приходится менее 50 нагрузки ролика (остальная часть нагрузки приходится на нормально закаленную поверхность), вследствие чего износ этих участков снижается.Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет существенно повысить производительность закалки (для приведенного типоразмера кулачка ткацкого станка, например, в 1,7 раза) за счет сокращения времени нагрева участков, не воспринимающих основные нагрузки, и повысить срок службы икдуктора, так как по предлагаемому способу. при работе в импульсном режиме индуктор периодически находится под нагрузкой и без 5 нагрузки (в примере соответственно 0,1 и0,21 с), что благоприятно сказывается на охлаждении магнитопровода, а следовательно, и повышении срока службы индуктора.10Формула изобретения Способ закалки с нагревом ТВЧ по замкнутому контуру рабочих поверхностей, преимущественно воспринимающих раз личные нагрузки в процессе эксплуатации,включающий нагрев поверхности изделия индуктором, расположенным под углом 15- 450 к плоскости изделия при перемещении изделия относительно индуктора, и охлаж дение,отл ича ющийс ятем,что,сцельюповышения производительности закалки путем уменьшения времени нагрева участков, не воспринимающих основные нагрузки при эксплуатации, часть поверхности 25 изделий, не воспринимающую основные нагрузки, нагревают импульсно с частотой импульсов, определяемой по формуле1Ь - а +30 ч соэ сргде 1 - частота импульсов, Гц;Ч - ликейная скорость перемещения нагреваемой поверхности относительно индуктора, мм/с:35 Ь - ширина активной части индуктора,мм;а - ширина эоны перекрытия соседнихзон обработки,мм;р- угол наклона икдуктора к плоскости 40 обрабатываемого изделия, град.;т - время действия импульса, с, 1682359фц о Составитель Г, СафроноваТехред М,Моргентал еда ктор оррек пл етро Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,аказ 1748 Тираж 4 Об Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., 4/5