Екатеринбург, ул. Я. Свердлова, 11а, оф. 123

Пн – Пт: с 7.00 до 16.00 (MSK)

Закалка ТВЧ – наиболее популярный способ поверхностного термического упрочнения средне-углеродистых и высокоуглеродистых сталей (30Х13, 38ХГМ, 40Х, 40ХН, 45, 9Х1, 5ХНМ, У8), основанный на бесконтактном индукционном нагреве разнообразных деталей станков, машин и сооружений токами высокой частоты. Технология ТВЧ-закалки, известная ещё с 40-х годов XX века, основана на принципе электромагнитной индукции и поверхностного распределения индуцированного тока в изделии.

Метод индукционной поверхностной закалки при нагреве металла токами высокой частоты (ТВЧ) открыл В.П. Вологдин – учёный в области высокочастотной техники. После серии опытов по индукционному нагреву в период с 1935 по 1941 гг. технология поверхностного упрочнения и повышения твёрдости разнообразных деталей была введена в промышленное использование. В 1946 на базе СПбГЭТУ «ЛЭТИ» была организована специальность и кафедра токов высокой частоты. Годом позже вышло первое в мире фундаментальное исследование по закалке ТВЧ.

Преимущества закалки деталей с помощью ТВЧ

Сегодня термообработка ТВЧ с последующей закалкой широко применяется в различных отраслях промышленности, обеспечивая высокое качество нагреваемых деталей.

• Благодаря высокой температуре поверхности (высококонцентрированный источник тепла с мощностной плотностью не менее 103 Вт⁄см2) и малом времени прогрева глубокие слои металла остаются практически холодными и не испытывают фазовых превращений.
• За счёт сохранения вязкости сердцевины изделие становится менее чувствительным к концентраторам напряжений, усиливает сопротивляемость износу и лучше воспринимает ударные нагрузки.
• Путём поверхностной закалки с нагревом ТВЧ (высокочастотными токами) в разы повышается стальной «выносливый предел»: для стали марки 40 по итогам нормализации он составляет 150 МПа, а после закалки с индукционным прогревом – 420 МПа. Показатель твёрдости инструментальной стали У8 после объёмной закалки не превышает 62...64 HRC, в то время как после закалки ТВЧ достигает 66...68 HRC.
• Если в рамках типовой закалки с печным нагревом аустенитное зерно 7–8 баллов, то по итогам закалки с индукционным нагревом значение зерна значительно меньше (10–14 баллов стандартной шкалы по ГОСТ 5639-82), что обеспечивает измельчение кристаллов мартенсита и существенно повышает его прочность и пластичность. Образованный путём ТВЧ-закалки мартенсит имеет безыгольчатое или мелкоигольчатое строение.

Термическое воздействие ТВЧ практикуется в случаях, когда необходима высокая износостойкость поверхности и мягкая сердцевина металла, поэтому оптимально для автомобильных и сельскохозяйственных деталей (длинных валов, ходовых валиков, зубчатых муфт, венцов, крестовин, полуосей, штоков амортизаторов), работающих на износ и трение в условиях циклической эксплуатации, а также при изгибе, кручении и контактных напряжениях, сосредоточенных, главным образом, в поверхностных слоях.

Процесс ТВЧ-закалки. Особенности технологии ТВЧ

В индукторе, представляющем собой одно- или многовитковую медную катушку, размещают нагреваемую деталь. Переменное магнитное поле, образующееся в момент пропускания через индуктор тока высокой частоты, при взаимодействии с металлом вызывает в поверхностных слоях изделия электродвижущую силу – вихревой ток той же частоты, но обратного направления, за счёт чего происходит разогрев детали.

Скорости нагрева металла при поверхностной закалке ТВЧ достигает 500…1000, °С/с. Однако практически во всех случаях ток по сечению детали распределяется неравномерно, и чем меньше частота тока (f), тем больше толщина нагреваемого слоя. Чтобы получить заданную глубину проникновения тока, необходимо рассчитать его частоту.

Температура нагрева при высокочастотной закалке зависит не только от химического состава стали (критические точки), но от исходной структуры и скорости нагрева.

СПОСОБЫ ЗАКАЛКИ ТВЧ

В зависимости от формы детали и оборудования применяют следующие виды нагрева деталей с помощью токов высокой частоты:

• одновременный нагрев всей поверхности обрабатываемой детали – актуален для малогабаритных деталей (мелкомодульных шестерён, втулок и др.), а также при локальной закалке изделия;
• непрерывно-последовательный, в рамках которого первоначально нагревается небольшой участок поверхности детали, а затем последующие зоны – подходит для закалки крупногабаритных изделий металлургического и горнорудного оборудования;
• последовательный нагрев для упрочнения крупномодульных зубчатых колёс, и другие виды ТВЧ.

Для обсуждения сроков и стоимости услуг закалки т.в.ч. отправьте по указанному на нашем сайте адресу электронной почты конструкторский чертёж детали с указанием глубины закалочного слоя – это необходимо для разработки технологии поверхностной закалки и выбора оптимального режима нагрева. В зависимости от размеров обрабатываемой детали, марки стали и необходимой глубины закалки подбирается мощность установки для закалки деталей ТВЧ.

У наших менеджеров можно проконсультироваться по вопросам проведения поверхностного упрочнения для конкретных деталей и запчастей – уточнить конфигурацию изделия, размеры, массу и т. д. В ряде случаев, особенно для закалки деталей сложной геометрии или отдельной зоны изделия, ТВЧ-нагрев экономически и технически целесообразно заменить на объёмную закалку либо ХТО.