В металлургических заводах и термических цехах используется огромное количество различных видов нагревательного оборудования. Самое распространенное оборудование представлено ниже.
Шахтные печи для термообработки различных размеров. Подходят для многих процессов термообработки: для нагрева под закалку, для отжига, отпуска, цементации. Подходят для термообработки цветных сплавов, где технологией не предусмотрена высокая точность технологических параметров и скорость переноса садки из печи в закалочную среду. Шахтные печи, которые есть практически на каждом участке термообработки, это печи серии Ц, СШЦ, США. Их чаще всего устанавливают в приямки или кессоны. Печи с небольшой глубиной допускается устанавливать на пол цеха. Если высота печи, при такой установке, не позволяет производить безопасное обслуживание оборудования, то на высоте допустимой рабочей зоны устанавливается перекрытие. Шахтные печи, так же как и камерные, могут быть с электрическим нагревом и газовым. Позволяют обрабатывать изделия в абсолютно любой атмосфере: эндогаз, азот, воздух, вакуум, водород и др. Чаще всего такие печи используютя для термической обработки длинномерных стальных деталей и узлов, крупногабаритных поковок и отливок, отжига или нормализации проволоки, проката, профиля, листов. Конструктивным признаком шахтных печей является наличие реторты из коррозионостойких сплавов. На практике очень часто используют углеродистые сплавы с 18%Cr + 24%Ni + 2%Si. Содержание углерода в сплаве зависит от максимальной нагрузки на под реторты. Если обработка деталей проводится в агрессивных средах, то используют сплавы с добавками ниобия. В качестве футеровки печей используется кирпич марок КЛ или ШТЛ. Последние несколько лет, заменой кирпичной футеровки служит футеровка из минеральной ваты МКРР, МКРВ и др. Вата имеет ряд преимуществ: она более легкая, более удобна при монтаже и демонтаже, имеет более низкую теплопроводность и более высокую стоикость. При этих своих свойства, вата стоит в несколько раз дешевле кирпича. Применение ватной футоровки возможно как на шахтных печах, так и на камерных печах, на автоматизированных агрегатах, на колпаковых печах.
Камерные печи для термической обработки больше подходят для термической обработки средних и мелких деталей. Могут использоваться на любых типах производств и для любых технологий обработки. Их можно использовать как отдельно стоящие единицы оборудования, так и составе гибких автоматизированных комплексов. Такой комплекс обычно состоит из одной или нескольких нагревательных печей, совмещенного с ними закалочного бака (масло, вода, полимеры), моечной камеры, камер отпуска, которые также могут быть совмещены с водяным баком для охлаждения, с целью избежания отпускной хрупкости. Иногда, в составе таких линий используются камеры обработки холодом, для уменьшения остаточного аустенита после закалки. Автоматизированные комплексы обычно объединены одной погрузо-разгрузочной рельсовой транспортной системой.
Разновидностью камерных печей являются вакуумные печи для термообработки , которые могут использоваться для термической обработки, пайки, спекания материалов.
Вакуумную термообработку применяют для инструмента, быстрорежущих сталей, титановых сплавов, меди, тугоплавких металлов, конструкционных сталей. Основной особенностью вакуумных печей является высокая точность технологических параметров. Отклонения температуры в рабочем пространстве печи менее ±5ºС. Печи также могут использоваться в составе линий термообработки. В качестве закалочных сред применяют азот, гелий, воздух, масло. В составе вакуумных линий никогда не используется водяные закалочные баки. Это усложняет закалку низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Внутренняя поверхность печей обычно выполняется из листового молибдена, нагревательные элементы могут быть выполнены из графита, керамики, порошковых материалов. Максимально достигаемое значение вакуума в рабочей камере составляет 0,00005 мбар, максимальльное давление охлаждающей среды составляет 20 бар, максимальная температура – 1300ºС. Для охлаждения рабочей камеры во время технологических процессов используется вода. Кроме рабочей камеры, в составе оборудования должен быть вакуумный насос, рессивер с газовой средой охлаждения, установка оборотного водоохлаждения. Как правило все процессы вакуумной термической обработки имеют степень автоматизации 0,7-0,85. Из недостатков такой термообработки можно назвать обезлегирование поверхности сплавов при высокой температуре, долгая подготовка деталей (мойка, обезжиривание, сушка, иногда предварительный обжиг), высокая стоимость оборудования. Но гораздо больше вакуумная термообработка имеет преимуществ: незначительные коробления изделий, светлая поверхность после обработки, сокращение времени цементации примерно в 2 раза, высокая степень автоматизации, экологичность процессов, возможность совмещать нанесение покрытий, термическую и химико-термическую обработку.
Печи с выдвижным подом используются для термообработки крупногабаритных и массивных деталей и узлов. Загрузка и выгрузка обычно происходит при помощи кранов и кран-балок. К недостаткам таких печей можно отнести большие теплопотери и большие габариты за счет выдвижного пода. Печи часто используют для аустенитизации, отжига сварных конструкций. Также такие печи могут использоваться для нагрева заготовок под ковку. В этом случае загрузка и выгрузка производится при помощи манипуляторов или роботов. Нагрев рабочего пространства может быть как газовый, так и электрический. Равномерность перепада рабочих температур обеспечиваю вентиляторы из жаростойких сплавов.
Из оборудования для крупносерийных производств, можно назвать автоматизированные агрегаты для термической обработки металлов . Такие линии обычно используются на автомобильных, тракторных, агрегатных производствах. Состав оборудования не отличается от линий камерных печей. Рабочие камеры могут быть выстроены в одну линию или образовывать замкнутый технологический цикл обработки. Детали и узлы располагаются на поддонах, которые приводятся в движение конвейерным приводом. Скорость движения конвейера может быть непрерывной и измеряться в м/ч или характеризоваться циклическим темпом толкания (одно перемещение в 10 минут). Автоматизированные агрегаты могут быть однорядными и 2-х, 3-х рядными. Иметь разную длину нагревательных и отпускных камер. Степень автоматизации практически сопоставима с вакуумным оборудованием, время ручного труда также уходит только на загрузку-разгрузку приспособлений для базирования деталей в печи.
Также в термических цехах используется дополнительное оборудование, например правильные прессы. Они используются для правки проката, труб, профилей, сварных конструкций. Прессы могут быть оборудованы устройствами для контроля геометрии поверхностей правки. Процесс правки может носить динамический (ударный) характер, который часто используется для правки проката и иногда для толстостенных труб или статический характер (плавная прокачка или медленное нагружение) для правки тонкостенных труб и профилей. Процесс правки имеет короткий цикл и состоит из контроля геометрии, правки и окончательного контроля. Для снятия напряженного состояния после правки, для высокоответственных изделий, делается низкотемпературный отпуск (180-200ºС).
Важную роль в технологических процессах термической обработки, играет контроль качества. Для оперативного контроля в цехах, используются стационарные твердомеры Роквелл и Бринелль. Измерения проводятся непосредственно на деталях или контрольных образцах. Для крупногабаритных изделий используются портативные твердомеры с прямым методом измерения и приборы для косвенного измерения механических свойств. Такие приборы могут измерять какую-либо физическую величину, которая напрямую зависит от твердости, прочности, пластичности или вязкости. На производстве часто используют коэрцитиметры. Контроль химико-термической обработки производят как по твердости, так и по глубине слоя на образцах-свидетелях при помощи портативного микроскопа, с нанесенной на объектив линейкой. В промышленности часто используются и другие типы основного оборудования, например установки закалки деталей токами высокой частоты, плазменной и лазерной закалки.
Используются специализированные установки для единичного производства определенных деталей. Например существуют специализированные линии для изготовления рессор автомобилей. Это автоматизированная линия, которая осуществляет индукционный нагрев заготовки для рессоры, гибку и охлаждение в воде или прессе. Есть специализированная линия для термообработки пружин сцепления автомобилей, где закалка и отпуск осуществляются в специальных прессах. Часто термическое оборудование выстроено в одну технологическую цепочку с оборудованием для сварки, механической обработки или высадки. Таким примером могут служить линии для высадки и термической обработки заклепок и болтов. В этой линии несколько станков для высадки головки совмещены одним конвейером с агрегатом для закалки и отпуска деталей.
Таким образом, в цехах термообработки используется просто огромное количество основного и вспомогательного оборудования, основная цель использования которого - обеспечение требуемых свойств металлических изделий.
К основному оборудованию для термической обработки относятся печи, нагревательные установки и охлаждающие устройства По источнику теплоты печи подразделяют на электрические и топливные (газовые и редко - мазутные).
Для того чтобы избежать окисления и обезуглероживания стальных деталей при нагреве, рабочее пространство современных термических печей заполняют специальными защитными газовыми средами или нагревательную камеру вакуумируют. Для повышения производительности при термической обработке мелких деталей машин и приборов применяют скоростной нагрев, т. е. загружают их в окончательно нагретую печь. Возникающие при нагреве временные тепловые напряжения не вызывают образования трещин и короблений. Однако скоростной нагрев опасен для крупных деталей (прокатных валков, валов и корпусных деталей), поэтому нагрев таких деталей производят медленно (вместе с печью) или ступенчато. Иногда быстрый нагрев производят в печах-ваннах с расплавленной солью (сверла, метчики и другие мелкие инструменты). На машиностроительных заводах для термической обработки применяют механизированные печи (рис. 5.1) и автоматизированные агрегаты.
Механизированная электропечь предназначена для закалки штампов или мелких деталей, укладываемых на поддон. Нагревательную и закалочную камеру можно заполнять защитной атмосферой, предохраняющей закаливаемые детали от окисления и обезуглероживания. С помощью цепного механизма 6 поддон с деталями по направляющим роликам перемещают в нагревательную камеру
I. После нагревания и выдержки тем же цепным механизмом поддон перемещают в закалочную камеру 2 и вместе со столиком 3 погружают в закалочную жидкость (масло или воду). После охлаждения столик поднимается пневмомеханизмом, и поддон выгружается из печи. Детали нагреваются в результате излучения электронагревателей 5 и конвективного теплообмена. Вентиляторы 4, установленные в нагревательной камере и в закалочном баке, предназначены для интенсификации теплообмена и равномерного нагрева и охлаждения деталей.
В механизированных и автоматизированных агрегатах проводят весь цикл
Рис. 5.1. Механизированная электропечь: 1 - нагревательная камера; 2 - закалочная камера; 3 - подъемный столик; 4 - вентилятор; 5 - нагреватели; 6 - цепной механизм для передвижения поддона с деталями
термической обработки деталей, например, закалку и отпуск. Такие агрегаты состоят из механизированных нагревательных печей и закалочных баков, моечных машин и транспортных устройств конвейерного типа.
Поверхностный нагрев деталей производят тогда, когда в результате поверхностной закажи требуется получить высокую твердость наружных слоев при сохранении мягкой сердцевины. Чаще всего закаливают наружный слой трущихся деталей машин.
Наиболее совершенным способом поверхностной закалки является закалка в специальных установках с нагревом токами высокой частоты-ТВЧ. Этот способ нагрева очень производителен, может быть полностью автоматизирован и позволяет получать при крупносерийном производстве стабильное высокое качество закаливаемых изделий при минимальном их короблении и окислении поверхности.
Известно, что с увеличением частоты тока возрастает скин-эффект; плотность тока в наружных слоях проводника оказывается во много раз большей, чем в сердцевине. В результате почти вся тепловая энергия выделяется в поверхностном слое и вызывает его разогрев.
Нагрев деталей ТВЧ осуществляется индуктором. Если деталь имеет небольшую длину (высоту), то вся ее поверхность может быть одновременно нагрета до температуры закалки. Если же деталь длинная (рис. 5.2), нагрев происходит последовательно путем перемещения изделия относительно индуктора с рассчитанной скоростью.
Охлаждение при закалке с нагревом ТВЧ обычно осуществляется водой, подающейся через спрейер трубку с отверстиями для разбрызгивания воды, изогнутую в кольцо и расположенную относительно детали аналогично индуктору. Нагретый в индукторе участок детали или все изделие, перемещаясь, попадает в спрейер, где и охлаждается.
Преимущество поверхностной закалки деталей, так же как и большинства способов упрочнения поверхности (химико-термиче-ской обработки, поверхностного наклепа обкатки), состоит также в том, что в поверхностных слоях деталей возникают значительные сжимающие напряжения.
Рис. 5.2. Расположение индуктора, закаливаемой цилиндрической детали и спрейера при закалке с нагревом ТВЧ: 1 - деталь; 2 - индуктор; 3 - спрейер
В последнее время для термической обработки некоторых деталей применяют источники высококонцентрированной энергии (электронные и лазерные лучи).
Использование импульсных электронных пучков и лазерных лучей для локального нагрева поверхности деталей позволяет вести поверхностную закалку рабочих кромок инструментов и сильно изнашивающихся областей жорпусных деталей. Иногда тонкий поверхностный слой доводят до оплавления и в результате быстрого охлаждения получают мелкозернистую или аморфную структуру.
При закалке с использованием источников высококонцентрированной энергии не требуются охлаждающие среды, так как локально нагретые поверхностные слои очень быстро остывают в результате отвода теплоты в холодную массу детали. В качестве источников энергии используют ускорители электронов и непрерывные газовые и импульсные лазеры.
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...
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.
Одними из основных стратегических направлений компании ЗАО «СМК» является поставка оборудования для термической и химико-термической обработки металлов , а также проектирование термических цехов и комплексный инжиниринг по подбору оборудования и технологий термообработки.
Предлагаемое нами оборудование применяется в различных отраслях промышленности - в металлургическом и литейном производстве, авиакосмической отрасли, автомобилестроении, машиностроении, на инструментальном и подшипниковом производстве, строительстве и во многих других.
Помимо поставки и запуска оборудования компания ЗАО «СМК» берет на себя гарантийное и послегарантийное обслуживание поставляемого оборудования, своевременно обеспечит расходными материалами и запасными частями.
ЗАО «Современная Машиностроительная Компания» предлагает промышленным предприятиям комплексное оснащение «под ключ» термическим оборудованием ведущих мировых производителей TENOVA LOI THERMPROCESS (Италия, Германия, ФранциЯ), а также Чешских производителей.
Технология и оборудование для термической обработки металлов
| « REALISTIC » (Чехия) - крупные промышленные газовые и электрические печи, линии для комбинированной термообработки, плавильные и раздаточные печи, специальные печи. | |
 | «
MAHLER
» (Германия) -
проходные печи для спекания порошковых материалов, отжига труб, пайки и пр. видов термообработки, печи с выкатным подом с газовым и электрическим нагревом. |
 | « BMI » (Франция) - горизонтальные и вертикальные вакуумные печи с газовым, масляным и комбинированным охлаждением, установки для вакуумной химико-термической обработки. |
 | « SCHMETZ » (Германия) - горизонтальные и вертикальные вакуумные печи с газовым охлаждением. |
 | « IVA » (Германия) - горизонтальные и вертикальные промышленные газовые и электрические печи, сложные линии для комбинированной термообработки, печи для химико-термической обработки. |
 | «С EI A» (Италия) - современные установки ТВЧ для термообработки, пайки, плавки с преобразователями на транзисторной платформе. |
| « LINN HighTherm » (Германия) - камерные и ретортные печи сопротивления; индукционные печи и установки индукционного нагрева, пробоподготовка для спектроскопии; системы выращивания монокристаллов SiC; промышленные микроволновые печи; линии для получения SIC-композитного волокна, специальные печи. |
Эти печи имеют полностью металлическую изоляцию с низким уровнем выделения газов, большие насосные агрегаты для создания высокого уровня вакуума и 6 зон нагрева для обеспечения однородной температуры с колебаниями не более +/-3°C.
Вакуумные печи типа BA5_ специально адаптированы для пайки теплообменников (сотообразных, пластинчатых и т.д.), сборочных узлов в авиастроительной и аэрокосмической отраслях (волноводы и др.). В качестве альтернативы печам типа BA5_, BMI также предлагает ряд печей с горячей перегородкой для пайки алюминия некоррозийным флюсом, что широко применяется в автомобильной промышленности.
Это полностью автоматизированные установки, обеспечивающие неизменно высокие результаты.
Модельный ряд
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B5_T (печь для пайки/обжига при высокой температуре).
Эта вакуумная печь может быть оборудована конвекционным теплообменом для сокращения времени нагрева и в случае необходимости для равномерной термической обработки при низких температурах (отпуска), а также уменьшения циклов вакуумного отжига, который часто дополняет вакуумную закалку (после прохождения садки через моечную машину).
Для повышения производительности существует возможность регулирования температуры нагревательной камеры. Герметичная внутренняя дверь гарантирует отсутствие взаимодействия масляных паров и таким образом позволяет обеспечить более высокий вакуум. Эта печь оборудована полностью автоматизированной системой загрузки и выгрузки (перемещение по рельсе и забор садки посредством лифта), что сокращает время перемещения приблизительно до 25 секунд (для печи V64TH160). Установка полностью автоматизирована и обеспечивает неизменно высокие результаты, повышая, таким образом, производительность оборудования.
программному обеспечению
Клиенты, осуществляющие серийное производство, такие как подрядчики в сфере авиастроения, отдают предпочтение однокамерным печам класса B5_TH, которые предназначены исключительно для закалки на масло. Клиенты, для которых важна гибкость, например производители деталей под заказ, отдают предпочтение печи B6_TH и ее конструкции, которая позволяет одновременно осуществлять закалку газом, закалку на масло и - по заказу - цементацию. При массовом производстве, таком как производство автомобилей, наши клиенты чаще выбирают вакуумные печи типа P16_TH.
Технические параметры установки
|
Модельный ряд
|
: B5_TH (однокамерная печь, предназначенная для закалки на масло), B6_TH (двухкамерная печь, позволяющая выполнять закалку газом и закалку на масло), P16_TH (двухкамерная печь, предназначенная для закалки на масло и для обработки крупных садок).
Эта вакуумная печь может быть оборудована конвекционным теплообменом для сокращения времени нагрева и, в случае необходимости, для равномерной термической обработки при низких температурах, а также уменьшения циклов вакуумного отжига, который часто дополняет вакуумную закалку (после прохождения садки через моечную машину).
Для экономии энергоресурсов и повышения производительности существует возможность регулирования температуры нагревательной камеры. Герметичная внутренняя дверь гарантирует отсутствие взаимодействия масляных паров и, таким образом, позволяет обеспечить более высокий вакуум. Эта печь оборудована полностью автоматизированной системой загрузки и выгрузки при помощи микролифта, что сокращает время передачи тепла приблизительно до 30 секунд. Установка полностью автоматизирована и обеспечивает неизменно высокие результаты, повышая, таким образом, производительность оборудования.
Дополнительно BMI предлагает установить на всех печах вакуумной закалки на масло систему цементации при низком давлении типа ALLCARB ® , которая доказала свою эффективность при производстве: точность, надежность и однородность . Ее использование становится более простым благодаря программному обеспечению , позволяющему рассчитывать параметры цикла в зависимости от желаемой глубины цементации и марки стали; при этом сохраняется возможность изменять эти параметры цементации в конкретных случаях применения.
Клиенты, осуществляющие серийное производство, такие как поставщики в сфере авиастроения, отдают предпочтение однокамерным печам класса B5_TH, которые предназначены исключительно для закалки на масло. Клиенты, для которых важна гибкость, например производители деталей под заказ, отдают предпочтение печи B6_TH и ее конструкции, которая позволяет одновременно осуществлять закалку газом, закалку на масло и - по заказу - цементацию. Клиенты, которые работают с длинномерными деталями, такими как компоненты узлов приземления в авиационной промышленности, отдают предпочтение ряду вертикальных печей закалки на масло типа V6_TH.
Технические параметры установки
Модельный ряд
Смежная продукция (тот же класс печей - для обзора продукции): B5_TH (однокамерная печь, предназначенная для закалки на масло), B6_TH (двухкамерная печь, позволяющая выполнять закалку газом и закалку на масло), V6_TH (вертикальная печь для закалки на масло для обработки крупных и длиномерных деталей).
Для повышения производительности существует возможность регулирования температуры нагревательной камеры. Герметичная внутренняя дверь гарантирует отсутствие взаимодействия масляных паров и, таким образом, позволяет обеспечить более высокий вакуум. Эта печь оборудована полностью автоматизированной системой загрузки и, что сокращает время передачи тепла приблизительно до 25 секунд. Установка полностью автоматизирована и обеспечивает неизменно высокие результаты.
Дополнительно BMI предлагает установить на всех печах вакуумной закалки на масло систему цементации при низком давлении типа ALLCARB ® , которая доказала свою эффективность при производстве: точность, надежность и однородность . Ее использование становится более простым благодаря программному обеспечению , позволяющему рассчитывать параметры цикла в зависимости от желаемой глубины цементации и марки стали; при этом сохраняется возможность изменять эти параметры цементации в конкретных случаях применения.
Если закалка газом не является обязательной, клиенты, осуществляющие серийное производство, такие как поставщики для авиастроения, отдают предпочтение однокамерным печам класса B5_TH, которые предназначены исключительно для закалки на масло. При массовом производстве, например в сфере автомобилестроения, наши клиенты чаще выбирают вакуумные печи типа P16_TH. Клиенты, которые работают с длинномерными деталями, такими как компоненты узлов приземления в авиационной промышленности (шасси и т.п.), отдают предпочтение ряду вертикальных печей закалки маслом типа V6_TH.
Технические параметры установки
Модельный ряд
Дополнительно BMI предлагает установить на всех печах вакуумной закалки на масло систему цементации при низком давлении типа ALLCARB ® , которая доказала свою эффективность при производстве: точность, надежность и однородность . Ее использование становится более простым благодаря программному обеспечению , позволяющему рассчитывать параметры цикла в зависимости от желаемой глубины и марки стали; при этом сохраняется возможность изменять эти параметры цементации в конкретных случаях применения.
При массовом производстве, таком как производство автомобилей, наши клиенты чаще выбирают вакуумные печи типа P16_TH. Клиенты, для которых важна гибкость, например производители деталей под заказ, отдают предпочтение печи B6_TH и ее конструкции, которая позволяет одновременно осуществлять закалку газом, закалку маслом и - по заказу - цементацию. Клиенты, которые работают с длинномерными деталями, такими как компоненты узлов приземления в авиационной промышленности (шасси и т.п.), отдают предпочтение ряду вертикальных печей закалки на масло типа V6_TH.
Технические параметры установки
Модельный ряд
Смежная продукция (тот же класс печей - для обзора продукции): B6_TH (двухкамерная печь, позволяющая выполнять закалку газом и закалку на масло), P16_TH (двухкамерная печь, предназначенная для закалки на масло и обработки крупных садок), V6_TH (вертикальная печь закалки на масло для обработки крупных и длинномерных деталей).
Вакуумные печи типа B5_TM были специально разработаны для вакуумного отжига типа MIM (Metal Injection Molding) на основе вакуумных печей типа B5_T. Кроме мощных насосных агрегатов, эти вакуумные печи типа B5_TM, предназначенные для работы с температурами до 1450°C, могут быть оборудованы изоляцией из 100% графита или металла (экраны из молибдена и нержавеющей стали) с учетом чувствительности сплавов, которые будут подвергаться обработке.
В зависимости от выбранных опций, это оборудование будет наилучшим образом адаптировано для вакуумной обработки: пайки, обжига, выведения специальных сплавных газов, MIM, прокаливания, выдержки, борирования, цементации при низком давлении ALLCARB ® .
Технические параметры установки
|
Модельный ряд
|
Смежная продукция (тот же класс печей - для обзора продукции) : VSE8_T (вертикальная вакуумная печь с подъемным подом специально адаптирована для пайки), BMICRO (компактная вакуумная печь для обработки при высокой температуре), B8_T (горизонтальная вакуумная печь дает возможность выполнять операции по закалке под высоким давлением и осуществлять циклы при низкой температуре в зависимости от дополнительных функций).
Благодаря небольшой стоимости и незначительным затратам на обслуживание, эта небольшая вакуумная печь типа BMICRO является более экономичной альтернативой аутсортингу.
Эта небольшая промышленная печь наилучшим образом адаптирована для основных видов вакуумной термической обработки при высоких температурах, таких как закалка газом, пайка, снятие напряжений, прокаливание и цементация при низком давлении типа ALLCARB ® - это дополнительные опции. Эти маленькие вакуумные печи могут быть оборудованы конвекционным нагревом для сокращения времени нагрева и равномерной термической обработки при низких температурах, а также уменьшения циклов вакуумного отжига, который часто дополняет вакуумную закалку газом.
Технические параметры установки
|
Модельный ряд
BMICRO - это экономически выгодная альтернатива для обработки садок небольшого размера, а печь B8_T больше подходит для обработки более плотных садок.
Технические параметры установки
|
Модельный ряд
Модельный ряд Смежная продукция: VSE8_T (вертикальное исполнение) и BMICRO (компактная печь для вакуумной газовой закалки) |
