Нагревательное оборудование для термической обработки

Нагревательное оборудование для термической обработки

В настоящее время промышленность располагает большим арсеналом нагревательного оборудования, которое можно использовать в инструментальном производстве. Это прежде всего камерные печи — газовые, мазутные и электрические, шахтные электрические печи, конвейерные методические печи, печи с восстановительной или нейтральной атмосферой, печи-ванны, установки ТВЧ с ламповыми и машинными генераторами. Выбор печей определяется развиваемой ими температурой нагрева и наличием в конкретном цехе. Если есть возможность пополнения или замены оборудования, а также в случае вновь проектируемого производства выбор печей должен быть оптимальным, как и при решении любых других задач. Это значит, что выбранная печь должна обеспечить минимальные затраты при высоком качестве выполнения операции нагрева. Качество лучше всего оценить по дефектам инструмента, связанным с нагревом.

Во время отжига длительная выдержка инструмента при высокой температуре особо опасна обезуглероживанием и глубоким окислением поверхности заготовок или инструментов. Поэтому целесообразны камерные, шахтные и конвейерные печи с нейтральной атмосферой. Лучшим вариантом является использование печей с программным обеспечением режима отжига и нейтральной атмосферой. Такие печи обычно используют в серийном и массовом производстве. В условиях единичного производства отжиг заготовок инструмента выполняют в обычных камерных или шахтных печах без защитной атмосферы. Для уменьшения обезуглероживания, что особенно важно при малых припусках под последующую механическую обработку, заготовки или инструменты перед повторной закалкой, если первая некачественная, укладывают в металлические ящики и засыпают карбюризатором: 50 % древесного угля и 50 % чугунной стружки. Ящики загружают в печь и производят отжиг, при котором поверхности изделий даже несколько науглероживаются.

При нагреве под закалку опасны окисление и обезуглероживание поверхности инструмента, а также недогрев и перегрев, вызываемые нарушением температурно-временного режима. Недогрев из-за пониженной температуры или недостаточной выдержки уменьшает твердость и красностойкость инструмента, а перегрев — прочность по причине роста зерна стали. При значительном перегреве, его называют пережогом, возможно межкристаллическое окисление металла и окончательный брак. Увеличенный окисленный или обезуглерожен- ный слой, больший установленного припуска под последующую обработку, также приводит к браку инструмента. Закладка в техпроцесс повышенных припусков экономически невыгодна, так как увеличиваются расход быстрорежущей стали и трудоемкость последующих операций по изготовлению инструмента. Поэтому печи для нагрева иод закалку еще в большей степени, чем для отжига, не должны допускать окисления и обезуглероживания поверхностей инструмента. Здесь обязательна нейтральная среда и автоматическое поддержание температуры нагрева, желательно и времени нагрева, г.е. печи должны быть оснащены устройствами, автоматически поддерживающими температурно-временной режим нагрева Такие печи оптимальны как с точки зрения качества, так и производительности термообработки.

Предпочтительными и наиболее распространенными являются печи-ванны:

а)   высокотемпературные хлорбариевые с электродным разогревом ВаС12 для окончательного нагрева быстрорежущею инструмента иод закалку;

б)   среднетемпературные соляные ванны (77,5 % ВаС12 + 22,5 % NaCl) с электродным или тигельным разогревом нагревающей среды. Применяются для подогрева быстрорежущего инструмента или окончательного нагрева под закалку инструментов из углеродистой и низколегированной сталей;

в)    низкотемпературные соляные ванны с тигельным разогревом нагревающей среды из калиевой и натриевой селитр или из раствора едких щелочей. Пригодны для охлаждения инструмента при ступенчатой закалке или для отпуска закаленного инструмента. Расплавы или растворы солей в этих ваннах нейтральны, но тем не менее могут окислять нагреваемые инструменты кислородом, занесенным самими инструментами. Поэтому ванны периодически раскисляют: высокотемпературные — молотым FeSi или бурой, а среднетемпературные — бурой или желтой кровяной солью.

Для подогрева быстрорежущего инструмента перед окончательным нагревом под закалку можно использовать одно- и двухкамерные печи с мазутным или газовым обогревом. Газы — продукт сгорания топлива — создают в печи атмосферу, близкую к нейтральной. В первой камере, где сгорает топливо, производят второй подогрев, а во второй, обогреваемой горячими отходящими газами, — первый.

Дефектом отпуска является недоотпуск, характеризуемый повышенным содержанием аустенита в структуре быстрорежущей стали и являющийся следствием нарушения температурно-временного режима нагрева или охлаждения, Обезуглероживание и окисление поверхности не опасно, так как температура нагрева инструментов относительно низкая. Поэтому для отпуска можно использовать любые печи, обеспечивающие и строго поддерживающие требуемую температуру. Наиболее удобными и чаще всего используемыми являются шахтные печи с атмосферной средой. Инструмент загружается в них корзинами.

Глубокие шахтные печи с установкой под полом используются как для отпуска протяжек, так и для их нагрева под закалку. Для уменьшения деформаций протяжки в печи подвешивают. Защиту от обезуглероживания и окисления при нагреве под закалку обеспечивают с помощью обертки асбестом, а также покрытием протяжки расплавленной бурой при окончательном нагреве.

Установки ТВЧ позволяют получить поверхностную закалку при вязкой сердцевине. Эго важно для инструментов, обладающих малой прочностью. Такие установки используются главным образом для закалки инструментов из углеродистых и низколегированных сталей, у которых относительно большой интервал закалочных температур. У высоколегированных быстрорежущих сталей интервал закалочных температур малый: 20—25 °С для стали Р9 и 10—20 °С для стали Р18, в то время как для сталей ХВ, ХГСВ — 50 °С. Его трудно выдержать при нагреве на ТВЧ, так как скорость нагрева очень высокая. Поэтому установки ТВЧ редко используются для нагрева под закалку инструментов из быстрорежущей стали. С другой стороны, высокая скорость нагрева является положительным фактором, она несколько расширяет интервал закалочных температур, что позволило в свое время Минскому и Киржачскому (Российская Федерация) инструментальным и Златоустовскому металлургическому (Российская Федерация) заводам освоить закалку сегментов из стали Р9 на установках ТВЧ.

Установки ТВЧ выгодны в том отношении, что обеспечивают чистоту рабочего места и могут быть встроены в поточные и автоматические линии. Известны автоматы для закалки ТВЧ напильников и метчиков.

На Московском заводе “Фрезер” используются полуавтоматические агрегаты для закалки и отпуска резьбонарезных плашек, метчиков, сверл с набором различного оборудования, ванн, печей, расположенных в последовательности технологического процесса термической обработки.

Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *