هناك طريقتان للتسخين التعريفي بالتبريد عالي التردد: الأولى هي التسخين والتبريد المتزامن ، أي أن سطح قطعة العمل التي تحتاج إلى التبريد يتم تسخينها في نفس الوقت ، متبوعة بتبريد حاد ؛ والثاني هو التبريد المتسلسل ، أي بالتسخين التعريفي لجزء صغير من سطح قطعة العمل ، بينما يتم نقل قطعة العمل من أعلى إلى أسفل بحيث يتم تسخين السطح وتبريده على التوالي.
في إنتاج الأجزاء متعددة الأصناف والدُفعات الصغيرة ، قد تحتاج المواد المختلفة إلى استخدام وسط تبريد مختلف ، لذلك يتم اعتماد طريقة التبريد للتسخين المتزامن في الغالب. إذا كانت الأجزاء ذات المساحات الكبيرة للتبريد محدودة بسبب قوة المعدات وعوامل أخرى ، فيُعتبر التسخين المستمر للتبريد.
1. تسقية السطح بالتردد العالي للفتحة الداخلية لقطع الشغل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic
(1) صعوبات المعالجة
إن التبريد السطحي عالي التردد للفتحة الداخلية لقطعة الشغل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic يعتمد طريقة التسخين المتزامن ، وتكمن صعوبة المعالجة في إخماد مادة الفولاذ المقاوم للصدأ وسطح الفتحة الداخلية.
في عملية التسخين بالحث عالي التردد ، عندما تتجاوز درجة الحرارة نقطة إزالة المغناطيسية للمادة (درجة حرارة نقطة إزالة مغنطة الحديد والصلب هي بشكل عام 700 ~ 800) ، تنخفض قدرة الحث الكهرومغناطيسي للمادة ، وتنخفض سرعة التسخين عدة مرات ، مما يجعل التسخين أكثر صعوبة. ودرجة حرارة المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ مرتفعة ، تزيد عن 1000 درجة مئوية ، ويكون التسخين لدرجة حرارة التبريد للمادة أكثر صعوبة. من ناحية أخرى ، نظرًا لارتفاع درجة حرارة المعالجة الحرارية ، بالقرب من نقطة انصهار المادة ، على الرغم من انخفاض سرعة التسخين فوق فقدان النقطة المغناطيسية ، فإن سرعة التسخين لا تزال أسرع من المعالجة الحرارية التقليدية ، ويصعب التحكم ، هناك خطر ارتفاع درجة حرارة السطح وانصهار الأجزاء.
التأثير الحلقي هو أحد التأثيرات الثلاثة الرئيسية للتسخين التعريفي وهو أيضًا سبب صعوبة تسخين الفتحة الداخلية. عندما يتم تسخين قطعة العمل بواسطة ملف الحث ، فإن التيار الذي يمر عبر ملف الحث يتركز على السطح الداخلي لملف الحث. عند تسخين السطح الخارجي لقطعة العمل ، يجب أن يكون السطح الداخلي للملف التعريفي متناسبًا مع السطح الخارجي لقطعة العمل ، مما يؤدي إلى تسخين قطعة العمل ، أثناء تسخين سطح الفتحة الداخلية لقطعة العمل ، الاتجاه معاكس تمامًا ، مما سيقلل بشكل كبير من الكفاءة الكهربائية للمحث ولا يؤدي إلى تسخين قطعة العمل. علاوة على ذلك ، عندما يتم تنفيذ التبريد التعريفي للفتحة الداخلية ، يكون سطح التسخين داخل قطعة العمل ، لذلك ليس من السهل على المشغل أن يراقب مباشرة من الخارج ، مما يزيد من صعوبة التشغيل إلى حد معين.
يتطلب المحمل الكروي لبعض المنتجات تبريدًا كرويًا sf28mm ، المادة عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ martensite 20Cr13 ، تتطلب صلابة التبريد 35 ~ 45HRC بالإضافة إلى صعوبات التسخين المذكورة أعلاه ، يكون سطح التسخين لقطعة العمل كرويًا بدلاً من مستقيم من خلال الفتحة الداخلية ، مما سيؤدي حتما إلى زيادة الفجوة بين المستشعر وسطح تسخين قطعة العمل ، مما يقلل بشكل أكبر من الكفاءة الكهربائية. من أجل التغلب على التأثير السلبي للتأثير الحلقي على تسخين قطعة العمل ، يتم ضبط الموصلية المغناطيسية على المحرِّض لتغيير توزيع المجال المغناطيسي وإجبار اتجاه التدفق الكهربائي ليكون قريبًا من التوزيع السطحي لقطعة العمل المراد تسخينها ، وذلك لتحسين تأثير التسخين. ومع ذلك ، فإن الفتحة الداخلية لقطعة العمل صغيرة ، وبالتالي تتم إزالة مسافة الفجوة بين المستشعر وقطعة العمل وحجم المستشعر نفسه. القطر الداخلي لجهاز الاستشعار أقل من 13 مم ، لذلك لا يمكن تجهيزه بجسم موصل مغناطيسي. لا يمكن إجراء التبريد التعريفي لقطع العمل إلا عن طريق تحسين معلمات العملية وتحسين عملية الشفاء لزيادة قدرة المعدات إلى الحد الأقصى.
(2) مخطط عملية التبريد
يتضمن مخطط عملية التبريد وقت التسخين ودرجة حرارة التبريد ووسط التبريد.
يعتقد الكثير من الناس أن تصلب الحث عالي التردد ينتمي إلى التسخين الفوري ، والذي يمكن أن يصل إلى درجة حرارة التبريد في بضع ثوانٍ فقط. هذا الفهم يعكس الوضع العام ، لكنه ليس شاملاً. في بعض الحالات ، ستكون سرعة التسخين أبطأ ، وفي بعض الحالات الخاصة ، يمكن أن يؤدي تقليل خرج الجهد والوسائل الأخرى لإبطاء سرعة تسخين الأجزاء إلى تلبية احتياجات بعض قطع العمل الخاصة أو المتطلبات الفنية الخاصة. بالنسبة لقطعة العمل ، نظرًا لوجود العديد من العوامل المعاكسة ، فإن التسخين السريع ليس واقعيًا ، مع الأخذ في الاعتبار الحاجة إلى تغيير درجة الحرارة المرئية ومنع ارتفاع درجة الحرارة أو حتى ظاهرة ذوبان السطح ، من أجل ضمان جودة التبريد ، يجب أن تستند إلى تسخين أبطأ معدل. إذا كانت سرعة التسخين بطيئة جدًا ، فستفقد مزايا التبريد السطحي ، وستكون طبقة التصلب كبيرة جدًا بسبب التوصيل الحراري. تدل الممارسة على أنه من الأنسب التحكم في وقت تسخين قطعة العمل في غضون 2.5 ~ 3 دقيقة.
يجب تحديد درجة حرارة التبريد لقطعة العمل وفقًا لنوع الفولاذ والهيكل الأصلي وسرعة التسخين في منطقة تغيير الطور. في ظل ظروف معينة لنوع الفولاذ والهيكل الأصلي ، يتم تحديد درجة حرارة التبريد بشكل أساسي بواسطة سرعة التسخين. كلما زادت سرعة التسخين ، زادت درجة حرارة التبريد المطلوبة. سرعة التسخين بالتبريد عالية التردد أعلى بكثير من المعالجة الحرارية التقليدية ، وبالتالي فإن درجة حرارة التبريد عالية التردد أعلى بشكل عام من المعالجة الحرارية التقليدية. هناك العديد من الصعوبات في تسخين المحامل الكروية لأسباب مختلفة ، ويجب ألا تكون درجة حرارة التبريد مرتفعة للغاية. كلما ارتفعت درجة حرارة التبريد ، زادت صعوبة تحقيقها ، وهو أيضًا أحد أسباب اختيار سرعة تسخين أبطأ. على الرغم من اختيار معدل التسخين الأبطأ ، إلا أنه لا يزال سريعًا في التسخين. بالنظر إلى معدل التسخين الأبطأ ، يعني أن وقت التهيئة أطول من وقت التسخين السريع. بعد التحليل الشامل للعديد من العوامل ، يجب أن تكون درجة حرارة التبريد مساوية أو أعلى قليلاً من المعالجة الحرارية التقليدية.
صلابة جيدة من الفولاذ المرتنزيتي المقاوم للصدأ ، وحجم قطعة العمل ليس كبيرًا جدًا ، ويمكن تبريد الهواء تمامًا. السماكة الفعالة للمحمل الكروي أقل من 10 مم ، ويتم إخماد السطح. من الناحية النظرية ، يجب اختيار التبريد بتبريد الهواء. في الوقت نفسه ، مع الأخذ في الاعتبار الوضع الخاص لاختيار درجة حرارة التبريد المنخفضة ، من أجل ضمان تأثير التبريد لقطعة العمل وتلبية متطلبات الصلابة ، فإن التبريد بالهواء له حتمًا بعض العوامل غير المؤكدة ، لذلك يصبح اختيارًا لا مفر منه لاختيار وسط تبريد مع سرعة تبريد أسرع للتعويض عن العيوب المحتملة لدرجات حرارة التبريد المنخفضة. من الواضح أن سرعة تبريد الزيت أفضل من سرعة تبريد الهواء ، وهي نوع من الأبطأ بين جميع أنواع وسائط التبريد. يمكن تحقيق تأثير التبريد عن طريق نقع الزيت مباشرة بعد تسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة التبريد. يمكن أن يلبي معدل التبريد البطيء المتطلبات الفنية بثبات وفعالية دون تشققات وعيوب أخرى.
(3) التأثير الفعلي
بعد إخماد المحمل الكروي وفقًا للمخطط أعلاه ، تكون الصلابة الكروية أعلى من 45HRC. بعد التقسية عند 480 درجة مئوية ، لا تزال الصلابة أعلى من 40HRC ، ويكون توزيع الصلابة لكل قطعة عمل وأجزاء مختلفة من قطعة العمل موحدًا ومستقرًا ، مما يشير إلى أن قطعة العمل تلبي تمامًا متطلبات التبريد. يوفر التبريد الناجح لقطعة العمل مرجعًا مفيدًا لتبريد سطح قطعة العمل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والفتحة الداخلية التي يصعب تسخينها.
2. التبريد السطحي عالي التردد لطبقة التبريد العميقة للأجزاء الكبيرة الحجم
(1) صعوبات المعالجة
يعتمد التبريد عالي التردد لقطعة العمل هذه أيضًا طريقة التسخين المتزامن. تكمن صعوبة المعالجة في الحد من قدرة المعدات والتردد الحالي.
التبريد عالي التردد هو تسخين سريع لفترة قصيرة ، والذي يحتاج إلى التسخين إلى درجة حرارة عالية جدًا في وقت قصير جدًا ويحتاج إلى طاقة تسخين كافية كأساس. كلما زاد حجم السطح الذي تحتاجه قطعة العمل للتسخين ، زادت الطاقة المطلوبة. عندما يصل السطح المسخن إلى درجة معينة ، سيكون من الصعب تحقيق التسخين المتزامن بسبب محدودية طاقة المعدات.
عندما يتم تسخين قطعة العمل عن طريق الحث ، يتم تحديد عمق الاختراق الحالي بالتردد الحالي. هذا المبدأ يجعل التردد الحالي هو العامل الرئيسي لتحديد عمق طبقة التصلب. يتم إصلاح التردد الحالي لمعدات التبريد عالية التردد بشكل عام ، مثل التردد الحالي للمعدات عالية التردد هو 200 ~ 300 كيلو هرتز ، وعمق الاختراق الحراري المقابل هو 0.9 ~ 1.1 مم ، مما يحد من تعميق عمق طبقة التصلب.
يعتبر دبوس الجر للمنتج جزءًا أساسيًا من المنتج ، والمادة عبارة عن فولاذ إنشائي من سبائك 40Cr. السطح الدائري الخارجي لـ F 89mm مطلوب لتبريد عالي التردد ، صلابة التبريد مطلوبة لتكون 50 ~ 60HRC ، وعمق طبقة التصلب 2.5 ~ 4.5mm. تحتوي قطعة العمل على حجم كبير من سطح التبريد ، الأمر الذي يتطلب طاقة كبيرة للتدفئة. إلى جانب ذلك ، فإن المشكلة ذات التأثير الأكبر على التسخين هي أن جزء التبريد هو جزء الأخدود من قطعة العمل ، كما أن إنتاج المحرِّض يمثل أيضًا صعوبة كبيرة. مثل إنتاج المستشعرات بالطريقة التقليدية ، أي أن القطر الداخلي للمستشعر أكبر قليلاً من قطر سطح التبريد ، يجب أن تكون المستشعرات في الموقع ، ومشكلة كبيرة ، ويجب أن يؤدي تبريد قطعة العمل إلى إتلاف المستشعر لكل سطح قطعة عمل من يجب أن يصنع التبريد عالي التردد جهاز استشعار مطابقًا ، وهناك أيضًا إنتاج كل خطأ في المستشعر ؛ إذا كان القطر الداخلي للمحث أكبر من قطر المقطع المجاور ، أي أكبر من 111 مم ، فإن المسافة بين المحث وجزء التبريد ستزداد بمقدار 11 مم ، وسيتم تقليل كفاءة التسخين بالحث بشكل كبير. فيما يتعلق بطبقة التصلب ، فإن نطاق العمق 2.5 ~ 4.5 مم هو 2.5 ~ 4.5 مرة من عمق اختراق الحرارة العادي. من أجل تحسين عمق طبقة التصلب ، يمكن استخدام مبدأ التوصيل الحراري بشكل مناسب ، أي أنه يمكن استخدام خاصية التوصيل الحراري من السطح إلى المركز لزيادة سمك طبقة التسخين. ومع ذلك ، فإن الطريقة التي تعتمد فقط على التوصيل الحراري تتطلب اختلافًا كبيرًا في درجة الحرارة من السطح إلى الداخل. عندما يصل العمق المطلوب لطبقة التصلب إلى درجة حرارة التبريد ، تكون درجة حرارة السطح مرتفعة للغاية بالفعل ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأنسجة السطحية ، والاحتراق الزائد والعيوب الأخرى.
(2) مخطط عملية التبريد
من أجل الانتهاء من تبريد قطعة العمل ، يتم تصنيع محث خاص ، ويتم تعزيز التحكم في العملية واعتماد طريقة التسخين المتقطع.
العديد من الخصائص ، جنبًا إلى جنب مع طريقة إنتاج دبوس الجر ، سيؤدي تغيير المستشعرات التقليدية إلى إنشاء نصف دائرة لأجهزة الاستشعار والتغلب على المستشعر التقليدي للتبريد عالي التردد للصعوبات المذكورة أعلاه ، ويمكن أن تكون قطعة العمل صغيرة مثل المسافة الممكنة بين المستشعرات وسطح التسخين ، ويمكن بسهولة أن تجعل من قطعة العمل التبريد باستخدام أجهزة الاستشعار من. في العملية المحددة ، تكون قطعة العمل عبارة عن دوران متحد المركز بالنسبة للمحث لتحقيق التأثير الخاص لتسخين نصف الدائرة في لحظة وتسخين جميع الأسطح الصلبة ككل (انظر الشكل 3).
سبق وصف المادة الفولاذية في التسخين إلى درجة حرارة معينة ستفقد مغناطيسيًا ، وستنخفض سرعة التسخين عدة مرات. في عملية التسخين الفعلية ، عندما تكون هناك طبقة رقيقة على السطح تتجاوز نقطة الفقد المغناطيسي ، فإن شدة التيار الدوامة عند التقاطع الداخلي المجاور للطبقة الرقيقة سترتفع فجأة وتصبح الجزء الذي يتميز بأسرع سرعة تسخين ، مما ينتج عنه ظاهرة انخفاض سرعة تسخين سطح درجة الحرارة المرتفعة ، وتسارع درجة الحرارة عند التقاطع ، ثم تتحرك إلى الداخل. هذه الظاهرة مفيدة لزيادة عمق طبقة التصلب ، لكن معدل تسخين السطح في منطقة درجة الحرارة المرتفعة أسرع بكثير من الأجزاء الموجودة داخل الحدود ، وارتفاع درجة حرارة السطح ، وميل الاحتراق الزائد لا يزال خطيرًا للغاية. في هذه المرحلة ، هناك حاجة لمعرفة الجهد وسرعة التسخين والمعلمات الأخرى للتكوين الأمثل ، والتحكم الصارم في عملية التسخين ، في إطار فرضية ضمان الجودة قدر الإمكان لزيادة عمق طبقة التصلب.
يتطلب دبوس الجر أن يكون عمق طبقة التصلب كبيرًا ، ولا يزال التحكم البسيط في المعلمة يفتقر إلى تلبية المتطلبات الفنية تمامًا ، لذلك يجب اعتماد بعض التقنيات الأخرى. التسخين المتقطع ، أي عندما لا يتم الوصول إلى درجة حرارة التبريد ، التوقف المؤقت للتسخين ، بحيث يتم توصيل حرارة سطح قطعة العمل إلى الداخل بشكل أكبر ، ثم بدء التسخين مرة أخرى. هذا يعادل زيادة وقت التوصيل الحراري ، وتقليل السطح إلى تدرج درجة الحرارة الداخلية ، وتكرار ذلك عدة مرات ، ولن تكون درجة حرارة السطح مرتفعة للغاية وتسبب ارتفاع درجة الحرارة ، والحرق الزائد. لتحقيق درجة حرارة تبريد أكثر اتساقًا في نطاق 2.5 ~ 4.5 مم من السطح إلى الداخل.
(3) التأثير الفعلي
بعد اتخاذ تدابير مثل تحسين تصميم المستشعر ، وتحسين معلمات العملية ، والتدفئة المتقطعة ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تكون صلابة سطح دبوس الجر بعد التبريد عالي التردد مستقرة إلى حوالي 55HRC ، وعمق طبقة التصلب أكثر من 3 مم ، استخدام التبريد عالي التردد لتلبية متطلبات عمق طبقة التصلب المناسبة للتبريد المتوسط التردد. بسبب تحسين المحث ، يمكن إخماد قطعة العمل واحدة تلو الأخرى بشكل مستمر ، مما يحسن كفاءة العمل بشكل فعال.
3. المسائل التي تحتاج إلى الاهتمام
من أجل ضمان جودة المعالجة ، يجب ملاحظة الأمور التالية:
(1) صيانة المعدات مهمة للغاية. يجب أن تكون المسافة بين المحرِّض عالي التردد وقطعة العمل صغيرة قدر الإمكان لتقليل فقدها للطاقة وضمان طلب الطاقة للتدفئة المتزامنة إلى أقصى حد.
(2) الشكل الأكثر شيوعًا للمحث هو صنع شكل حلزوني مع ثني أنبوب نحاسي أحمر. عند تصميم وصنع مثل هذا الحث ، يجب استخدام أنبوب نحاسي أحمر بقطر أكبر قدر الإمكان ويجب تقليل عدد الدورات لتقليل التفاعل الحثي وضمان كفاءة التسخين.
4. اختتام
التسخين بالحث عالي التردد هو عملية معقدة ، والتي تنتمي إلى فئة المعالجة الحرارية الخاصة في المعالجة الحرارية ، ولكن من الصعب تحقيق التسخين المتزامن. في عمليات محددة ، يجب مراعاة قوة المعدات ، وتردد العمل ، وأجهزة الاستشعار ومعلمات المعالجة الحرارية ، وتحول المؤسسة ، ووسط التبريد ، والعوامل المادية مثل طريقة التبريد ، لتحقيق أفضل ملاءمة لهذه العوامل ، وتعظيم إمكانات المعدات ، إلى أقصى حد ممكن إرضاء العديد من الأصناف ، احتياجات التبريد لقطعة الشغل الصغيرة في نفس الوقت.
