Индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термообработку

Индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термообработку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Сееатских

Социайистическии

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(51) М.Кл з

Н 05 В 6/36

С 21 Р 1/10 (22) Заявлено 281281 (21) 3373941/24-07 с присоединением заявки ЙЯ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.03,83, Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070383

153) УДК 621.365..52(088.8) е к, В",3":... J

4 л.

Краматорский научно-исследовательс и„йроек- гно технологический институт машиностроения" 5,:;;, и Производственное объединение "Ново-Крймацорсквй / машиностроительный завод" (72) Авторы изобретения

И.В. Егоров, И.Е. Блохин, Н.М. Кол

В.T. Алексеенко, A ..И. Зозуля н A (71)Заявители (54} ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ ПОД TEPNOOEPASOTKV

Изобретение относится к термичес. ,кой обработке изделий и может быть использовано для поверхностной непрерывно-последовательной закалки

ТВЧ и магнитного отпуска длиниомериых валов различного назначения, иапример, сплошных и полых роликов рольгангов широкополосных станов холодной прокатки.

Известны устройства для электротермической обработки цилиндрических изделий, в которых осуществляют закалку и отпуск изделий с помощью индукционного нагрева и охлаждения водяным душем Ц, 2(.

Однако известные устройства хотя и обеспечивают полный цикл термической обработки за один проход, ио не в состоянии. обеспечить обработку иэделий различных типоразмеPoB °

Наиболее близким к.предлагаемому ,является индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термооб-! работку, содержащий две соосно установленные многовитковые индукционнце катушки для закалки и магнит ного отпуска, какдая из которых снабжена вторичным витком в виде токопроводящей втулки с разрезом по образующей 3 .

Известный индуктор обеспечивает полный цикл нагрева разнотнпных изделий, обладает повышенной универсальностью. Кроме того, благодаря воздействию на зону -охлаждения переменного магнитного поля обеспечиваются мягкие режимы закалки, уменьшающие внутренние напряжения и коробленне изделий.

Однако, как показали исследова" ния, при расширении номенклатуры изделий, в частности при увеличении диаметров обрабатываемых валов выше 100 мм, полезный технический эффект закалки в магнитном поле пониженной напряженностью существенно уменьшается. Объясняется это тем, что с увеличением диаметра масса одновременно нагреваемого металла возрастает, следовательно, для отбора теплоты водой необходимо дополнительное время охлаждения, которое в известном устройстве можно обеспечить лишь путем удаления отпускного индуктора на большее расстояние от зоны закалки, что приво днт к значительному ослаблению там внешнего магнитного поля, а значит

1003387

65 и к росту в металле остаточных внут

:ренних напряжений °

Цель изобретения — повышение качества термообработки в широком диапазоне типоразмеров иэделий путем локального повышения напряженности магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что известный индуктор снабжен токопроводящим кольцом, установлен ным между катушками соосно им и подвижно в направлении общей оси, внутреннее отверстие токопроводящей втулки катушки для магнитного отпуска выполнено в виде усеченного конуса, большее основание которого обращено к Токопроводящему кольцу, и обе катушки включены последовательно-согласно.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство для электротермообработки изделий содержит механизм фик= сации, выполненный в виде поддерживающих раздвижных роликов 1, 2 и механизм продольного перемещения (суппорт) 3.

На суппорте 3 между роликами 1 и 2 соосно установлены индуктирующие многовитковые катушки 4 и 5 для закалки и магнитного отпуска с разрезными токопроводящими втулками б и 7. Между индуктирующими катушками размещено дополнительное токопроводящее кольцо 8, имеющее возможность осевого фиксированного перемещения с помощью винтового механизма 9. Вращение детали 10 с постоянной скоростью и передается от планшайбы 11 через оправку 12.

Закалочный вкладыш б индуктирующей катушки 4 и дополнительное токопроводящее кольцо 8 снабжены отверстиями 13 и 14 для подвода воды на поверхность иэделия 10 при охлаждении. "Конец" индуктирующей катушки 4 соединен с "началом" индуктирующей катушки 5 шиной перемычкой

15, свободные выводы Н и К катушек 4 и 5 присоединяются через со=ответствующую аппаратуру непосредственно к генератору ТВЧ.

Устройство работает следующим образов..

В исходном положении суппорт 3 подводят к планшайбе 11 таким образом, чтобы передний конец изделия

10 располагался в закалочной разрезной втулке б. Во все водоохлаждаемые элементы устройства, в том числе во втулку б и дополнительное кольцо 8, подают воду под давлением 4-5 атм. Изделие 10 приводится во вращение со скоростью A от планшайбы 11, а в многовитковые катушки 4,5 включается переменный ток,, в результате чего происходит нагрев изделия во втулке б до эакалочной температуры. Затем включают продольное перемещение суппорта 3 с линейной скоростью v. При этом индуктирующие катушки 4 и 5, их токопроводящие втулки 6 и 7, а также дополнительное кольцо 8 перемещаются вдоль поверхности изделия, осуществ ляя его непрерывно-последовательную,закалку и магнитный отпуск.

Так как катушки 4 и 5 включены > между собой последовательйо-согласно, то по ним течет один и тот же ток, которЫй вызывает в окружающем пространстве суммарное магнитное поле, замыкающееся внутри катушек по поверхности изделия 10. Благодаря наличию в катушках 4 и 5 разрезных токопроводящих втулок б и 7 суммарный магнитный поток вытесняется ими в воздушный зазор между втулкой и иэделием. Причем его концентрация при постоянной величине тока в катушках целиком зависит от величины зазора. Следовательно, регулируя радиальную величину воздушного зазора "a свету" можно тем самым регулировать и напряженность магнитного поля, а значит и плотность вихревого тока в поверхностном слое изделия, что в свою очередь обуславливает изменение количества теплоты, вносимой током в металл. В частности, исполнение индуктирую- щей втулки 7 отпускной катушки 5 в виде растянутого усеченного конуса обеспечивает непрерывное изменение напряженности магнитного поля .на поверхности изделия 10 в сторону повышения по мере уменьшения между ним и втулкой 7 величины радиального воздушного зазора. Причем максимум напряженности при такой форме индуктирующей втулки смещается от середины катушки 5 к ее краю на выходе из устройства. Если ввести во втулку 7 водяной душ 8 постоянной интенсивности и омывать им изделие 10, в котором совершаются аустенитно-мартенситные превращения, то при наличии магнитного поля повышающейся напряженности, а следовательно, и увеличивающейся в изделии добавочной теплоты, обес= печивается автоматическое замедление охлаждения, создаются мягкие режимы закалки, уменьшающие внутренние напряжения и деформацию. С другой стороны, при положении на зону закалки внешнего магнитного поля помимо теплового эффекта в металле в озникают магнитострикционные явления, которые упорядочивают протекающий в нем процесс структурных превращений, что приводит к замедлению роста дефектов, а следовательно, к повышению механической

1003387

Формула изобретения,у 7 1ФЯ Ф

ВНИИПИ Заказ 1594/48 Тираж 843 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4 прочности при достаточно высоких значениях пластичности и вязкости.

Чтобы обеспечить интенсификацию воздействия внешнего магнитного поля на иэделие 10 в момент возникновения аустенитно-мартенситных . превращений, в зоне с температурой точки Мн установлено дополнительное медное кольцо 8, которое работает следующим образом. Так как в пространстве между индуктирующими катушками 4 и 5 существует суммарное магнитное поле, то оно охваты,вает и кольцо 8. Индуктированная

ЭДС вызывает в наружной поверхности кольца ток, который доходя до прорези, в силу закона непрерывности линий тока, замыкается по внутренней стороне. Однако внутренняя боковая поверхность кольца 8 меньше наружной, поэтому по ней протекает ток повышенной плотности, что приводит к росту концентрации магнитного поля. Таким образом, наличие токопроводящего кольца 4, которое имея механизм осевого перемещения 9 может быть установлено в зоне с температурой точки М„, обеспечивает в ней повышение напряженности магнитного поля и тем самым создает дополнительную возможность высококачест венной термомагнитной обработки цилиндрических иэделий большого диа.метра.

Индуктор для нагрева цилиндрических изделий под термообработку, содержащий две соосно установленные многовитковые индукционные катушки для закалки и магнитного отпуска, каждая из которых снабжена вторичным витком в виде токопроводящей втулки с разрезом по образующей, 10 отличающийся тем, что, с целью повышения качества термообработки в широком диапазоне типоразмеров иэделий путем локального пс вышения напряженности магнитного по15 ля, индуктор снабжен токопроводящим кольцом, установленным между катушками соосно им и подвижно в направлении общей оси, внутреннее отверстие токопроводящей втулки катушки для магнитного отпуска выполнено в виде усеченного конуса, большее основание которого обращено к токопроводящему кольцу, и обе катушки включены последовательносогласно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 135887, кл. С 21 D 8/OG, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

9 114411116699, кл. С 21 D 1/04, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР

9 584552, кл. С 21 D 1/12, 1975,