6 Выбор способа нагрева для индукционной поверхностной закалки

Существует несколько способов нагрева детали при поверхностной закалке.

Детали, имеющие простую конфигурацию, закаливают одновременным способом, при котором индуктором охватывается весь участок изделия, подлежащий нагреву и температура поверхности нарастает одновременно по всему участку.

Зазор между индуктором и деталью должен быть минимальным по технологическим соображениям, чтобы индуктор не касался закаливаемой детали при возможной неточности её установке в закалочное устройство и чтобы был обеспечен свободный вход закалочной жидкости из средней зоны индуктора-спрейера. Практически зазор выбирают 3-5 мм.

Для упрочнения длинномерных изделий применяется непрерывно-последовательный способ нагрева. При этом нагреву подвергается небольшой участок поверхности детали. По мере перемещения детали или индуктора происходит нагрев последующих участков, а ранее нагретые участки охлаждаются. Такой способ позволяет производить закалку длинномерных изделий при небольшой мощности генератора, в связи, с чем его широко применяют для упрочнения деталей металлургического оборудования.

При закалке деталей сложной формы может быть несколько участков, закаливаемых поочередно одновременным способом. В этом случае закалка последовательная. Этим способом закаливают шестерни, коленчатые валы.

При обработке шестерен применяют различные способы поверхностной закалки в зависимости от их размеров, величины модуля зуба, а также от технических требований, предъявляемых по условиям эксплуатации. Эти способы различаются методами нагрева:

1) закалка венца шестерни со сквозным прогревом зуба;

2) закалка с нагревом контактных поверхностей впадины одновременно (закалка «по впадине») или с нагревом только контактных поверхностей (закалка «по зубу»);

3) закалка по контуру шестерни, когда закаленный слой располагается по всей поверхности зуба.

Закалка венца шестерни со сквозным прогревом зубьев применяется в тех случаях, когда шестерни слабо нагружены и нет опасения, что насквозь прокаленный зуб в процессе эксплуатации сломается. У шестерен малого модуля зуб прокаливается насквозь: твердость в сердцевине зуба приблизительно равна твердости поверхностного слоя. Обод шестерни закаливается на 2-5 мм.

Шестерни большого модуля, которые обычно являются и большими по размерам, закаливать со сквозным прогревом зуба и обода затруднительно, так как для этого требуется значительные мощности тока высокой частоты, кроме того, при таком методе нагрева трудно получить равномерную температуру зуба и впадины.

Шестерни модуля 8 мм и более могут быть закалены последовательно зуб за зубом. При закалке по зубу индуктор охватывает зуб шестерни таким образом, что активный провод располагается вдоль рабочей поверхности зуба, которая в первую очередь и прогревается.

Недостатком способа является то, что закаленный слой обрывается у основания зуба в зоне, где имеет место концентрация растягивающих напряжений от внешней нагрузки. Прочность и выносливость зуба снижается, поэтому таким способом можно закаливать лишь слабо нагруженные шестерни.

Для закалки тяжелонагруженных крупномодульных шестерен специфицированной программы дипломного проекта выбираем способ, обеспечивающий нагрев и закалку боковых поверхностей зубьев и впадины.

Такая закалка проводится непрерывно-последовательным способом. Закалка по впадине обеспечивает равномерную глубину закалки боковых поверхностей зубьев, одновременно заливается и впадина. При этом растягивающие напряжения создаются только у вершины зуба, не испытывающей значительных изгибающих нагрузок. В связи с этим зубья, закаленные по впадине, обладают высокой прочностью и износостойкостью.

В дипломном проекте принимаем закалку осей и валов непрерывно-последовательным способом.