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

рабочей поверхности зубчатой зоны сателлита на HRC 3-4. Для стали 45ХН при равномерной твердости HRC58-59 повышена контактная прочность, а долговечность сателлита увеличилась на 22%. Моторесурс безаварийной работы сателлита возрос на 20%. Возрос также и моторесурс шестерен барабана в коробке перемены передач при закалке их т. в. ч.

Трактор К-701 по сравнению с трактором К-700 при увеличении мощности на 35% имеет прирост производительности 35%, что достигается за счет значительного повышения тягового к. п. д., который равен в настоящее время 0,72. Значительное увеличение динамических нагрузок на детали и сборочные единицы трактора заставило пересмотреть многие устаревшие взгляды на технологию их изготовления.

Глава II

ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ МЕТАЛЛОВ В ЗАГОТОВИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

4. Особенности индукционного нагрева и оборудования

Индукционный нагрев в заготовительном производстве машиностроительных заводов используется сравнительно не так давно, однако уже завоевал полное признание и отличается большим технологическим разнообразием. Заготовки для последующей холодной или горячей обработки раскраиваются от прутка или листа без подогрева или с предварительным нагревом.

При изготовлении трактора laquo;Кировец raquo; с помощью индукционного нагрева нарезаются заготовки от прутка длиной от 2000 до 7000 мм или трубы диаметром 20-240 мм. Кроме того, под последующую высадку болтов, гаек, вкладышей, плоских пружин, труб и т. п. нагреваются мерные заготовки диаметром 8-300 мм, длиной до 1200 мм, а также мерные листы толщиной 7-20 мм и размерами до 200 X 800 мм. Нагрев под гибку труб и прутков, вырубка специального инструмента предъявляют к оборудованию индукционного нагрева определенные требования, специфичные для каждой технологии.

Стандартные штанги длиной 6 м и диаметром более 40 мм на заготовительном участке перед резкой на пресс-ножницах предварительно нагреваются до 650-900 deg; С в установке, которая в общем виде (рис. 7) состоит из механизма перемещения штанги и индукторов, включаемых в цепь источника тока повышенной или промышленной частоты. Индукторы могут быть включены через понижающий трансформатор или непосредственно в цепь преобразователя рода тока. Расстояние между индукторами определяется длиной нарезаемых заготовок, чтобы происходил нагрев не всей штанги, а отдельных участков, на которых производится рез. Такой нагрев принято называть поясковым. Поясковый нагрев штанг является новым экономичным методом. При поясковом нагреве расход электроэнергии в несколько раз меньше, чем при сплошном нагреве всей штанги-, используется примерно в два раза меньше производственных площадей и т. п. Типовые режимы зонного нагрева штанг, полученные на заводе, представлены в табл. 7.

Эксплуатация индукционных нагревателей для поискового нагрева штанг диаметром 50-230 мм имеет ряд конструктивных и технологических особенностей. При нагреве штанг круглого и прямоугольного сечения в одном нагревателе, как правило, используется механизм перемещения типа рольганга. Ролики рольганга для перемещения штанг разного профиля не должны быть плоскими, а их диаметр не должен допускать опрокидывание штанги прямоугольного сечения, когда диаметр ролика

2* 35

MO) ДОС KOI ДИ1

За с гик

оказывается больше длины нарезаемой заготовки. Количество] ликов, поддерживающих штангу в индукторах, фиксировано,] взаимное расположение существенно влияет на возможный инт вал длин нарезаемых заготовок на данном нагревателе. В то время номенклатура заготовок под штамповку и ковку отличае большим разнообразием, а длина заготовок, как правило, бол( 1,2 диаметра. В некоторых случаях, когда длина заготовки велика и индуктор конструктивно установить на линии реза возможно, штангу в процессе нагрева перемещают вперед-наз что снижает эффективность нагревателя и приводит к сплошно нагреву штанги.

6Ш

Рис 7. Установка пояскового нагрева штанг перед резкой на пресс-ножнии

Существенную роль играет кривизна штанг. Индукторы, ус новленные на пути движения штанги с повышенной кривизн ломаются под ее воздействием. С целью недопущения поломки гревателя штанги перед нагревом необходимо сортировать по ве чине кривизны или увеличивать зазор между индуктором и греваемой штангой. Эффективность нагрева при этом резко жается. Возможно применение щелевых индукторов, в котор штанги перемещаются через индуктор параллельно своей визне, в таком случае зазор между индуктором и штангой ми мальный.

В зависимости от конструкции и типа нагревателя удель мощность, передаваемая металлу, различна. Эксперимента; установлено, что поясковый нагрев штанги диаметром 11 230 мм нельзя осуществлять при больших удельных мощное (более 70-80 кВт на поясок), так как нагрев происходит нерав! мерно по сечению и длине, и на границе горячего и холодн участков создаются чрезмерные внутренние напряжения, могут вызвать трещины в металле, поэтому скорость нагрева lt; ясков должна выдерживаться с учетом теплопроводности MCTaj которая определяет время нагрева до заданной температуры це! 36

заготовки. Это время играет существенную роль при определении возможной производительности резки, так как центр прогревается в основном за счет теплопроводности. Производительность нагрева (кг/ч) определяется по готовому выходу нарезанных заготовок или предварительно по формуле

Л/= (nd4) po3600 10- (3)

кде d -диаметр прутка, см; р - плотность металла, г/см;

U-скорость перемещения прутка, см/с.

Зависимость времени нагрева коротких заготовок на средних I частотах достаточно хорошо изучена для сечений от 20 до 300 мм

[47].

В связи с тем что при поясковом нагреве на штанге имеются [холодные и горячие участки, процесс выравнивания температуры 1 происходит своеобразно и за время резки штанги на пресс-ножницах дальний ее конец быстро остывает. Чтобы не снижалось Iкачество нарезаемых заготовок, остывший конец штанги необходимо вторично подогревать. Многократный нагрев штанги с вы-[водом ее из индуктора к пресс-ножницам и обратно является трудоемким, и в этом случае целесообразнее осуществлять сплошной [нагрев. Границей применения пояскового и сплошного нагрева [штанг может служить следующее условие: при I gt; 2,5D целесообразен поясковый нагрев, при I lt; 2,5D - сплошной нагрев \(1 - длина нарезаемой заготовки; D-диаметр разрезаемой (штанги).

После резки штанги на пресс-ножницах заготовительного [участка и остывания заготовок последние транспортируются на 1 прессовый участок для штамповки деталей на прессах, на термическую или механическую обработку. Резка проката на мерные заготовки, используемые в дальнейшем для изготовления штамповок, является в общем технологическом процессе узким местом, [определяющим производительность кузнечно-штамповочного цеха.

соответствии с паспортными данными пресс-ножниц, устано-I пленных в цехе, для резки должен использоваться термически обработанный прокат с нормируемой твердостью, обеспечивающей [высокое качество реза и минимальные нагрузки на оборудование.

Как показала практика, использование при резке горячека-I таного проката приводит.к повышенному отходу в окончательный брак заготовок из-за трещин и сколов, при этом снижается стой-I кость ножей и срок службы пресс-ножниц. Следует учитывать то [обстоятельство, что по условиям технологии на участке резки мо-1жет идти термообработанный и горячекатаный прокат одних и тех же марок сталей, прокатанных на собственном стане или полу-[ченных со стороны (внешним поставщиком). Так, например, технологией предусматривается поставка проката со стана 350 для I кругов диаметром 90-110 мм в горячекатаном состоянии. При резке легированных сталей под штамповку тракторных деталей этот пруток должен поступать в высокоотпущенном состоянии

для обеспечения необходимых механических свойств металла при резке. При наличии массового производства штамповок это требует дополнительной загрузки термических печей или изменения технологии проката с обеспечением высокого отпуска, что возможно только при замене печей садочного режима скоростными проходными.

Таким образом, условия резки металла под штамповку определяют предыдущую технологическую операцию проката и его термообработку. Расчеты и практика показывают, что замена в общем объеме металла 1% горячекатаного проката легированных сталей, идущих на изготовление трактора laquo;Кировец raquo;, термически обработанным прокатом дает среднюю экономию на снижении себестоимости изготовления 1 т штамповок в сумме 16 коп. Это достигается за счет сокращения простоев и ремонтов оборудования пресс-ножниц, уменьшения перерасхода металла вследствие меньших потерь при резке, снижения расхода оснастки, повышения производительности участка.

Существенную роль играет индукционный нагрев при изготовлении крепежа. Принято считать, что большинство крепежных деталей изготавливают из безитовой или прутковой калиброванной стали на холодновысадочных автоматах [42 ]. В этом случае металл при высадке претерпевает деформацию на 50-90%, что. создает местные перенапряжения, вызывающие разрыв металла. Требуется специальная конструкционная и автоматная сталь с определенной структурой и особыми требованиями в процессе штамповки. Нужных качеств металла достигают термообработкой, в частности отжигом по режиму, который длится несколько часов. Даже после термообработки трудно получить заданные свойства стали во всей партии пруткового материала ввиду неидентичности режимов термообработки, и поэтому значительная часть уже изготовленного крепежа идет в брак. Крепежные болты от Ml6 и более сложно изготовить холодной высадкой, поэтому для трактора они первоначально изготавливались на автоматно-револьверных станках. Процесс этот исключительно трудоемкий (причем до 40% металла идет в стружку), механической обработкой занят значительный парк оборудования. Использование индукционного нагрева заготовок с последующей горячей высадкой позволило значительно упростить технологию изготовления крепежа и высвободить механообрабатывающие станки для других операций. В этом случае практически отсутствует отход металла в стружку, а производительность изготовления крепежа увеличивается в 18- 20 раз. Технологи-механики отмечают характерную особенность при последующей механической обработке горячевысаженных болтов: расход режущего инструмента при нарезке резьбы и прочих процессах значительно ниже, чем при холоднообработанных болтах, скорость резания выше, а количество самоостановок станков и их последующая переналадка меньше. Это объясняется тем, что с учетом марки материала крепеж (болты, винты, шпильки) 38

hhrrte горячей высадки охлаждается на воздухе от 1000 до 800 С н таким образом, осуществляется самопроизвольный отжиг, снижающий твердость, улучшающий ударную вязкость и другие механические свойства металла. Такой процесс отмечается при охлаждении крепежа в общей массе, складируемой в металлических коробах, когда процесс охлаждения происходит медленно.

При горячей высадке тарельчатых пружин с предварительным индукционным нагревом заготовки, наоборот, возможен процесс упрочнения высаженной пружины за счет использования остаточного тепла после штамповки с последующей закалкой пружины в закалочной среде.

Изготовление крепежа для трактора laquo;Кировец raquo; с помощью индукционного нагрева осуществляется в массовом производстве - более чем для 100 наименований; при этом применяются типовое электротермическое оборудование, например ВЧИ-25/0,44, И32-100/8, ВПЧ-100/8, специальные нагревательные устройства и специальная оснастка.

Рассмотрим оборудование индукционного нагрева, применяемое, в частности, при резке длинных прутков.

Представляет интерес установка для сплошного нагрева штанг большого сечения с использованием токов промышленной частоты. Частота 50 Гц является оптимальной для нагрева штанг диаметром более 150 мм до 700-900 deg; С и рассчитывается по формуле

оп, = 5030

где /опт - оптимальная частота нагрева, Гц; А - глубина проникновения тока в холодный металл, см; р - сопротивление металла, см; ц - относительная магнитная проницаемость, Гс/Э.

Компоновка нагревателя может быть правого и левого исполнения, варианты отличаются друг от друга размещением механизированного стеллажа загрузки.

Установка состоит из основных блоков механизированного загрузочного стеллажа, собственно нагревателя, конденсаторной батареи, пульта управления, станции ручного управления. В свою очередь механизированный стеллаж включает бункер с наклонным цепным конвейером, шагающий конвейер, опрокидыватель и рольганг с толкателем, а-вся установка в целом встроена в одну линию с рольгангом пресс-ножниц. Установка работает следующим образом. В бункер стеллажа механизированной загрузки мостовым краном укладываются навалом штанги со стороны склада металла. По команде оператора на линии резки с пульта управления включается привод шагающего конвейера, после этого все операции по загрузке, транспортировке, нагреву и резке осуществляются автоматически, с помощью исполнительных механизмов и датчиков блокировки и контроля. Цикл нагрева и резки выполняется для каждой штанги отдельно, отключение индуктора . производится почжончании работы и в аварийных случаях. Техническа-я характе-