Динамо-машины  Применение индукционного нагрева 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Частота вращения детали, об/мин:

минимальная................... 62,5

максимальная .................. 94

Вместимость закалочного бака, л............ 2400

Мощность генератора, кВт ............... 200

Частота переменного тока, кГц............. 8

Габаритные размеры станка, мм:

общая высота .................. 3860

высота от уровня пола.............. 2810

высота закалочного бака от уровня пола ..... 1200

общая ширина.................. 2820

общая длина................... 4580

По иному принципу осуществляется закалка деталей типа вала. Электрические режимы непрерывно-последовательной закалки (с пятью зонами) шлицевого вала из стали марки 40ХС приведены в табл. 18. Закалка валов по объему и номенклатуре является наиболее общей и широко применяется для тракторных деталей. По типу обработки вала подвергаются закалке т. в. ч. и другие виды деталей, которые во время работы находятся в физически сложных тяжело нагруженных условиях при знакопеременных нагрузках. Выбор способа их термообработки (цементация, нитро-цементация, обншя закалка, поверхностная закалка т. в. ч. и т. д.) требует тщательной технологической подготовки по выбору оборудования и закалочных сред. При масовом производстве предпочтение отдается закалке с нагревом т. в. ч.

Таблица 18. Режимы закалки валов на автомате-роботе

По сравнению с процессом науглероживания таких деталей коробление их при поверхностном нагреве и охлаждении очень мало. За счет этого значительно сокращается трудоемкость последующей рихтовки и шлифовки деталей. Процесс термообработки может быть в значительной степени автоматизирован непосредственно в линиях механической обработки. Выбор необходимого закалочного устройства зависит от программы закаливаемых деталей и их конструктивных параметров. Детали типа вала имеют сравнительно большую длину и переменное сечение, поэтому в процессе нагрева они подвергаются короблению за счет поверхностных на-148

пряжений. Расположение их при этом горизонтально оси усугубляет процесс искривления и в то же время благоприятно сказы-рается на межоперационной транспортировке, особенно в крупносерийном производстве.

Для горизонтальной закалки валов т. в. ч. используется несколько типоразмеров индукторов, при этом процесс термообработки становится трудоемким за счет операций переналадки, правки, мойки, очистки и т. д.

В зависимости от профиля закаливаемого вала при автоматизированном процессе термообработки необходимо устанавливать программу нагрева и охлаждения по зонам закаливаемых поверхностей. В качестве программного устройства может использоваться цифровое вычислительное устройство или простая панель датчиков, установленных вдоль оси закаливаемого вала и передающих команду на нагрев или перемещение детали исполнительным механизмам. Такая программа подбирается по экспериментальным данным и закладывается для термообработки серии деталей.

При закалке валов в одном закалочном индукторе необходимо предусматривать конструкцию, обеспечивающую передачу достаточной мощности на всех сечениях нагреваемого вала. Последовательная закалка всех шеек (сечений) снижает установленную мощность источника питания. При этом время нагрева и, естественно, трудоемкость закалки увеличиваются, но такой процесс пригоден для проведения экспериментальных работ, особенно в ремонтных и опытных мастерских.

Устройства с вертикальным расположением валов можно с успехом применять для одновременной и непрерывно-последовательной закалки с многозонным нагревом детали в переменных сечениях. Преимуществом такого способа закалки является одновременность нагрева всех закаливаемых участков. Валы в таком станке могут обрабатываться в ручном или полуавтоматическом цикл.е.

Закалочный станок включает в себя станину с колоннами, вдоль которых перемещается каретка с оправкой для установки закаливаемой детали, противовес каретки, привод перемещения каретки и привод вращения детали, закалочный бак, закалочный индуктор со спрейером панель программных переключателей, шкаф управления и системы пневматики, водоохлаждения и закалочной жидкости.

Установка детали в оправку производится вручную, как и съем закаленной детали. После закалки деталь поступает по межоперационному транспортеру на мойку. У каждого полуавтомата имеются погрузочно-разгрузочные и пневматические манипуляторы с шестью степенями свободы. Установка детали и съем ее после закалки могут производиться манипулятором.

Станки показали себя вполне работоспособными и высокопроизводительными закалочными агрегатами, встроенными в общетехнологическую механообрабатывающую структуру цеха.

Дальнейшее усовершенствование подобных полуавтоматов дли закалки валов привело к созданию закалочного автомата, обеспечивающего закалку деталей типа вала любого профиля.

Автомат-робот для закалки валов представлен на рис. 57. В этом случае закаливаемые шлицевые валы после механической обработки и мойки скатываются по горизонтальной плоскости на исходную позицию зак.алочного автомата, где с помощью манипулятора захватываются и подаются на стол закалочного блока предварительно ориентированными в вертикальной плоскости.

Рис. 57. Автомат-робот для закалки валов

На установочном столе закаливаемый вал зажимается в центрах и освобождается от захватов манипулятора. Далее деталь с вращением опускается вдоль продольной оси совместно со столом в масляную ванну, где нагревается и охлаждается. Нагрев каждой шейки (от двух до 10 шеек) происходит при заходе этой шейки в соответствующий индуктор, при этом поступательное движение вала прекращается (кроме вращения). После выключения нагрева нагретая зона охлаждается, а деталь опускается вниз до захода в индуктор следующей шейки.

Для данного типа закалочных станков термообрабатываемая деталь перемещается в процессе нагрева и охлаждения. Она легче закалочного трансформатора с индуктором, спрейером и другими элементами (как, например, токоподводящий фидер), которые в подобных устройствах могут перемещаться сами, а нагреваемая деталь остается неподвижной. Это также является одним из преи-150

муществ закалочных станков указанного типа. Кроме того, сокращается производственная площадь, занимаемая закалочным устройством.

Автоматический режим работы по желанию оператора может быть переведен в наладочный или ручной. Закалочные и энергетические режимы остаются без изменения. Поскольку шлицевые валы конструктивно являются термочувствительными деталями, их охлаждение после нагрева стремятся сделать мягким, поэтому используют масло или эмульсию. Охлаждающая жидкость с помощью насоса подается при заданном давлении и в достаточном для охлаждения объеме. Целесообразно предусматривать вторичное охлаждение хладагента, для чего устанавливают специальный бак с закалочной жидкостью, оборудованный очистными сооружениями (системами), а также приспособлениями для отбора теплоты. Такое оборудование в большинстве случаев устанавливается под закалочной машиной или в специальном приямке. Как и во всех случаях термообработки с нагревом т. в. ч., глубина и профиль закаленного слоя зависят от времени нагрева. Выбор оптимального способа закалки определяется конфигурацией закаливаемой детали. Для закалки одновременно двух концов вала в станке имеется пара индукторов, расположенных симметрично относительно своей продольной оси с возможностью их автоматического осевого передвижения. Двусторонний шлицевой вал скатывается по наклонному лотку для нагрева. В этом исходном положении оба индуктора раздвинуты и вал свободно стыкуется своей осью с осевой линией индукторов.

В исходном положении детали срабатывает датчик контроля и дает команду на перемещение индукторов. Они наползают на концы закаливаемого вала и нагревают его на заданные длину и глубину. После выключения нагрева индукторы вновь раздвигаются и нагретый вал сталкивается в закалочный бак с маслом или эмульсией, где охлаждается, а затем цепным транспортером вытаскивается и подается на мойку. В тех случаях, когда процесс шлифовки валов выполняется после термообработки, с закаливаемых поверхностей необходимо снимать случайно прилипшую стружку, грязь и пр., чтобы исключить прижог детали и выход из строя индуктора. Для увеличения зоны обслуживаемого пространства манипулятор выполняется в виде телескопического механизма из нескольких звеньев, привод которых выполнен из цилиндров, установленных в полости своего звена. Цилиндры могут быть включены последовательно с основным приводом. Такие манипуляторы как показывает практика, неудобны в эксплуатации: во-первых, они не обладают достаточной точностью установки деталей; во-вторых, при питании от цеховой системы сжатого воздуха могут давать пропуски и заклинивания из-за недостаточно качественных очистки и сушки воздуха.

Использование гидропривода предполагает установку масло-напорной станции и неизменно сопровождается разрушением

уплотняющих прокладок и замасливанием окружающей производственной площади. Для того чтобы избежать этих недостатков, манипулятор выполняется с механической рукой, на одном конце которой имеется захватная кисть, а другой конец закреплен на поворотном валу с механизмом перемещения. Точность позиционной установки манипулятора достигается тем, что вал механизма поворота снабжается дисками, между которыми установлен (для вращения вокруг его оси) рычаг, связанный с этими дисками и упорами. Наиболее надежно работает манипулятор, установленный совместно с закалочным станком (см. рис. 57) на основном вертикальном несущем валу.

Манипулятор имеет две противоположно размещенные на поворотном валу раздвижные руки с двумя парами зажимов (захватов) и работает следующим образом. В исходном состоянии руки манипулятора расположены вдоль оси поворота, а рабочий стол перемещения закаливаемого вала находится в верхнем положении и опирается на фиксаторы. Если питатель загружен деталями и станок включен на автоматический цикл работы, каретка питателя подходит к крайней из деталей. По команде датчика, контролирующего наличие деталей в питателе, манипулятор загружает крайнюю деталь, ориентированную в горизонтальном положении, в челночную призму и подает ее на позицию загрузки. По команде конечного выключателя кисти (захваты) манипулятора разжимаются и руки разводятся. Одна рука манипулятора устанавливается вдоль позиции загрузки над питателем, вторая -вдоль оси загрузки стола. Кисти манипулятора сжимаются и захватывают деталь из питателя. После этого руки складываются вдоль оси поворота манипулятора и вместе с зажатой деталью разворачиваются на 180 deg;. Руки манипулятора повторно разводятся и устанавливают деталь вдоль оси центров закалочного стола. На корпусе манипулятора имеются конечные выключатели, которые контролируют положение рук в исходном и рабочем положениях и дают команду при разведенных руках на захват детали верхним центром закалочного стола. В это время дается команда на разжимание захватов манипулятора и сведение рук.

Руки манипулятора делают разворот на 180 deg; в обратную сторону и возвращаются в исходное положение. Верхний центр начинает вращение детали от электродвигателя, стол опускает деталь в индуктор - происходит нагрев детали с последующим охлаждением. Манипулятор зажимает одной рукой в питателе следующую деталь, а другой - подает закаленную деталь на стол выгрузки. Последующие циклы повторяются автоматически.

Таким образом, установка и съем деталей со станка осуществляются автоматическим роботом-манипулятором. Раньше термист должен быть взять в руки вал, установить его на станок в центрах, а после закалки вручную снять тяжеловесную стальную деталь. В течение смены приходилось перемещать несколько тонн груза. Рабочий уставал физически, производительность

термообработки была низкой. Сейчас положение изменилось, а общий экономический эффект от внедрения станка-автомата составил более 200 тыс. руб.

Для закалки длинномерных изделий, сходных с валами и имеющих переменный профиль по сечению, применяются станки, выполненные по другому принципу. Широкое распространение при этом получили закалочные индукторы щелевого типа. Движение нагреваемых в них деталей осуществляется за счет группы зажимных роликов с механизмом перемещения. Ролики выполнены со спиральными канавками, имеющими противоположное направление между соседними группами. Такие канавки снижают деформацию нагреваемых деталей при термообработке. Для термообработки рессорной скобы используются автоматические линии с цепным транспортером.

Термообработка тракторных полуосей производится на многопозиционных станках-автоматах роторного типа, где на одной из позиций осуществляется нагрев т. в. ч. под закалку, а на другой - нагрев т. в. ч. под отпуск. При этом применяются индукторы шалевого типа, с учетом профиля нагреваемой детали они имеют сходные конструктивные параметры, а режим нагрева изменяется в зависимости от вида термообработки. Индукторы могут перестраиваться. Технология термообработки т. в. ч. тракторных деталей и оборудование, которое при этом применяется, учитывает все многообразие приемов, непосредственно влияющих на свойства стали. Химический состав стали, ее теплоемкость и теплопроводность определяют удельную мощность и температуру нагрева. Толщина закаленного слоя и переходной зоны непосредственно связана с частотой электромагнитного поля, напряжением на индукторе, конструкцией индуктора.

Форма и размеры закаливаемой детали, профиль закаленного слоя влияют на конструктивные параметры электромагнитной системы индуктор -деталь, которые, в свою очередь, наряду с программой выпуска деталей и технологическими условиями производственного участка определяют конструктивные и функциональные параметры всего закалочного устройства. От выбора способа закалки или отпуска, закалочной среды или последовательности технологических операций зависит твердость поверхностного слоя и всей детали в цело gt;1. При этом во избежание трещин, прижогов и других дефектов термообработки необходимо учитывать дефекты предварительной и последующей обработки по формообразованию детали: шиферность, обезуглероживание, склонность к трещинообразованию и др. На всех этапах необходим количественный и качественный технологический контроль.