Закалка токами высокой частоты (ТВЧ)

29 октября 2024

Закалка токами высокой частоты (ТВЧ)

Процесс закалки входит в список обязательных мероприятий, необходимых для запуска металлических изделий в работу крупных производств и предприятий. Токи высокой частоты позволяют внедрять передовую технологию, влияющую на прочность и износоустойчивость сплавов металлов. Во время применения уникального метода на поверхности детали образуется естественный защитный слой. Токи высокой частоты нагревают деталь перед ее дальнейшим охлаждением. Необходимость поэтапного нагрева и последующего снижения температуры обусловлена созданием важного защитного слоя. 

Как формируется закаленный слой?

Принцип действия основан на свойствах токов высокой частоты. Закалка происходит за счет генерации электромагнитного поля вокруг обрабатываемой детали. В поверхностных слоях изделия образуется индукция токов. Именно благодаря такому физическому свойству электричества возможен нагрев любого предмета, созданного из металлических сплавов. 

Не стоит забывать о необходимости дальнейшего охлаждения. Перемена температурного воздействия превращает сплав металлов в прочную и устойчивую к воздействию сталь. 

При этом свойства и глубину защитного слоя можно регулировать, опираясь на изменение параметров процесса. Здесь играют роль частота подаваемого тока, длительность нагрева, скорость последующего охлаждения и процентное соотношение металлов, входящих в состав обрабатываемого изделия. Следует помнить, что глубина полученного закаленного слоя напрямую зависит от частоты подаваемого тока. Чем она выше, тем меньше окажется толщина защитного слоя. Это необходимо помнить при изучении требований, которые в дальнейшем будут предъявлены к изделию в процессе эксплуатации.

Для каких деталей актуальна подобная закалка? 

Высокие частоты токов готовят к работе детали и комплектующие из различных металлических сплавов. Как правило, это изделия, на которые возложены базовые функции движущихся механизмов, без которых невозможна эксплуатация оборудования на производствах и предприятиях. Например, шестерни, движущиеся валы, зубчатые колеса, резцы и тому подобные детали разных размеров. Они подвержены интенсивному износу, поэтому при очередном техническом обслуживании необходима установка взаимозаменяемого участка надлежащего качества.

Воздействие токов высокой частоты также заметно изменяет базовые характеристики других металлов, отличающихся мягкостью и пластичностью. Например, податливые медь и алюминий легко образуют твердый поверхностный слой.

За счет чего металлы получают способность менять свои свойства?

Термообработка с помощью ТВЧ основана на типе основного материала, выбранного для воздействия. Это влияет на так называемую точку перехода. Аустенитное состояние является необходимым этапом для формирования закаленного слоя. При этом важно не перегреть изделие, чтобы не достичь температуры плавления. 

Достижение повышенной температуры от обработки токами высокой частоты образует более глубокий слой защиты по сравнению с минимально допустимым нагревом. Следует контролировать все процессы на данном этапе, чтобы не допустить формирования нежелательных свойств. В числе неблагоприятных характеристик могут оказаться избыточное зерновое роста, утеря контроля над процентным соотношением зерен, их числом и степенью разрастания. В дальнейшем это повышает риск деформации деталей во время эксплуатации и может стать причиной более крупной аварии на производстве.

Подбор оптимального алгоритма воздействия токами высокой частоты, а также придание металлу необходимых свойств требует экспериментальных процессов. Работа с некоторыми современными сплавами нуждается в ручном моделировании технологического процесса. Особенно это касается крупных деталей из металла. Опытным путем выявлено, что в разных частях конструкции может возникать неравномерный индукционный нагрев. Это связано с закономерно разной толщиной материалов. Подобное наблюдение указывает на необходимость замера и учета средней температуры. Также важен постоянный контроль над максимальным уровнем нагрева в самых накаленных местах конструкции.

Какие меры необходимы после проведения закалки ТВЧ?

Алгоритм действий будет неполным, если не упомянуть важность последующего охлаждения. Без него защитный слой на поверхности металла не будет сформирован. Способ, с помощью которого будет достигнуто снижение температуры внутри металлической конструкции, зависит от первоначальных свойств сплава. Нужно помнить, что воздействие тока высокой частоты приводит металл в аустенитное состояние, а дальнейшее его охлаждение позволяет зафиксировать вновь приобретенные свойства внутри структуры. Изделие становится более твердым и прочным. 

В процессе снижения температуры также важно обращать внимание на целый список параметров. К ним относятся скорость и однородность охлаждения, температура окружающей среды в целом. 

Достоинства поверхностной закалки

При соблюдении необходимых условий при воздействии токов высокой частоты заметно повышаются прочность, упругость и износостойкость изделий из различных сплавов. При этом к разным участкам крупной конструкции можно применять особенный подход, изолируя от такого же воздействия другие части установки. Однако описанный вид закалки может быть противопоказан для работы с некоторыми сплавами. Это еще раз подчеркивает важность экспериментального подхода перед обработкой крупных партий конструкций.

 

Назад к списку статей