2.7. Оборудование для поверхностного нагрева

Контактный поверхностный нагрев (т.п.ч. – токи промышленной частоты) может осуществляться с помощью установки, схема которой приведена на рис. 2.22.

Установка включается рубильником 1, тумблером на пульте управления 2 и магнитным пускателем 3. От автотрансформатора 4 напряжение подается на силовой трансформатор 5, который гибкими шинами 6 соединен с роликами 7. Ролики соприкасаются с вращающейся деталью 8. Охлаждающая жидкость (вода или эмульсия) подается насосом из бака. Для закалки с контактным нагревом может быть использован любой металлорежущий станок.

При закалке токами высокой частоты (т.в.ч.) различают повышенную частоту (от 500 до 10000 Гц) и высокую частоту (от 50000 до 1000000 Гц ). Т.в.ч. получают с помощью машинных или ламповых генераторов.

Машинный генератор состоит из электродвигателя трехфазного тока и соединенного с ним генератора, вырабатывающего ток высокой частоты. Двигатель и генератор смонтированы в один агрегат (мотор-генератор). Во время работы агрегат охлаждается воздухом, чтобы предотвратить перегрев обмоток двигателя и генератора.

Существуют следующие типы преобразователей повышенной частоты: ПВ, ПВВ ПВС (однокорпусные горизонтальные), ВТО и ВПЧ (вертикальные).

Преобразователь ПВ состоит из генератора однофазного тока повышенной частоты индукторного типа с независимым возбуждением и трехфазного асинхронного двигателя, смонтированных в одном корпусе.

Преобразователи серии ПВВ предназначены для установки непосредственно в термических цехах.

Преобразователи типа ВТО изготовляются с воздухоохладителями, расположенными в специальных проемах фундамента под агрегатом и смонтированными на машинах.

Вертикальные преобразователи типа ВПЧ предназначены для работы в закрытом вентилируемом помещении. Они изготовляются закрытыми с воздушно-водяным охлаждением. Приводные двигатели преобразователей – асинхронные с короткозамкнутым ротором с синхронной скоростью вращения 3000 об/мин.

Схема высокочастотного нагрева с применением машинного генератора и преобразованием тока показана на рис. 2.23.

Обмотка возбуждения преобразователя 6 питается от выпрямителя 3, соединенного с автотрансформатором 2, который через магнитный пускатель 1 подключается к трехфазной сети промышленной частоты. Через контактор 4 включается в сеть преобразователь повышенной частоты 5. Конденсаторная батарея 8, соединенная параллельно с закалочным трансформатором 9, подключается к преобразователю повышенной частоты 7. Внутри индуктора 10 находится обрабатываемая деталь 11.

В ламповых генераторах отсутствуют вращающиеся и трущиеся детали. Для получения тока высокой частоты применяют генераторные лампы разной мощности. Наиболее широко применяются частоты от 200000 до 500000 Гц.

Принцип работы схемы лампового генератора следующий (рис. 2.24, а, б).

На первичную обмотку 1 трансформатора подается переменный ток промышленной частоты напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке 2 напряжение тока повышается до 8000 В и переменный ток, проходя через газотронный выпрямитель 3, превращается в постоянный ток высокого напряжения. Постоянный ток высокого напряжения поступает на анод генераторной лампы 4 и превращается в ток высокой частоты. Для понижения напряжения ток высокой частоты пропускают через понижающий трансформатор 5, напряжение на вторичной обмотке которого понижается до 1000 В. Далее ток поступает в индуктор 6 и нагревает деталь 7. Напряжение на индукторе зависит от типа установки и размеров индуктора и составляет от 30 до 300 В.

Рис. 2.24. Схема лампового генератора

Характеристика высокочастотных установок с ламповыми генераторами приводится в табл. 2.12.

Для закалки деталей машин с нагревом т.в.ч. применяют закалочные станки. Станки изготовляют либо специализированными – для обработки отдельных деталей в массовом и крупносерийном производстве, либо универсальными – для обработки различных деталей.

На рис. 2.25 представлена схема универсального агрегатного станка для закалки т.в.ч. Детали 4 типа валов (диаметром до 200 мм, длиной 1560 мм и массой до 200 кг) закрепляют в центрах 2,7 и закаливают непрерывно-последовательным методом, перемещая деталь снизу вверх в неподвижном индукторе 3. Скорость перемещения каретки 5 с центрами при рабочем ходе 1 – 20мм/с, при холостом – до 80 мм/с; максимальная длина зоны закалки 1 – 50 мм.

В процессе нагрева деталь вращают с помощью нижнего центра 2, скорость вращения которого может составлять 80, 110 и 160 об/мин. Охлаждение ведут водой или эмульсией. Для установки вала верхний поворотный центр 7 отводят в сторону; деталь в момент установки поддерживается разъемным люнетом 6, который убирают после фиксации вала верхним центром.

Шестерни (диаметром до 300, шириной венца до 100мм, массой до 15 кг) устанавливают на оправку масляного бака (в это время нижний центр приподнят).

В процессе нагрева оправка вращается со скоростью 40 об/мин, по окончании нагрева оправка опускается со скоростью 40 мм/с в закалочный бак 1. Шестерня автоматически сбрасывается с оправки на ленту выдающего конвейера бака.

Таблица 2.12

Технические характеристики установок для поверхностной закалки

и сквозного нагрева с ламповыми генераторами

Параметр	ЛЗ - 13	ЛЗ - 25		ЛЗ - 67	ЛЗ - 107В
	Для поверхностной закалки^			Для поверхностной закалки и сквозного нагрева^
	ВЧИ-10/0,44-ЗП		ВЧИ-25/0,07-ЗП	ВЧИ-63/0,07-ЗП ВЧИ-63/0,08-НС		ВЧИ-100/0,07-ЗП ВЧИ-100/0,07-НС
Напряжение питающей сети, В	220 или 380		220 или 380	380		380
Колебательная мощность, кВт	10		25	63		100
Частота, кГц	4402,5 %		6612-10 %	6612-10 %		6612-10 %
Колебательная мощность, потребляемая от сети, кВт	19		45	105		165
Тип генераторной лампы	ГУ – 10А		ГУ – 4А	ГУ – 23А		ГУ – 23А
Анодное напряжение, кВ	8		10,5	10,5		11,0
Производительность закаленного объема, см^3/мин	30		80	200		300
Расход охлаждающей воды на установку (без учета закалочной воды), м^3/ч	2,0		3,2	5,0		6,5
Масса установки, кг	860		1900	2400		3500
^Первые три буквы указывают вид нагрева: ВЧИ - высокочастотный индукционный (в магнитном поле индуктора); цифра в числителе - колебательная мощность (кВт), цифра в знаменателе -рабочая частота (МГц); ЗП - закалка поверхностная и НС -нагрев сквозной.