Обработка деталей электрическими токами высокой частоты

Обработка токами высокой частоты производится при закалке, а также при отжиге, отпуске и пайке твердыми припоями стальных деталей и инструмента. Закалке подвергаются планки цепей элеваторов и скребковых конвейеров, зубья шестерен и т. д. Обработка детали заключается в индукционном нагревании ее токами высокой частоты в переменном электрическом поле, создаваемом индуктором, и последующем охлаждении (или охлаждении во время нагревания) детали водой, маслом или эмульсией.

В зависимости от габаритов детали и требований к закалке нагрев ее может быть осуществлен одновременно по всей поверхности, последовательно по отдельным участкам и непрерывно-последовательно путем перемещения детали через индуктор.

Различные формы индукторов показаны на рис. 41. Для изготовления индукторов применяют трубки из меди М2 диаметром 4—20 мм и толщиной стенок 0,5—2 мм. Более равномерный нагрев детали достигается при профилировании круглой трубки на прямоугольное сечение (табл. 46).

Межвитковое расстояние в индукторах принимают не менее 2—3 мм. Выводные пластины разделяются между собой эбонитовой или миканитовой прокладками толщиной около 3 мм. Для охлаждения детали при закалке применяют спрейеры (рис. 42), изготовляемые из листов латуни Л62 толщиной 1,5 мм в виде цилиндрического полого кольца с отверстиями диаметром 1,0—1,2 мм. Охлаждающая жидкость поступает в спрейер и через отверстия в кольце орошает поверхность закаливаемой детали.

Для преобразования энергии переменного тока с частотой 50 гц в энергию колебаний высокой частоты 500 000—600 000 гц применяют ламповые генераторы.

Скорость нагрева и количество тепла, выделяемого в поверхностном слое детали, пропорциональны квадрату величины индукционного тока. Глубина прогрева детали зависит от времени нахождения ее в индукторе. Толщина поверхностного слоя детали, в котором концентрируется наибольшее количество тепла, зависит от частоты тока. Чем выше частота, тем меньше толщина слоя. Для расчетов индукционного нагрева пользуются условной величиной р — глубиной проникновения тока в металл. В слое р выделяется около 90% тепловой энергии, передаваемой металлу при нагревании его токами высокой частоты.

где р — удельное сопротивление металла;

u — магнитная проницаемость металла;

f — частота тока, гц.

Скорость перемещения детали относительно индуктора определяется из соотношения

где h — высота индуктора, см;

t — время нагрева, сек.

Примерный режим для нагрева цилиндрических деталей из низколегированной стали приведен в табл. 47.