Короткий путь http://bibt.ru <<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Оборудование для термической обработки.

Оборудование термических цехов состоит из нагревательных печей, закалочных устройств (баки, прессы, приспособления), установок для очистки обработанных деталей (пескоструйные установки), правильных устройств, приборов для контроля температуры в печах и ваннах, а также контрольных приборов для проверки качества обработанных деталей.

Термические печи по конструкции подразделяют на печи периодического действия и непрерывного действия: по назначению печи для отжига, нормализации, закалки, отпуска, азотирования, цементации, цианирования; по виду применяемого топлива —на печи, работающие на жидком и газообразном топливе и электрические; по характеру среды в рабочем пространстве: на печи с воздушной средой и продуктами горения, с защитной газовой средой, печи-ванны (соляные, свинцовые, масляные).

Рис. 38. :

1 - муфель реторты; 2 - основание реторты; 3 — приспособление (корзина) для загрузки деталей; 4 — подставка под корзину; 5 — трубка для ввода карбюризатора; 6 — трубка для ввода газа; 7 - вентилятор; 8 — пружина сальника; 9 — нажимная гайка; 10 — шариковые подшипники вала вентилятора; 11 — электродвигатель вентилятора; 12 — электродвигатель для подъема крышки; 13 - болт для крепления крышки, 14 - крышка реторты; 15 - прокладка крышки; 16 - болт-17 - электросопротивление; 19 - кладка печи; 19 -термопара

При единичном и мелкосерийном производствах применяют печи периодического действия — камерные печи с неподвижным подом или с выдвижным подом. Для закалки, цементации, азотирования применяются печи шахтного типа (рис. 38). Недостатком таких печей является трудность обеспечения равномерной температуры по всей высоте печи.

При крупносерийном и массовом производствах широко применяются печи непрерывного действия (печи с вибрирующим подом, конвейерные, а также механизированные печи-ванны).

Печи непрерывного действия часто представляют собой комплексные агрегаты, осуществляющие несколько последовательных термических процессов. На рис. 39 показан агрегат для закалки, промывки и отпуска мелких деталей. Детали 1 автоматически подаются в муфель 3 печи 2. После нагрева они сбрасываются в закалочный бак 4, далее винтовым транспортером 5 выдаются наружу, где автоматическим устройством 10 нагружаются в ковши элеватора 6 отпускной масляной ванны 7. После отпуска детали поступают в моечную машину 8, а из последней — на контрольно-сортировочный автомат 9.

Металлы и их сплавы закаливают для повышения твёрдости. Этот процесс имеет многовековую историю – от кузнечного горна и ведра с водой, в которое с шипением опускался раскалённый клинок, до высокотехнологичного оборудования современных металлургических производств.

Суть состоит в том, что материал нагревают до той температуры, при которой он приобретает новые свойства, а потом резко охлаждают, фиксируя это состояние. Закаливают сталь, а также сплавы цветных металлов (бериллиевую бронзу, например). После закалки металл подвергают , суть в том, чтобы убрать хрупкость, придав эластичность.

Наиболее широко разработаны процессы закалки стали – с разнообразным оборудованием, материалами, технологиями.

Сталь – сплав железа с легирующими добавками и углеродом, нагревают до той температуры, при которой атомы железа и добавок выстраиваются в кубические гранецентрированные решётки. Внутри этих структур «растворены» атомы углерода. Это аустенит.

Затем материал охлаждают так, что решётки железа с добавками становятся кубическими, а атомы углерода выстраиваются в прямоугольные «пакеты», расположенные между кубическими структурами. Это мартенсит, имеющий игольчатое строение и высокую твёрдость.

Так происходит закалка стали. Основные операции: раскалить и остудить – обеспечивает соответствующее нагревательное оборудование и охлаждающие материалы.

Нагревательное оборудование

В зависимости от глубины и степени закалки, формы и размеров закаливаемой детали применяют разные способы её разогрева.

ТВЧ-установка

создаёт высокую температуру за счёт электромагнитной индукции: средне- и высокочастотный переменный ток, который проходит по петлям индуктора, создаёт вихревые токи на поверхности закаливаемого изделия, расположенного рядом с ним, и нагревает её.

Чем выше частота переменного тока, тем больше раскаляется поверхность изделия.

Понизив частоту, можно достичь нагрева более глубоких участков.

Однако детали большого сечения, а также имеющие сложную поверхность, обработать этим способом не удастся.

Таким образом, к преимуществам установок ТВЧ относится : экономичность и скорость нагрева, отсутствие окалины, деформаций и трещин при закалке, автоматический контроль и механизация процесса.

Недостатками является неэффективность при работе со сложными профилями и массивными деталями.

Соляная электродная ванна

нагревает детали за счёт электролиза соляного расплава. Она представляет собой наполненную солью ёмкость из керамики или металла. В неё погружены электроды, а также электронагреватель, который производит пуск ванны, расплавляя соль. Ванна защищена корпусом и зонтом, расположенным над ней. Такое оборудование обеспечивает быстроту и равномерность нагрева деталей, погружаемых в расплав.

Преимуществами являются : скоростной нагрев, равномерность поля температур (погрешность не выше 1ºС), частичный нагрев (если в ванну погружён только нужный участок детали), отсутствие окисления поверхности металла, высокие температуры (от 800 до 1300ºС, в зависимости от применяемой соли).

К недостаткам относится : выделение вредных испарений с поверхности расплавленной соли, а также взрывной выброс расплава, если в него попадает вода или загружаются влажные изделия.

Камерная печь имеет плотно закрывающийся отсек с обогревом и хорошей теплоизоляцией, во внутреннем пространстве которого создаются высокие температуры — от 800 до 1400ºС. В зависимости от того, чем производится обогрев, камерные печи бывают электрическими, нефтяными и газовыми.

Преимущества таких печей– равномерный нагрев, разработанные механизмы регулирования температуры и управления процессом.

Недостаток – образование окалины в результате взаимодействия металла с атмосферным воздухом при нагреве до высоких температур.

В дополнительно герметизированных печах с устройствами для нагнетания в рабочую камеру защитного газа (аммиак, лёгкие углеводороды) окалина не образуется.

Печь непрерывного горения

В том случае, если технологический процесс предусматривает постоянное закаливание деталей, применяют непрерывно действующие печи. В них, в соответствии с требованиями технологии, производят нагрев и выдержку изделий при заданной температуре в течение контролируемого времени.

По способу подачи изделий на закалку печи непрерывного горения подразделяются на конвейерные, толкательные и протяжные .

Процессы нагрева и выдержки автоматизированы и управляемы . Вместе с тем, закалка в таких печах (без защитного газа) сопряжена с образованием окалины и обезуглероживанием стали .

Вакуумная печь отличается от обычных камерных тем, что внутри неё, помимо высокой температуры, создаётся вакуум – до 5х10 -6 мбар. В результате снимаются проблемы, связанные с образованием окалины, обезуглероживанием и науглероживанием стали .

Эти печи, снабжённые, помимо нагревателей и теплоизолирующего корпуса, вакуумным насосом, выпускаются в промышленном, более масштабном варианте и с относительно небольшими габаритами – для исследовательских, лабораторных целей.

Материалы для закаливания: среда охлаждения.

При закалке изделие после нагрева требуется охладить. Для этого разогретую деталь погружают в среду с более низкой температурой. Такие среды могут быть жидкими и газообразными.

Вода

является часто используемой для охлаждения стали жидкостью. Если в такой воде присутствует даже малое количество солей либо моющих средств, параметры охлаждения меняются. Поэтому вода должна быть чистой. Частой её замены не требуется. Температура воды должна находиться в интервале от 20 до 30 градусов. Недопустимо охлаждение закаляемой детали в проточной воде.

Недостатком водного охлаждения является возникновение трещин и деформация при этом процессе. Поэтому закаливают в воде преимущественно несложные по форме изделия.

Водный раствор каустической соды

применяют, чтобы закалить изделия сложной конфигурации, изготовленные из конструкционной стали. Концентрация раствора – 50%. Он может быть холодным либо нагретым до 50-60ºС. При такой закалке образуются едкие пары, поэтому рабочее пространство должно обязательно иметь эффективную вытяжную вентиляцию.

Используют также горячие концентрированные растворы щелочей NaOH и KOH .

Минеральное масло

используют при закалке стали с легирующими добавками. В масляной ванне скорость, с которой охлаждается деталь, не зависит от температуры масла. Если масло нагрето до ста градусов и ниже, при попадании воды деталь может растрескаться, но при температуре масла выше 100ºС трещины не образуются.

Масляная закалка, вместе с тем, имеет недостатки: образуются вредные газы; изделие покрывается налётом; закаливающая способность постепенно снижается. Кроме того, минеральные масла легко воспламеняются.

Растворы солей

Горячие (от 150 до 500ºС) расплавы солей и их концентрированные растворы применяют для ступенчатой и изотермической закалки. При этом используются нитраты и нитриты калия и натрия. Интенсивность охлаждения в таких ваннах можно повышать, дополнительно вводя воду. Она поступает в глубину расплава/раствора, частично испаряется, частично поглощается солью. При этом в условиях данной температуры соль поглощает строго определённое количество воды. В результате создаются стабильные условия охлаждения. Температура ванны и содержание в ней воды контролирует автоматика.

Газ

также может охладить раскалённую сталь. С этой целью применяют обдувку изделия осушённым воздухом, подаваемым с помощью компрессора или вентилятора. Кроме того, используют охлаждение с помощью потоков азота, аргона. Продувание изделия инертным газом особенно эффективно при охлаждении в вакуумных печах.

Полное описание процесса закалки

Рассмотрим закалку стального изделия на конкретном примере.

Оборудование: камерная печь. Охлаждающий материал: масло.

Допустим, есть изделие из нержавеющей стали марки 40Х13.

Температура закалки для неё составляет 1050-1100ºС.

Проводят расчёт скорости нагрева. Этот расчёт учитывает форму изделия, расположение его в печи, а также нагревательную среду.

Изделие помещается в камерную печь и нагревается до нужной температуры с рассчитанной скоростью.

По достижении назначенной температуры деталь выдерживается в этих температурных условиях определённое время, чтобы произошёл полный её прогрев и нужные структурные превращения металла.

Затем изделие извлекают и постепенно, круговыми движениями, погружают, до полного остывания, в ванну с минеральным маслом — подходящей охлаждающей средой для легированных сталей, к которым относится 40Х13.

Место, где стоит охлаждающая ванна, должно иметь вытяжную вентиляцию.

Правильно подобранный режим закалки с использованием соответствующего оборудования и материалов позволяет значительно повысить твёрдость металлических изделий.

2.3 Выбор приспособлений для выполнения термической обработки

Наличие соответствующей оснастки для основных и промежуточных операций предварительной т.о. способствует повышению технологического процесса, повышает качество обрабатываемого инструмента, улучшает условия труда рабочих.

В качестве приспособлений используем: клещи с плоскими губками, верхонки.

2.4 Выбор вспомогательных операций

1. Предварительная промывка инструмента от солей и масла производится в моечной машине. В этой машине инструмент подвергается химическому и механическому воздействию горячего щелочного раствора. Состав приготовлен из жидкого стекла каустической соды. Общая щелочность раствора должна составлять 0,38 - 0,41 NaOH.

2. Кипячение в подсоленной воде (в кипящем 2% растворе соляной кислоты) осуществляется перед травлением для сокращением распада кислоты и времени травлением. Кипячение производится в течение 5-10 мин и имеет целью растворить соли, оставшиеся на поверхности инструмента после нагрева в солях, а также разрыхлить окалину.

3. Травление предназначается для окончательного снятия окалины, разрушения и удаление оставшейся после предварительного кипячения хлористых солей. Травление производится в растворе 2ч технической соляной кислоты Л ч воды, 0,5% присадки, и КС. Продолжительность травления 3-5 мин при 18 - 20 С (в зависимости от слоя и толщины окалины),

4. Повторная промывка применяется для полного удаления кислоты и грязи образовавшихся на заготовки при травлении осуществляется в проточной воде. Промывка сопровождается многократным встряхиванием.

5. Кипячение в 2% содовом растворе производится для полной нейтрализации кислоты в течение 10 мин

6. Пассивирование осуществляется для того, чтобы предохранить изделие от коррозии. Оно происходит в горячем водяном растворе, содержащим 25% NaN0 2 Выдержка в ванне 3 -5 мин., после такой многократной обработки изделие получается чистым и защищенным от последующей коррозии. Данные операции после отжига, в полном объеме могут не использоваться.

2.5 Выбор и обоснование требуемых операций для контроля качества термической обработки

Результатом предварительной т.о, оценивается по твердости и микроструктуре. Микроструктуру при отжиге контролируют на зернистый перлит.

Параметры контролируемые у быстрорежущих сталей после отжига: химический состав, размер заготовки в состояние поставки, микроструктура по ГОСТ 10243-75, твердость в отожженном состоянии по ГОСТ 9012-59, не ниже НВ 255, глубина обезуглероженного слоя 0,5-1 % от d.

2.6 Анализ возможных дефектов термической обработки и способы их устранения

Окисление и обезуглероживание - дефекты, которые являются результатом химической реакции, проходящие при нагреве стали между поверхностным слоем металла и кислородом. Эти процессы оказывают отрицательное влияние на конструктивную прочность изделий, приводящие к потерям металла на удар, обуславливают необходимость увеличение припусков для последующей механической обработки.

Окисление определяют непосредственным осмотром заготовки, а обезуглероживание контролем на прочность при металлографическом исследовании.

При глубине проникновения, больше чем припуск на шлифования, брак неисправный. Для предупреждения следует вести нагрев в защитной атмосфере, а при отсутствии таковой - в ящиках с чугунной стружкой, древесным углем с 5% кальцинированной соды, пережженном асбестом, белым песком и т.п. В соляные ванные для сохранения от обезуглероживания добавляют молотый фурросилицин в количестве 0,5 - 1 % от веса соли или буру, борную кислоту, желтую кровяную соль.

Контроль твердости обычно производится с помощью ЦБМ для отожженных изделий.

Нафталинистый излом - характеризуется своеобразным видом излома, что является следствием разрушения по кристаллографическими плоскостям; сопровождается значительным снижением прочностных свойств и особенно ударной вязкости, вызывается окончанием горячей классической обработки при излишне высокой температуре (выше 1180 С), если степень деформации при последующем отжиге была небольшой и если последующий отжиг выполнен недостаточно точно и не обеспечивает необходимого значения твердости (НВ 255 - 269), выполняем повторную закалку без промежуточного отжига. Устранение нафталинного излома и восстановление механических свойств можно многократным отпуском.

3. Проектирование технологического процесса упрочняющей термической обработки

3.1 Определение структуры технологического процесса термической обработки

Упрочняющая т.о. быстрорежущей сталь специфична. Она заключается высокотемпературном нагреве под закалку и последующем трехкратным температурный отпуск, по 1 часу каждый. Температура закалки - 1280 - 1290 С, а температура 580 -600 С.

3.2 Проектирование отдельных операций термической обработки

Закалка - процесс термической обработки, обуславливающий получение неравновесных структур превращения или распада аустенита при резком его переохлаждении со скоростью выше критической. Конечный результат процесса закалки зависит от скорости охлаждения и температуры конца мартенситного превращения. Чем выше температура нагрева, тем выше легированность твердого раствора за счет растворение вторичных карбидов, а следовательно, выше теплостойкость и вторичная твердость. НО с другой стороны, интенсивность растворения большого карбидов при нагреве выше определенных температур вызывает интенсивность роста зерна аустенита, а значит, снижает прочность и ударную вязкость.

При назначение температуры закалки учитывается условия эксплуатации инструмента. Для инструмента работающего о высокими ударными нагрузками температуру закалки иногда понижают с целью повышения прочности и закаливают на более мелкое зерно 11 балла. Для инструмента, работающего в особо тяжелом температурном режиме температуру закалки повышают относительно оптимальной, проводя обработку на максимальную теплостойкость.

Для стали Р6М5 режим закалки заключается в высокотемпературной ступенчатой закалке.

Первый подогрев проводят при температуре 400 - 500. С, с предварительным погружением на 15 - 20 сек. в пересыщенный раствор буры, второй подогрев будем проводить при температуре 830-860 С.

Ступенчатый подогрев под закалку будем производить в соленых ваннах, которые широко используются, т,к. имеют следующий ряд преимуществ: высокой интенсивностью и равномерностью нагрева, возможность осуществления местного нагрева, предотвращение окисления и обезуглероживания. защита инструмента, от воздействия кислорода.

При нагреве будем использовать наиболее распространенную соль БМЗБ, в состав которой входит; 9б,9% ВаС12+ 3% МgF2, 0,1% В.

Условия охлаждения при закалки должны обеспечить сохранение высокой концентрации углерода, а для легированных и быстрорежущих сталей сведение до минимума закалочной деформации и отсутствие трещин. Сталь Р18Ф2 будем охлаждать в масле.

Отпуск - процесс т.о., обусловливающий превращение неустойчивых структур закаленного состояния в более устойчивые, Отпуск осуществляется путем нагрева до температуры ниже интервала превращений, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения.

Отпуск быстрорежущей стали должен обеспечивать более полное превращения остаточного аустенита, что достигается применением многократного отпуска с охлаждением 20 - 40С.

Температура отпуска, продолжительность и число отпусков определяются химическим составом и выбранным условием проведения этой операции. Отпуск обеспечивает одновременно высокую твердость и теплостойкость. Основная цель отпуска заключается в дисперсном твердение.

В процессе отпуска, происходит выделение из твердого раствора дисперсных карбидов. И превращение остаточного аустенита в мартенсит. Остаточный аустенит объединяется при нагреве с легирующими элементами и при охлаждении с температур отпуска превращается в мартенсит.

Для стали Р6М5 будем производить трехкратный отпуск с температурой 570 С по 1 часу, твердость после отпуска составляет 63 HRC. А образование дисперсных карбидов обеспечивается высокую теплостойкость (600 - 650 С)

Структура сталей после отпуск состоит из отпущенного мартенсит, карбидов (15- 20 %) и остаточного аустенита (2 -3%), Наибольшее количество остаточного аустенита превращается при первом отпуске 10-12%, при втором - 6 - 8 %, а после третьего - 3 - 5 %.

Отпуск будем производить в стандартной элетродно-солянной ванне с прямоугольной формой рабочего пространства типа С -100, с температурой 850 С.

В качестве жидкой среды применяются сравнительно простые по составу среды, обладающие высокой жидкотекучестъю, не разъедающие поверхность закаленных изделий, такие как расплавленная соль 30% ВаСl2 + 20% NaCl + 50% CaCl2.

После закалки и отпуска сталь Р18Ф2 должна обладать твердостью 65 - 66 HRC теплостойкость Т = 630 С, вязкость хорошая, шлифуемость низкая.

Оснастка для т.о. имеет решающее значение при осуществлении технологических процессов в термических цехах. Отсутствие или неправильное использование оснастки может вызвать значительный брак. В данном процессе т.о. будем использовать; корзину для закалки в соляных ваннах, клещи о прямыми плоскими губками, ковш для слива из соляных ванн, ложку для очистки соляных ванн.

3.3 Выбор вспомогательных операций

К вспомогательным операциям относят его очистку после т.о. правку и антикоррозийную обработку,

Инструмент подвергается очистки с целью удаления мыла, солей, окалины.

Операция химической очистки:

1. Предварительная промывка выварочным бочке в горячем (90 С) щелочном растворе 0,38 - 0,41 % NaOH

2. Кипячение в подкисленной воде (в кипящем 2% растворе соляной кислоты).

3. Травление

4. Повторная промывка в проточной воде

5. Кипячение в содовом растворе

6. Пассивирование.

После этой многоуровневой очистки инструмент получается чистым и защищенным от последующей коррозии.

3.4 Выбор и обоснование требуемых операций контроля качества термической обработки

При закалки быстрорежущей стали контролируют температуру нагрева., время выдержки, обезуглероживающую активность ванн окончательного нагрева, температуру ванн охлаждения, Параметрами контроля является;

Твердость ГОСТ 9013-59, HRC 63 - 65

Величина аустенитного зерна ГОСТ 5636-82, 10-11 балл После закалки и отпуска контролируется:

Твердость, HRC 63 - 65

Теплостойкость

Карбидная неоднородность (2-3 балл) Допускаемое количество остаточного аустенита 2 - 3%

3.5 Дефекты термической обработки и способы их устранения

1. Потеря формы инструмента при закалке - дефект возникающий у сталей, температура закалки которых близка к температурам начала плавления. В результате чрезмерного перегрева или расположения инструмента в ванне близко к электродам, возникают оплавление инструмента..Поэтому при помещении инструмента в ванну следует выключить ток. Этот недостаток можно устранить так же, установкой защитной стенки из кирпичей, отделяющих электроды от инструмента.

2. Недостаточная твердость после отпуска может быть следующими причинами;

а) пониженной температуры закалки (выявляется микроанализом) вследствие чего образуется недостаточно легированный мартенсит

б) низким нагревам при отпуске (эта причина может быть выявлена магнитным анализом).

Дефектом возникающим в результате этих причин, устраняется соответственно отжигом и последующими правильными закалкой и отпуском.

в) обезуглероживание

г) порча теплостойкости

3. Порча теплостойкости возникает в результате очень длительного или многократного нагрева выше области Aс1 вследствие обогащением карбидов МебС вольфрамом, что уменьшает их растворимость при закалки, вследствие чего получается недостаточно легированный мартенсит, Выявляется по снижению вторичной твердости или теплостойкости. Данный дефект предотвращается соблюдением определенной области нагрева температур и длительности т.о.

4. Деформация и коробление определяется проверкой размеров. Возникают из-за внутренних напряжений, образовавшихся при закалки; неравномерный нагрев под закалку и неправильное погружение в охлаждающую среду в мартенситном интервале; правильным погружением в закалочную среду, равномерным нагревом и проверкой на кривизну перед закалкой.

Введение в сталь легирующих элементов само по себе уже улучшает ее механические свойства. Для получения после цементации и последующей термической обработки высокой твердости поверхности и пластичной сердцевины детали изготовляют из низкоулеглеродистых сталей 15 и 20. получающаяся после цементации и последующей термической обработки твердая и прочная сердцевина у сталей с повышенным содержанием...

Закалка в масле и низкий отпуск. Цементацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стальных деталей углеродом. Выбор последовательности всех операций термической обработки. Назначаем последовательности всех операций изготовления вала первичной коробки передач (от проката до готового изделия). Последовательность операций изображается графически с указанием номера...

Установки нашли широкое применение в металлургии. С их помощью получают чистые сплавы, закаляют металлические изделия. Термическое оборудование обеспечивает равномерный прогрев массы в любых направлениях. Также оно защищает металл от негативного воздействия инородных тел.

Навигация:

Термическое промышленное оборудование позволяет проводить следующие технологические процессы:

• нормализацию;
• отжиг;
• отпуск;
• закалку;
• криогенную обработку.

Агрегаты можно разделить на две основные группы: основные и вспомогательные установки. Первый вид оборудования предназначен для обработки металлов и продукции. К этой категории относят закалочные баки, печи и другие системы. Вспомогательные агрегаты представлены моечными машина, прессами.

Преимущества термической обработки металлов:

• сокращение количества выпуска бракованных деталей;
• повышение прочности металлических сплавов;
• получение однородной металлической массы.

Установки различаются модификацией и мощностью.

Применение термического оборудования

Агрегаты используют не только в металлургии. Они нашли применение в машиностроении. С их помощью изготавливают прочные и износостойкие металлические узлы транспортных средств. Термически обработанные материалы устойчивы к агрессивным воздействиям и коррозии.

Термическое оборудование для термической обработки используют в оборонной промышленности. Благодаря повышению прочности и плотности структуры, стволы оружия не перегреваются. Увеличивается срок их службы.

Также агрегаты используют в горнодобывающей отрасли. С их помощью собирают музыкальные инструменты. Оборудование химико термической обработки позволяет проводить различные испытания готовой продукции. Также его используют для тестирования новых образцов строительных и отделочных материалов.

Оборудование термообработки

Установки представляют комплексные системы, которые состоят из нагревательных печей, закалочного оборудования, плавильных устройств. Контроль над выполнением технологического процесса осуществляется посредством специальных приспособлений: датчиков, манометров и других приборов.

Термическое оборудование печи по типу конструкции классифицируют на агрегаты периодического и непрерывного действия. Также они отличаются назначением. Существуют специальные установки для отжига, отпуска, закалки, цементации, нитроцементации и других техпроцессов.

Примечание. Современные виды термического оборудования могут сочетать в себе функции нескольких агрегатов.

Печи – основой вид установки термического цеха. Они работают на жидком и газообразном топливах, а также электричестве. Рабочее пространство: воздушная, защитная, газовая среды. Также существуют печи-ванны, в которых производят закалку металлов в соляном или масляном растворах.

Оборудование для термической обработки периодического действия используют в мелкосерийном производстве. Как правило, востребованными считаются печи камерного типа с неподвижным или выдвижным подом. Шахтные установки предназначены для цементации и азотирования. Их основным недостатком является неравномерный прогрев рабочего пространства даже при максимальном температурном режиме.

Основное оборудование для термической обработки – печи непрерывного действия. Их используют в масштабном и серийном производстве. Они представляют собой комплексные системы, с помощью которых можно выполнять несколько технологических процессов.

Кроме печей существует оборудование термической резки. Процесс разрезания металла осуществляется посредством его проплавления. Основными видами такой резки являются газовая и кислородная.

Сварочное термическое оборудование – отдельная категория установок для термообработки металлов. Его источником питания могут выступать электронагревательные устройства и печи сопротивления. В случае применения газопламенного нагрева применяют специальные горелки. Сплавление металла осуществляется посредством передачи тепловой энергии.

Чтобы выбрать оборудование для термической обработки стали, необходимо знать технические параметры процесса, а также свойства обрабатываемого металла. Также во внимание берется мощность оборудования и его максимальный и минимальный температурный режим во время работы.

Оборудование термических цехов – промышленные печи. Они классифицируются по двум направлениям. Установки бывают теплогенераторами и теплообменниками. Первый вид агрегатов характеризуется образованием тепловой энергии внутри обрабатываемого материала. В результате работы оборудования такого типа осуществляется химическая реакция: взаимодействие молекул металла с теплыми воздушными массами. В теплообменниках тепло вырабатывается посредством электрической энергии. Примеры агрегатов: индукционные печи и дуговые печи.

Установки классифицируют по способу получения тепла. Они бывают таких типов:

• экзотермическими;
• оптическими;
• электротермическими (дуговые, индукционные, электроннолучевые, печи сопротивления);
• смешанные.

В экзотермических установках источником тепла выступают топливо или обрабатываемый материал. В некоторых видах конструкции тепло вырабатывается одновременно двумя способами. Это термическое оборудование – печи промышленные высокотемпературные. Они способны прогреваться до температуры выше +3000 градусов.

Примечание. Удерживать тепло внутри рабочего пространства позволяет правильно сделанная футеровка конструкции.

Термическая печь любого типа состоит из таких основных узлов:

• рабочей камеры, выполненной из прочного материала;
• теплового генератора;
• теплоотборника;
• приводов, устройств для подключения электрической энергии, горелок;
• труб для отвода продуктов горения.

Агрегаты отличаются видом теплообмена, который происходит во время их работы. Установки бывают радиационными, конвективными и смешанными. Существуют также отличия в способе транспортировки обрабатываемого материала в печь. В зависимости от этой характеристики бывают вагонеточные, рольганковые, роликовые и другие агрегаты.

Конструкции термических печей:

• Туннельные – длинные вытянутые установки, которые используют для обжига строительных и отделочных материалов;
• Шахтные – конструкции круглой или прямоугольной формы (вагранки, доменные печи);
• Камерные – термическая обработка в установках такого типа осуществляется в специальной камере (рабочем пространстве), печи характеризуется способностью работать при максимальных температурных режимах;
• Вращающиеся – барабанные установки, которые эффективно используют в металлургии, представляют собой вытянутые конструкции, загрузка обрабатываемого материала осуществляется сверху;
• Проходные – длинные конструкции, в которых процесс термообработки производится постоянно, они оснащены отдельными камерами, в каждой из них разный температурный режим.

Это основные виды термического оборудования, которое используют в промышленности.

Вакуумные печи

Такое оборудование термического производства используют в авиационной, атомной отраслях, металлургии и других видах промышленности. Оно позволяет проводить термообработку различных материалов. С его помощью осуществляют сушку, плавку, спекание и другие технологические процессы.

Агрегаты оснащены водоохлаждаемым корпусом. Он выполнен из нержавеющей стали. В изготовлении внутреннего рабочего пространства используют молибден или вольфрам. Управлять установкой можно вручную или с помощью пульта. Регулировать температурный режим помогает датчик и специальное устройство.

Вакуумное оборудование для термической обработки металлов – герметичные конструкции. Они могут быть любого типа: шахтные, камерные, туннельные и другие. Преимуществом выполнения термообработки в вакууме является прочность полученных изделий, их долговечность и износостойкость.

Оборудование используют не только для проведения обработки различных материалов. Оно нашло применение в исследовательской деятельности. С его помощью тестируют образцы готовой продукции на устойчивость к воздействию высокой температуры.

Термическое оборудование активно используют заводы и термические цехи для проведения различных процессов с их нагреванием. Как правило, в установках данного типа металлы разогреваются до температуры плавления, чтоб изменить их свойства.

Навигация:

Оборудование для термической обработки

Оборудование для термической обработки может иметь различные возможности, которые способствуют выполнению определенных процессов. Это касается максимальной температуры, создаваемой в ней, количества одновременно обрабатываемого материала, типа выполняемой обработки.

Оборудование для термической обработки на различных предприятиях представлено:

• шахтными печами;
• камерными печами;
• печами с выдвижным подом;
• вакуумными печами;
• плавильными прессами;

Шахтные печи имеют высокую производительность и могут обрабатывать материалы, имеющие большие габариты. С их помощью можно производить термическую обработку для операции закалки, отжига, отпуска, нормализации цветных металлов. Применение оптимально для предприятий, которые не делают упор на точность проведения операций.

На сегодняшний день различными предприятиями выпускаются шахтные печи, которые имеют электрический и газовый нагрева. Установки данного типа могут применяться в эндогазовой, азотной, воздушной, вакуумной и водородной среде. Основным их применением является термообработка стальных элементов, которые имеют большие размеры. К ним относятся стальные детали и узлы, крупногабаритные отливки и поковки. Кроме этого производится их нормализация и прокат.

Камерные печи термообработки имеют меньшие габариты, поэтому используются для изменения свойств объектов небольших размеров. Установки данного типа имеют популярность на различных типах производств. Они могут использоваться как отдельно, так и вкупе с автоматизированными комплексами.

В состав комплекса оборудования для термической обработки могут входить:

• нагревательные печи;
• закалочный бак;
• моечные камеры;
• камеры отпуска;

Камеры отпуска в некоторых установках совмещаются емкостью для охлаждения, чтобы избегать отпускной хрупкости. Нередко используют камеры, в которых элементы обрабатываются холодом, это позволяет уменьшить остаточный аустенит. В состав автоматизированного комплекса может входить рельсовая транспортная система для погрузки и разгрузки.

Печи, имеющие выдвижной подол являются оптимальным инструментом бля термической обработки деталей или узлов, которые имеют крупные габариты. Для осуществления загрузки и выгрузки используют краны и кран-балки. Из недостатков можно отменить большую теплопотерю. Это происходит ввиду их габаритов. С их помощью производят аустенизацию, отжиг. Нередко используют для нагрева металла перед процедурой ковки. Для загрузки элементов могут использоваться небольшие манипуляторы и роботы. Рабочее пространство может нагреваться газовым и электрическим способом.

Вакуумные печи

Вакуумные печи являются оптимальным средством, чтобы получить качественные инструменты, быстрорежущие стали, титановые сплавы, медь, тугоплавкие металлы и конструкционные стали. Вакуумные печи производят все процессы с высокой технологичной точностью параметров. Температура в них не может откланяться больше чем на 5 градусов. Они используются как составные элементы линий термической обработки.

В вакуумных печах может использоваться азотистая, гелиевая, воздушная среда. При этом для их эксплуатации не требуется использование водяных закалочных баков. Это приводит к тому, что в них сложно производить закаливание низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Для изготовления внутренней поверхности вакуумной печи используют листовой молибден, нагревательных элементов – графит, керамика, порошковые материалы.

Установки, которые имеют высокую мощность, способны создавать давление в вакуумной печи, которое составит 0,00005 мбар. Уровень максимального давления окружающей среды составит 20 мбар, а термпературы 1350 градусов. В качестве охлаждающей жидкости применяется вода.

Вакуумные камеры комплектуются различными вакуумными насосами, ресиверами, имеющие газовую среду охлаждения и установками, которые обеспечивают обратное водоохлаждение. Показатель степени автоматизации данного оборудования для термообработки может варьироваться в пределах 0,7-0,9.

Вакуумные печи имеют высокую стоимость, поскольку для их разработки и изготовления затрачивается намного больше средств. При этом они имеют один недостаток, который связан с тем, что поверхность сплавов обезлегируется, если в них используется высокая температура.

Промышленные печи

Многочисленные варианты конструкций промышленных печей можно классифицировать по принципу их работы или способу выделения тепловой энергии. По этому признаку можно разделить все промышленные печи на установки топливного и электрического типа.

Топливные печи, для произведения термической обработки используют химическую энергию, которая выделяется во время сжигания топлива. Это происходит за счет топливосжигающих элементов установок. Они имеют практически одинаковые конструкции в печах различного типа. В машиностроительной промышленности чаще всего используют печи-теплообменники. В них тепло, которое выделяется во время сжигания топлива, переносится к нагреваемому материалу. Как правило, на машиностроительных предприятиях используют радиационные и конверсионные данного типа.

Электрические печи создают тепло благодаря электроэнергии. Существует ряд установок, в которых способ передачи значительно отличается. Это индукционные, электродуговые и печи сопротивления. Оборудование, в котором тепло производится за счет электричества, имеет соответствующий тип.

Электронно-лучевые печи превращают свою энергию в тепловую. При столкновении электронного потока, которое ускоряется в вакуумном пространстве, с телом, происходит быстрое внутреннее нагревание и процесс плавления. Чаще всего установки данного типа используются для того, чтобы плавить чистые тугоплавкие металлы.

Электродуговые печи для термической обработки используются для плавления тугоплавких металлов. Основным их элементом является дуга, которая имеет высокую температуру благодаря подаче на нее электрической энергии. Нередко установки данного типа используются при выплавке и расплавлении сталей и чугуна. Они отлично подходят для работы с цветными металлами.

Индукционные печи превращают электроэнергию в электромагнитную энергию. При этом в установке нагревается только сам объект. Наличие большого количества вихревых токов заставляет предметы быстро расплавляться в камере. Установки, которые имеют высокий показатель частоты, используются для плавления сталей различных марок, чугуна и других металлов.

Водородные печи

В вакуумных водородных печах при термической обработке в системе используется водород. Некоторые печи данного типа работают с диссоциированным аммиаком и осуществляют непрерывную работу. Они отлично подходят для предприятий, в котором налаживается массовое производство. Плавка металлов с помощь водородной печи для спекания является лучшим вариантом. Кроме этого в вакуумных печах можно проводить эффективный обжиг керамических материалов.

Водородные печи оснащаются автоматическими и полуавтоматическими системами, которые осуществляют загрузку в печь материала, а так же автоматических систем, выполняющих проталкивание внутрь печи и выгрузку после завершения операции. Водородные печи могут иметь камерный и колпаковый тип.

Водородные печи, как правило состоят из:

• цилиндрической камеры или колпака;
• противовзрывного устройства;
• передвижного подиума или подставки;
• газовой системы, которая имеет увлажнитель и устройство, обеспечивающее дожиг водорода;
• системы охлаждения;
• системы электропитания;
• системы управления.

Термическое промышленное оборудование

Термическое промышленно оборудование представлено установками с различными функциями. Одним из таковых является плавильный пресс. Его используют для того, чтобы проводить правку проката, труб, профилей и сварных конструкций. Они оборудуются элементами, которые контролируют геометрию правки.

Термическое промышленное оборудование для произведения плавильного процесса могут работать в динамическом или ударном режиме. Как правило, цикл имеет короткую протяженность.

Термическое оборудование для автоматизированного процесса используется для серийного производства крупногабаритных элементов. Это, как правило, автомобильное, тракторное и агрегатное производство. В производственную линию могут включаться печи различного типа и осуществлять замкнутый или линейный цикл.

Модернизация термического оборудования

Модернизация термического оборудования представляет собой процесс, при котором изменяется конструкция установки или заменяются некоторые ее элементы. Существуют различные типы модернизации. Можно осуществлять монтаж футеровки. Он представляет собой процесс, при котором стенки обрабатываются различными материалами, типа керамического волокна или других. Кроме этого различные предприятия осуществляют монтаж элементов нагревания, систем контроля или управления.