Устройство для индукционного контурного нагрева деталей Советский патент 1982 года по МПК C21D1/42 

по участкам в процессе нагрева, что. способствует выравниванию температуры вдоль контура нагреваемой детали. Устройству присущи следующие недостатки: такая схема нагрева реализуется просто в том случае, если кон тур имеет один или несколько рйдом расположенных участков ленточного токопровода, работающих в условиях перегрева при нагреве детали под закалку. Это обусловлено тем, что расположение индуктора под углом перед лагревом осуществляется в одном из направлений, имеющем участок с неблагоприятными условиями для нагрева в контуре детали. В том-:случае, когда контур детали имеет такие участки удаленные друг от друга или противоположно расположенные, вышеприведенная схема нагрева не эффективна,кроме тогог устройство не предусматривает регулирования условий охлаждения деталей после нагрева под закалку, т.е. имеет ограниченные технологические возможности при выборе тех или , иных режимов обработки с учетом предварительных и последующих условий охлаждения детали. Выбор условий охлаждения детали позволяет получить более качественную термообработку за счет воздействия на полноту мартенситных превращений в материале закаливаемой детали, а. также за счет воздействия на теплоотвод при последовательной закалке рядом расположенных контуров Целью изобретения является повыше ние качества термообработки за счет получения равномерного .нагрева вдоль контура и расширения технологических возможностей устройства при выборе условий охлаждения в процессе нагрева детали. Поставленная цель достигается тем что известное устройство, содержащее диэлектрическую ванну с охлаждающей жидкостью, ленточный индуктор, частично .выступающий над уровнем охлаждающей жидкости, и рабочий стол с несущей плитфй для размещения детали над индуктором с зазором,; дополни тельно снабжено рекуперативным тепло обменником, выполненным в виде ох лаждаемой кольцевой камеры, охватывающей ленточный индуктор, и смонтированный на. несущей плите рабочего стола, а последняя выполнена из мате риала с высокой теплопроводностью,на пример меди. Рекуперативный теплообменник снаб жен подвижными ребрами, установленны ми с возможностью перемещения в направлении к токопроводу ленточного индуктора. На чертеже изображена кинематичес кая схема устройства для индукционно го нагрева режущих кромок матриц раз делительных штампов под контурную за калку. Устройство содержит диэлектрическую ванну 1 с охлаждающей жидкостью, ленточный индуктор 2, подключенный к токоведущим шинам 3 источника токов высокой частоты, рабочий стол с бааовыми опорами 4 и несущей плитой 5, например, из меди для размещения детали (матрицы) над индуктором 2с заданным зазором, рекуперативный теплообменник в виде кольцевой камеры 6, закрепленной на плите 5 и подсоединенной трубопроводом 7 к охладителю, подвижные ребра 8, закрепленные на камере 6 с возможностью перемещения в направлении индуктора 2. Устройство работаетследующим образом. Перед нагревом подвижные ребра 8 перемещают в направлении к индуктору 2 и фиксируют на корпусе камеры б так, чтобы они находились на минимальном расстоянии от участков ленточного токопровода, подверженных перегреву в процессе работы (участки с местными углублениями и выступами в контуре детали). В камеру 6 подают под давлением хладагент. На несущей плите 5 рабочего стола размещают матриу 9 лицевой стороной.вниз, совмещают контур отверстия с контуром токопровода индуктора 2 и включают нагрев после выдержки во времени до выравнивания температуры матрицы и несущей плиты 5 (охлаждают до температуры хладагента). После достижения режущими кромками матрицы 9 температуры закалки нагрев прекращают, и охлаждение прои.сходит. за счет теплоотвода на массу матрицы при выдержке во времени на охлаждающей плит-е 5. На участках токопровода с местными выступами и впадинами происходит интенсивный теплоотвод на ребра 8, закрепленные на теплообменнике. За счет этого происходит регулирование температурного режима работы токопровода индуктора, устраняется перегрев отдельных его участков и, как следствие, выравнивание температуры нагрева вдоль контура режущих кромок матрицы. Интенсивный теплоотвод по участкам токопровода через ребра 8 достигается тем, что охлаждающая жидкость (вода при обработке матриц из углеродистых сталей) на этих участках замерзает и при разогрев токопровода индуктора происходит существенный теплоотвод на скрытую теплоту при таянии льда и парообразований. При выдержйе матрицы 9 на плите 5 перед нагр|вом происходит ее охлаждение, например, до температур нижней мартенситной точки (Мк), и при охлаждении на массу после нагрева режущих кромок происходит непрерывное охлаждение до точки Мк, что приводит к более полному мартенситному превращению и снижению содержания остаточного

аустенита. Изменением времени выдержки до и после нагрева, а также подбором состава хладагента представляется возможность широкого выбора режимов охлаждения, что расширяет технологические возможности использования устройства при термообработке деталей с обеспечением требуемых эксплуатационных характеристик.

При последовательном нагреве двух рядом расположенных контуров обеспечивается теплозащита ранее закаленного контура за счет непрерывного теплоотвода на /охлаждаемую массу детали, что предбтвращает отпуск ранее закаленного контура, а также возрастают остаточные сжимающие напряжения в материале режущей кромки, что способствует повышению эксплуатационного ресурса матрицы разделительного штампа. Этот эффект достигается тем, что при последующем выравнивании температуры матрицы с окружающей средои (в условиях эксплуатации), т.е. при нагреве ее от криогенных температур до комнатных, объем материала матрицы увеличивается, и происходит сжатие закаленного слоя вдоль контура режущих кромок.

В зависимости от требуемых условий охлаждения могут применяться различные составы хлада гента, например жидкий азот, смеси содержащие 61,6% jвoды, 19,2% нашатыря, 19,2% селитры и другие, обеспечивающие охлаждение до криогенных температур.

Предлагаемое устройство позволяет повысить качество термообработки матриц разделительных штампов за счет получения равномерного нагрева и широких технологических возможностей выбора режимов обработки.

Пример. Осуществляют нагрев под закалку образцов матриц разделительных штампов с контурами, включающими выступы и впадины шириной менее 15 мм, расположенные противоположно друг другу. Материал образцов - сталь У8А. Источник нагрева - установка ТВЧ ЛЗ-67, Несущая плита рабочего стола - медная толщиной 15 мм. В качестве хладагента используют жидкий азот, которым заполняют кольцевую камеру.

Результаты сравнительных испытаний показали, что при нагреве по схеме известного устройства наблюдался разброс по твердости на противоположных участках контурас выступами в пределах 56-61 единиц HRC; при нагреве по схеме предложенного устройства наблюдается разброс по твердости на противоположных участках контура с выступами.в пределах 56-61 единиц HRC.

Повышение твердости при закалке матриц с использованием при нагреве предложенной схемы достигается за

счет более полного мартенситного

превращения при непрерывном охлаждении до криогенных температур, что ведет к снижению процента остаточного аустенита в закаленном слое режущей кромки.

Экономический эффект в инструментально-штамповом производстве от использования предлагаемого изобретения достигается за счет повыиения

стойкостного ресурса и выражается

в сокращении.потребности единиц штамповой оснастки.

.Формула изобретения

20

. 1. Устройство для индукционного контурного нагрева деталей, преимущественно режущих кромок матриц разделительных штампов под закалку, содержащее диэлектрическую ванну с охлаждающей жидкостью, ленточный индуктор, частично выступающий над уровнем охлаждающей жидкости, и раQ бочий стол с несущей плитой для размещения детали над индуктором с зазо-, ром, отличающееся тем, что, с целью повышения качестве термообработки за счет получения равномернрго нагрева вдоль контура и рас5ширения технологических возможностей устройство снабжено рекуперативным теплообменником, выполненным в виде охлаждаемой кольцевой камеры, охватывающей ленточный индуктор и смонтированной на несущей плиТе рабочего стола, а последняя выполнена из материала с высокой теплопроводностью.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плита выполнена из меди.

3.Устройство поп. 1, отличающееся тем7 что рекуперативный теплообменник снабжен подвижными ребрами, установленными с воз0 можноСтью перемещения в направлении iK токопроводу ленточного индуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 5 № 602568, кл. С 21 D 1/42, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 595399, кл. С 21 D 1/42, 1976.

3.Авторское свидетельство СССР № 819190, кл. С 21 D 1/42, 1979.