Болат маркасын таңдау

Жоғары жиілікті шынықтырудың нәтижесінде шектен тыс  ұсақ дәнді, біртексіз инетәрізділігі аз байқалатын мартенсит алынады, ол кейде жасырын кристалды немесе инесіз  деп аталады. осындай жасырын кристалдық мартенситтің жоғары қаттылығы, беріктігі мен тозуға төзімділігі келесілермен түсіндіріледі:

 – оның  мозаика  блоктарының ұсақтығымен  және  дислокацияның көптігімен;

 –  ұсақ  карбидтердің болуы; 

 –  алғашқы   аустениттің ұсақ дәнділігі; 

 –  көміртегімен  қоспалардың мөлшерінің біртексіздігі; 

 –  беттегі  қысу кернеуімен.

Салқындату. Шынықтыру  процесінде  индукциялық қыздырудан  су себезгісімен немесе су ағынымен  күрт салқындату, сол сияқты  баяу салқындайтын ортада шынықтыруда қолданылады, мысалға майда. Кейбір орташа жылдамдықпен салқындату, мысалға, күрделі пішінді бөлшектерді тиыш суда шынықтыру, шынықтырушы жарықтардың  қарқынды пайда болуына әкеледі және сондықтанда ұсынылмайды. су себезгісімен немесе  ағынмен күрт салқындатуды пайдалану дұрыс сияқты. Бұл жағдайда  көміртегінің  берілген мөлшерде ең көп мүмкін болатын қаттылыққа жетеді, сонымен бірге  мартенсите ең көп мөлшердегі көміртегі белгіленеді. Келесі босаңдату режимін таңдаумен қаттылықтың, беріктіктің және иілімділіктің оңтайлы үйлесіміне жетуге болады. Әдетте бұл HRC 56-60 қаттылыққа және   150-200⁰С температурада босаңдатуға сәйкес келеді. Май шынықтыру ортасы ретінде бұйымдардың термиялық өңдеуінде кеңінен қолданылады. Оның себебі біршама лайықты қасиеттерге ие. Аса аз жылдамдық суға қарағанда шыныққан қабатта тепе-тең құрылым алуға ие және жарықшақтықтың төмендеуі болады. Майда шынықтыру кезінде баяу салқындаудың салдарынан температураның мартенситті аралығында шынықтырудан кейін жиі ең кіші шамадағы қаттылыққа HRC 45-55 жетеді, бұл кездегі беріктік қасиеттер,  күрт шынықтыру мен 150-200⁰С –та босаңдатудан  кейінмен салыстырғанда  сәл төмен болады. Біз шынықтырғыш престе салқындататын (салқындататын орта май болып табылады) болғандықтан, қаттылық пен  беріктік қасиеттер талаптарға сай келеді.

 

2.1. Индукционды  қыздыру

Орташа және жоғары жиіліктерде металдарды тікелей  индукциондық қыздыру кеңінен қолданылады. Ол үшін арнайы жұмыс істейтін индукторларды қолданады. Индуктор электромагнитті толқын шығарады, ол қыздырылатын денеге түседі және денеде өшеді. Сіңірілген толқын энергиясы денеде жылуға өзгереді. Электромагнитті толқын шығару түрі (жалпақ, цилиндрлі және т.б.) дене пішініне жақын болса, қыздыру тиімділігі жоғарырақ болады. Сол себепті жалпақ денелерге – жалпақ индукторларды, цилиндрлі дайындамаларға – цилиндрлі (соленоидты) индукторларды қолданады. Жалпы жағдайда олар күрделі пішінге ие.

Энергияны индукционды  енгізудің ерекшелігі, құйын тоқтар өтетін зонаның кеңістікті орналасуын реттеу болып табылады. Біріншіден, құйын тоқтар индуктор қамтып жатқан, шекті аумақта өтеді. Дененің жалпы мөлшеріне қарамастан, индуктормен магнитті байланысты болатын, дененің тек бір бөлігі ғана қыздырылады. Екіншіден, құйын тоқтардың циркуляциясының тереңдік ауданы және соған орай энергиясының бөліну зонасы басқа факторлардан басқа, индуктор тоғының жиілігінен (төмен жиілікте жоғарлайды және жиіліктің жоғарылауымен төмендейді) тәуелді.

Индукторлардан  қыздырылатын тоққа энергияны беру тиімділігі, олардың арасындағы саңылауға тәуелді және оның кішіреюінде энергияны беру жоғарлайды.

Индукторларды қыздыру болатты бұйымдарды беттік шынықтыру, металдарды еріту, термиялық  өңдеу (жұмсарту, босату, нормалдау, шынықтыру), пісіру, ерітіп дәнекерлеу, металдарды дәнекерлеу үшін қолданады.

Жанама индукционды  қыздыруды технологиялық жабдықтарды (құбыржолдарды, сыйымдылық және т.б.) жылыту үшін, сұйық орталарды қыздыру, қаптамаларды, материалдарды (мысалға, ағаш) кептіру  үшін қолданады.

Индукционды қыздыруды  орнатудың маңызды параметрі  – жиілік. Әр бір процесс үшін (беттік шынықтыру, тесіп қыздыру) ең жақсы технологиялық және экономикалық көрсеткіштерді қамтамасыз ететін, жиіліктің оптимальді диапазоны болады. Индукционды қыздыру үшін 50Гц- тен 5МГц- ке дейінгі жиіліктерді қолданады. 

Индукционды қыздырудың артықшылықтары:

1. Қыздырылатын денеге электр энергиясын беру, өткізгіш материалдарды тікелей қыздыру үшін мүмкіндік береді. Бұйымдар беті ғана қыздырылатын, жанама іс-әрекетті құрылғылармен салыстырғанда, қыздыру жылдамдығы жоғарлайды.
2. Қыздырылатын денеге электр энергиясын беру түйісу құрылғыларын керек етпейді. Бұл ваккумды және қорғағыш құралдар қолданатын, автоматтандырылған тасқынды өндіріс шарттарында ыңғайлы.
3. Беттік эффект құбылысының арқасында максимальды қуат, қыздырылатын бұйымның беттік қабатында бөлінеді. Сондықтан шынықтыру кезіндегі индукциондық қыздыру бұйымның беткі қабатының тез қызуын қамтамасыз етеді. Бұл бұйымның беткі қабатына, салыстырмалы тұтқыр өзекшесінде, жоғары қаттылық алуға мүмкіндік береді. Бұйымдарды беттік беріктендіру әдістерінің басқаларына қарағанда, беттік индукционды шынықтыру процесі тезірек және арзанырақ болып табылады.
4. Индукциондық қыздыру көп жағдайларда өнімділікті жоғарлатуға және еңбек жағдайын жақсартуға мүмкіндік береді.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Құралдарды  таңдау 

Индукционды қыздыру  үшін қазіргі таңда автоматтандырылған шынықтырушы құрылғы (3.1 сурет) қолданылады.

Автоматтандырылған  шынықтырушы құрылғы – бұл, автоматты  немесе қол режимінде жұмыс істейтін, металл қабаттарын әртүрлі тереңдікке кезеңді және тоқтаусыз іс-әрекетте қыздыратын, мамандандырылған немесе әмбебап құрылғы. Құрылғыда қыздырылатын бетті суыту үшін, су немесе эмульсия қолданылады, сол себепті шынықтырушы құрылғы су құбырларына және канализацияға қосылады.

Шынықтырушы құрылғы  қыздыру режимін берілетін қуаттың (индуктордағы кернеу) шамасын өзгерте отырып реттейді және басқару пульті арқылы шынықтырудың өту уақытын қадағалайды. Шынықтырушы кешеннің қыздырылу тереңдігі берілетін қуатпен және индуктордың қозғалу жылдамдығымен реттеледі.

Шынықтырушы құрылғының негізгі элементтері:

• Жоғары жиілікті генератор (күшті жинақтайтын түрлендіргіш және трансформатор жиынтығы);
• Қыздырылатын шарғы (индуктор);
• ЖЖТ шынықтырушы станок;
• Бұйымдардың ауысып отыруын, суытудың, қыздырудың автоматты реттелуін атқаратын механизмдер;

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. сурет –  Автоматты шынықтырушы құрылғы

 

3.1. кестеде автоматты  шынықтырушы құрылғының қысқаша  сипаттамасы көрсетілген.

3.1. кесте

Шынықтырылатын  бұйымдардың массасы	200 кг дейін
Ұзындығы	2,5 метрге дейін
Шынықтырылатын  бұйымдардың мөлшерлері
Ішкі диаметрі	60-380 мм
Сыртқы диаметрі	400 мм-ге дейін
Шынықтыру түрі	1. ішкі 2.  сыртқы
Индуктордың бұйым  бойымен өту жылдамдығы	1-40 мм/сек
Бұйымның ось  бойымен айналу жылдамығы	0-200 айн/мин
Шынықтырылатын  қабаттың қаттылығы	60 бірлікке дейін
Шынықтырылатын  қабаттың тереңдігі	0,5-5 мм
Жұмыс режимі	1. колмен 2. автоматтандырылған
Қуатты реттеу	5-100%
Алдын-ала қыздырылу  уақыты	1-15 с
Шынықтырудан  кейін бұйымды суару уақыты	5-30 с
Басқару пультінің  болуы	бар
Суды сорып  алатын насостардың болуы	бар

 

3.1. Тісті дөңгелекті шынықтыруға арналған құрылғы

Металкесуші станоктарда  дөңгелектерді өңдеуге құрылымын  дайындау және дайын тісті дөңгелектердің механикалық қасиеттерін жақсарту үшін, штампталған дайындамаларды металкесуші  станоктарда өңдеу алдында термиялық өңдеуге ұшыратады – жұмсарту (толық, изотермиялық) немесе қалыптандыру, немесе жоғары босатумен қалыптандыру. А_с3 + 50⁰С, ұстау, 480-500 ⁰С-қа дейінгі қысқа уақытты суыту және 580-600 ⁰С-тағы изотермиялық ұстау.

Завод практикасында  тісті дөңгелектерді индукционды қыздырумен беттік шынықтыру көп тарала бастады. Бұл жағдайда шынықтыру екі әдіспен жүреді: 1) тістерді тесе қыздыру; 2) тістердің контактілік бетін ғана қыздыру немесе ойыстармен контактілік бетінің бір уақытта қыздырылуы (ойыспен шынықтыру);

Болаттан жасалған тісті дөңгелектің тістерін тесіп қыздырумен шынықтыру, мысалы, 45, 40Х, индукторда қыздырылады (850-870 ⁰С-қа дейін), содан кейін тісті дөңгелектің барлық тістері суытылады (сулы душпен немесе тісті дөңгелектің майға салынуымен). Тістер тесе шынықтырылады. Тісті дөңгелектің ободының кейбір тереңдікке (5 мм-ге дейін) шынықтырылады. Шынықтырудан кейін төменгі босату өткізіледі, тістердің беткі қаттылығы HRC 58-60, ал өзекшесінің HRC 45-55-ке тең. Бұл әдісті нашар жүктелетін және аз модульді (4 мм-ге дейін) тісті дөңгелектерді шынықтырғанда қолданады, себебі барлық тістер жоғары қаттылыққа ие және қолдану кезінде оның сынуы мүмкін. 4 мм-ден аз модульді тісті дөңгелектерді бұл әдіспен шынықтыру тиімсіз. Тістерді тесе қыздырумен шынықтыру әдісімен ауыр жүктелетін, шынығушылығы төмендетілген болаттан жасалған тісті дөңгелектерді (орташа модульді 4-10 мм) бекемдеуге болады. Бұл жағдайда проф. Шепелявскийдің жасаған және көп заводтарда қолданылатын, көлемді-беттік шынықтыруды (терең индукционды қыздыруда) қолданылады.

 

3.2 сурет –  Тісті дөңгелекпен индуктор арасындағы  саңылау арқылы шынықтырылған  бетке параллель суытатын су  беріп отыратын шынықтырушы құрылғы  (су ағынымен суыту)

Терең қыздырумен беттік шынықтыру үшін, тез қозғалатын сумен (су ағыны немесе душ) қарқынды суытуды қолдану қажет. Мұндай суытуларды орындау үшін арнайы шынықтырушы құрылғылар қолданылады, соның бірі 3.2 суретте көрсетілген. Құрылғы модулі 6 мм және сыртқы диаметрі 300 мм цилиндрлі тісті дөңгелекті шынықтыру үшін қолданылады. Су диаметрі 150 мм құбырөткізгіш 1 арқылы беріледі, суды өңделіп жатқан тісті дөңгелекпен 3, индуктор 4 арасындағы саңылауға қарай бағыттайтын, сақиналы ойық 2 арқылы өтеді. Құрылғы қосылғанша дейін, шынықтырушы су 5 деңгейде тұрады. Мұндай суыту системасы модулі 6-10 мм тісті дөңгелектерді шынықтырғанда жақсы көрсеткіштерді береді. 6 мм модулді тісті дөңгелектің шынықтыру режимі келесідей: тоқ жиелігі 2650 Гц, жалпы қыздыру уақыты 90 с, қыздыру температурасы 850 ⁰С, суытудың ұзақтығы (өздік босатумен шынықтыру 200-210 ⁰С) 6,5 с, суыту суының шығыны 100л/с, өнімділігі сағатына 30 бұйым.

3.3 – сурет.  Шынығушылығы төмендетілген болаттан  жасалған тісті дөңгелектің терең  қыздырылуынан кейінгі макроқұрылымы

Мұндай шынықтырудың нәтижесінде, жоғары қаттылыққа (HRC 59-61) ие, қалыңдығы 1,9 мм, тістердің контурында және ойыстарда орналасатын (3.3- сурет), жоғары тозуға төзімділікке ие қабат пайда болады. Тіс өзекшесінің қаттылығы HRC 30-35-ке тең, бұл оның жоғары төзімділігін қамтамасыз етеді.

 

 

 

3.4 – сурет.  Тісті дөңгелектерді термиялық  өңдеу технологиясы: а) тіс бойынша;  б) ойыс бойынша; 1. Магнитті сым; 2. Индуктірлеуші сым,             3. Қыздырылған қабат;

Үлкен көлемді  тісті дөңгелектерді «тіс бойынша» (3.4 – сурет, а) немесе «ойыс бойынша» (3.4 – сурет, б) әдісімен шынықтырады. «Тіс бойынша» шынықтыру әдісінің кемшілігі – тістің қажу беріктігінің төмендеуі. Ойыс бойынша шынықтырған кезде тісті дөңгелектің ең жүктелетін жері шынығады.

Кейде үлкен  көлемді тісті дөңгелектерді  шынықтырған кезде, шынықтырылып жатқан жаққа қарама-қарсы жақтағы тістерде құрылымдық және жылулық кернеулердің әсерінен жарықшақтар пайда болады. Жарықшақтардың пайда болуын болдырмау үшін, «тіс арқылы ойыс бойынша» шынықтыру әдісін қолданылады. Оның негізі мынада: «тіс арқылы ойыс бойынша» индукционды қыздырудың бірінші сатысын өткізеді (3.5 - сурет), одан кейін тісті дөңгелекті 180-200 ⁰С-тағы босатуға ұшыратады. Босатудан кейін тістің өңделмеген жақтарын шынықтырады, сосын төменгі босатуды өткізеді. Мұндай әдістен кейін тістердің бетінде жарықшақтар пайда болмайды.

 

3.5 – сурет.  Тісті дөңгелекті «тістер арқылы  ойыс бойынша» шынықтырудың сұлбасы

 

 

4. Сапаны бақылау

Өніс сапасы дегеніміз – бұл өнімнің тағайындалуына тиісті белгілі қажеттіліктерін  қанағаттандыру жарамдығын қамтамасыз ететін қасиеттердің жиынтығы. Ол пайдалану және тұтыну кезінде байқалады және сапасының ұзақтылығы, жөндеуге жарамдылығы, технологиялық қолайлығы т.б. көрсе ткіштермен сипатталады.

 Бақылаудың  түрі және көлемі жеке  әрбір  нақты жағдайда бөлшектің тағайындалуымен сәйкес, қыздыру параметрлерінің тұрақтылығы мен шынықтырудың циклының басқада операцияларын қамтамасыз ету деңгейімен   белгіленеді.

 Әдетте өндіріс  процесінде бақылайды:

– Беттің қаттылығын (қаттылық өлшегішпен өлшейді,болмаған жағдайда баламаланған егеумен бағалайды); 

– «үш реттік»  реактивпен  уландыру жолымен шынықтырылған  бетте  трооститтік дақтардың  болмауы;