SU1147761A1 - Method of hardening articles - Google Patents
Method of hardening articles Download PDFInfo
- Publication number
- SU1147761A1 SU1147761A1 SU782595415A SU2595415A SU1147761A1 SU 1147761 A1 SU1147761 A1 SU 1147761A1 SU 782595415 A SU782595415 A SU 782595415A SU 2595415 A SU2595415 A SU 2595415A SU 1147761 A1 SU1147761 A1 SU 1147761A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inductor
- heating
- equal
- conductors
- period
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 19
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 19
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
СПОСОБ ЗАКАЛКИ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев в многовитковом индукторе с относительньм перемещением индуктора и издели с последующим охлаждением, от.личающийс тем, что, с целью повышени качества изделий путем получени равномерно закаленного сло , осуществл ют колебательное относительное перемещение с амплитудой, равной половине шага между соседними витками 1-шдуктора, и периодом, равньм или меньшим в целое число раз времени нагрева.A METHOD FOR HINDING PRODUCTS, including heating in a multi-turn inductor with relative movement of the inductor and the product followed by cooling, characterized in that, in order to improve the quality of the products by obtaining a uniformly hardened layer, an oscillatory relative movement with an amplitude equal to half a step between adjacent turns of 1-shduktora, and the period, equal or less in an integer number of times of heating time.
Description
I Изобретение относитс к термичёской обработке изделий с применением индукционного нагрева и может быть применено в машиностроении. Известен способ закалки при неподвижном изд.елии относительно ин- дуктора Л . Однако неподвижные издели в неподвютном индукторе примен ютс лишь в,тех случа х, когда конструкци индуктора обеспечивает равномер ный нагрев поверхности, например, при нагреве цилиндрических поверхно тей в одновитковом индукторе. Петле вые, зигзагообразные или выполненные в виде плоских и сложных спиралей индуктора при взаимной неподвиж ности индуктора и издели не обеспе чивают равномерньм нагрев обрабатываемой поверхности, так как индукти руемый ток из-за различного направлени имеет неодинаковую плотность на нагреваемой поверхности. Известен способ закалки, включаю щий нагрев зигзагообразным индуктором и перемещение его относительно закаливаемой поверхности 2J Однако параметры, характеризующие перемещение индуктора, выбирают с произвольно, что приводит при на греве к неравномерному распределени плотности индуктируемого тока и вре мени его воздействи на нагреваемую , ч поверхность, а следовательно, и-к неравномерности по толщине и твердости закаленному слою. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату вл етс способ закалки изделий, включающий нагрев издели путем его поступательного движени при одновременном возвратно-поступательном движении индуктора на уча стке, равном его длине 3j . Данньй способ уменьшает неоднородность нагрева, но не устран ет ее полностью, так как не учитываетс р д факторов, вли ющих на равномерное распределение плотности индуктируемого тока и врем его воздействи на поверхность. Кроме того необходимость перемещени и детали и индуктора усложн ет осуществление способа и целесообразно только дл изделий большой длины. В случае перемещени только детали или только индуктора будет значительно повышатьс неравномерность нагрева, а 61 следовательноэ и неравномерность свойств закаленного сло . Цель изобретени - повышение качества изделий путем получени равномерно закаленного сло . Цель достигаетс тем, что согласно способу закалки изделийj включающему нагрев в многовитковом индукторе с относительным перемещением индуктора и издели с последующим охлаждением, осуществл ют колебательное относительное перемещение с амплитудой, равной половине шага между соседними витками индуктора, и периодом, равным или меньшим в целое число раз времени нагрева. На фиг. 1 схематически показано устройство, реализующее предлагаемьй способ, вид спереди, на фиг. 2 - то же, вид сверхуj на . фиг. За-р - услови распределени индуктируемой электроэнергии по нагреваемой поверхности при различных параметрах колебательного движени . На фиг. 1 и 2 показано взаимное расположение издели 1 и индуктора 2 с шагом L между токопроводами во врем нагрева и охлаждени , а также термообрабатываема поверхность А. Стрелками показано направление колебательного движени . Способ осуществл етс следующим образом. Изделию 1S, установленному под индуктором 2 с заданным зазором, сообщаетс колебательнбе движение, амплитуда которого равна половине шага между рабочими токопроводами, а период колебани равен или в целое число раз меньше времени нагрева Врем нагрева выбирают в зависимости от требуемой глубины закалки , частоты тока, температуры нагрева , свойств материала и т.д. Затем включаетс нагрев, который после достижени на упрочн емой поверхности закалочной температуры отключаети включает спрейерное охлаждение. Дл равномерного нагрева термооб-. рабатываемой поверхности детали необход.имо, чтобы электроэнерги , индуктируема токопроводами индуктора в наружных сло х детали, равномерно распредел лась по всей нагреваемой поверхности. На фиг. За схематично показаны . по перечное сечение детали 1 с термообрабатываемым слоем А шириной И и поперечное сечение индуктора, состо щего из трех токопроводов В, С, D с шагом между ними L. На фиг. Зб-р показаны графики путей перемещени j индуктирующих токопроводов за врем нагрева t при колебательном движении индуктора и неподвижной детали в зависимости от величины амплитуды и периода колебаний. Врем нагрева на fo всех графиках прин то посто нным и егозначени , выраженные через период Т, отложены- на ос х ординат, На ос х абсцисс отложены величины перемещени токопроводов, т.е. амп- i5 литуды колебани их, выраженные через величину шага (рассто ние) L между токопроводами.I The invention relates to thermal processing of products using induction heating and can be applied in mechanical engineering. The known method of quenching with a fixed ed. Relatively to the inductor L. However, stationary products in a non-connected inductor are used only in cases where the design of the inductor provides uniform surface heating, for example, when heating cylindrical surfaces in a single-turn inductor. Looped, zigzag or made in the form of flat and complex spirals of the inductor with the mutual immobility of the inductor and the product do not provide uniform heating of the treated surface, since the induced current due to different directions has an unequal density on the heated surface. The known method of quenching includes heating a zigzag inductor and moving it relative to a hardened surface 2J However, the parameters characterizing the movement of the inductor are chosen arbitrarily, which leads to uneven distribution of the induced current density and time on the heated surface during heating. consequently, i-k irregularities in thickness and hardness in the hardened layer. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of hardening products, including heating the product by its translational motion with simultaneous reciprocating motion of the inductor on a section equal to its length 3j. This method reduces the non-uniformity of heating, but does not eliminate it completely, since it does not take into account a number of factors that influence the uniform distribution of the density of the induced current and the time it affects the surface. In addition, the necessity of moving both the part and the inductor complicates the implementation of the method and is advisable only for products of long length. In the case of moving only the part or only the inductor, the non-uniformity of heating will significantly increase, and 61 hence the non-uniformity of the properties of the hardened layer. The purpose of the invention is to improve the quality of products by obtaining a uniformly hardened layer. The goal is achieved by the fact that according to the method of quenching products including heating in a multi-turn inductor with relative movement of the inductor and the product with subsequent cooling, oscillatory relative movement with an amplitude equal to half the step between adjacent turns of the inductor and a period equal to or less than an integer is performed heating time. FIG. 1 shows schematically a device that implements the proposed method, front view, in FIG. 2 - the same, top viewj. FIG. Zr - the conditions of distribution of the induced electricity on the heated surface for various parameters of oscillatory motion. FIG. Figures 1 and 2 show the relative position of the product 1 and the inductor 2 with a step L between the conductors during heating and cooling, as well as the heat-treating surface A. The arrows indicate the direction of the oscillatory movement. The method is carried out as follows. The product 1S, installed under inductor 2 with a given gap, is said to oscillate motion, the amplitude of which is half the step between the working conductors, and the oscillation period is equal to or an integer number less than the heating time. The heating time is chosen depending on the required quenching depth, current frequency, temperature heating, material properties, etc. Then, heating is turned on, which, after reaching the quenched temperature on the hardened surface, switches off the spray cooling. For uniform heating temperature. The workable surface of the part is necessary so that the electric power, induced by the inductor conductor in the outer layers of the part, is evenly distributed over the entire heated surface. FIG. Behind are schematically shown. over the cross section of a part 1 with a heat-treatable layer A of width And and a cross section of an inductor consisting of three conductors B, C, D with a spacing of L. On the fig. Bs-p shows the graphs of the paths of displacement j of the inducing conductors during the heating time t with the oscillatory movement of the inductor and the fixed part depending on the magnitude of the amplitude and the oscillation period. The heating time on fo all graphs is assumed to be constant and its values, expressed in terms of period T, are plotted - on ordinate axes, The abscissa axes are plotted for the displacement of conductors, i.e. Amp i5 volumes their oscillations, expressed in terms of step size (distance) L between conductors.
Участки с наиболее интенсивным вьщелением тепла на фиг. Зб-р зап1три-2о кованы.The areas with the most intense heat release in FIG. Zb-r zap1tri-2o forged.
На фиг. 36 видно, что при амплитуде колебани , меньшей полов1шы шагового рассто ни между соседними токопроводами, нельз избежать по- 25 лосатого нагрева путем изменени периода колебани или времени нагрева , так как токопроводы индуктора при колебании покрывают нагреваемую поверхность лишь частично (см. за- Q штрихованные участки).FIG. 36 that when the oscillation amplitude is less than half of the stepping distance between adjacent conductors, it is impossible to avoid flat heating by changing the oscillation period or heating time, since the inductor conductors during oscillation cover the heated surface only partially (see plots).
На фиг. Зв показан характер распределени энергии на термообрабатываемой поверхности при амплитудеFIG. Sv shows the pattern of energy distribution on a heat-treatable surface with amplitude
/2 колебани , равной -j- L. В этом слу5i55/ 2 oscillations equal to -j- L. In this case
чае также нельз избежать полосатого нагрева, так кик пути перемещени токопроводов на отдельных участках (см. заштрихованные) перекрываютс , т.е. эти участки за один период ко- 40 лебани покрываютс два раза двум токопроводами, а остальные участки покрываютс два раза лишь одним токопровЪдом , поэтому на этих участках в два раза меньше будет индуктиро- 45 ватьс энергии.It is also not possible to avoid strip heating in such a way that the kick paths of moving conductors in certain areas (see shaded) overlap, i.e. these areas in one period of the shaft will be covered twice with two conductors, and the remaining areas will be covered twice with only one conductor; therefore, energy will be induced in these areas by half.
При амплитуде колебани , равной половине шагового рассто ни между соседними токопроводами (см.фиг.Зг), каждый раз за один период колебани 50 вс нагреваема поверхность покрываетс два раза индуктирующими токопроводами , энерги при этом равномерно индуктируетс по всей ширине Н термообрабатываемого участка. 55When the amplitude of the oscillation is equal to half the stepping distance between adjacent conductors (see Fig. 3g), each time during one period of oscillation 50, the entire heated surface is covered twice with inductive conductors, the energy being uniformly induced across the entire width H of the heat-treated section. 55
При амплитуде, равной или кратной шаговому рассто нию между соседнимиWith an amplitude equal to or a multiple of the step distance between adjacent
токопроводами (см. фиг. Зд, е), шири на поверхности с равномерно индуктированной электроэнергией п&лучаетс меньшей (см. на фиг. Зд, е заштрихованные участки),и поэтому,чтобы получить равномерно нагретую поверхность шириной Н,необходим индуктор большей ширины. При этом, чем больше амплитуда колебани , тем больше потери электроэнергии на нежелательньш нагрев той поверхности детали, котора не подвергаетс термообработке .conductor lines (see Fig. Aft, e), widths on a surface with uniformly induced electric power n & less radiated (see Fig. Aft, e shaded areas), and therefore, to obtain a uniformly heated surface of width H, an inductor of greater width is needed . In this case, the greater the amplitude of the oscillation, the greater the loss of electricity for the undesirable heating of that surface of the part that is not subjected to heat treatment.
Из вышеуказанного следует, что величина амплитуды, равна половине рассто ни между соседними токопроводами индуктора, вл етс оптимальной , так как колебани с такой величиной амплитуды обеспечивают за каждый период колебани равномерное индуктирование электроэнергии по всей ширюте Н термообрабатываемого участка. В этом случае Наиболее эффективно используетс ширина индуктора и электроэнерги .From the above it follows that the magnitude of the amplitude, equal to half the distance between adjacent conductors of the inductor, is optimal, since oscillations with such magnitude provide for each oscillation period uniform induction of electricity across the entire width H of the heat-treating section. In this case, the most efficiently used is the width of the inductor and electric power.
На фиг. Зж-р показано вли ние величины периода колебани на характер распределени индуктированной энергии по нагреваемой поверхности при посто нном времени нагрева и оптимальной амплитуде колебани .FIG. Зж-р shows the influence of the oscillation period value on the nature of the distribution of the induced energy over the heated surface at a constant heating time and optimum oscillation amplitude.
Если период колебани больше или в дробное число раз меньше времени нагрева, то токопроводы индуктора покроют одни участки нагреваемой поверхности, а другие не успеют (см. фиг. Зж) или покроют их меньшее количество раз (см. фиг. 3л, м), чем первые, а следовательно, на этих участках вьщелитс меньшее количество энергии, т.е. будут чередоватьс полосы с различной температурой нагрева.If the period of oscillation is more or in fractional number of times less than the heating time, the conductors of the inductor will cover some areas of the heated surface, while others will not have time (see Fig. ZJ) or will cover them fewer times (see Fig. 3l, m) than the first and, consequently, in these areas a smaller amount of energy is allocated, i.e. bands with different heating temperatures will alternate.
Когда же период колебани равен времени нагрева или в целое число раз меньше его (см. фиг. Зп, р), то энерги индуктируетс равномерно по всей ширине нагреваемого участка .When the oscillation period is equal to the heating time or is an integer number of times shorter (see Fig. 3p, p), the energy is induced uniformly across the entire width of the heated section.
Из этого следует, что дл равномерного нагрева термообрабатываемой поверхности необходимо, чтобы пери од колебани был равен или в целое раз меньше времени нагрева. При других его значени х невозможно избежать по влени полос с пониженной температурой нагрева.It follows from this that for uniform heating of the heat-treated surface it is necessary that the period of oscillation be equal to or a whole time less than the heating time. At its other values, it is impossible to avoid the appearance of bands with a lower heating temperature.
Предложенный способ опробован в лаборатории ФТИ АН БССР.The proposed method was tested in the laboratory of the FTI of the Academy of Sciences of the BSSR.
Проводили поверхностную термообработку рабочей поверхности ножа из стали 5ХММ дл рубки заготовок круглого сечени . Нож устанавливали под зигзагообразным индуктором, повтор ющим форму термообрабать1ваемой поверхности с шагом между рабочими токопроводами 18 мм. Зазор между индуктором и термообрабатываемой поверхностью составл л 3,5 мм. Нагре до закалочной температуры с существл лс током с частотой 8000 Гц в течение 3 с с последующим охлаждением до комнатной температуры. Причем, дл сравнени результатов была произве ена закалка партии ножей предложенньм способом и партии ножей известным способом (см. таблрщу) . The surface heat treatment of the working surface of the 5XMM steel knife was carried out for cutting round billets. The knife was installed under a zigzag inductor, which repeats the shape of a heat-convertible surface with a step between working conductors of 18 mm. The gap between the inductor and the heat-treatable surface was 3.5 mm. Heated to the quench temperature with a current of 8000 Hz for 3 seconds, followed by cooling to room temperature. Moreover, to compare the results, the hardening of the batch of knives was carried out using the proposed method and the batch of knives in a known manner (see table).
Из таблицы видно, ,что из всех приведенных режимов только режимы 3, 9, 10 позвол ют исключить образование зон с пониженной твердостью и получить закаленную поверх ность с твердостью не менее 59 HRG. Этим режимам соответствуют .при прочих равных услови х рптимальные параметрыFrom the table it can be seen that from all the above modes, only modes 3, 9, 10 allow to exclude the formation of zones with reduced hardness and to obtain a hardened surface with a hardness of at least 59 HRG. These modes correspond to, under other equal conditions, the optimal parameters.
колебательного движени . Так, в режиме 3 и 9 амплитуда равна половине шага между токопроводами индуктора, а период колебани равен времени нагрева, В режиме 10 амплитуда колебаци также равна 9 мм, т.е. половине шага между токспроводами, а период равен 1,5 с, т.е. в 2 раза меньше времени нагрева. Результаты других режимов термообработки показы-, дают, что при прочих равных услови х отклонение параметров колебательного движени от оптимальных, т.е. от парметров предлагаемого способа, приводит к по влению на закаленной поверхности детали зон с пониженной твердостью.oscillatory motion. Thus, in mode 3 and 9, the amplitude is half the step between the conductors of the inductor, and the period of oscillation is equal to the heating time. In mode 10, the amplitude of the oscillation is also 9 mm, i.e. half of the step between current leads, and the period is 1.5 s, i.e. 2 times less heating time. The results of other heat treatment modes show that, all other things being equal, the deviation of the vibrational motion parameters from the optimum, i.e. from the parameters of the proposed method, leads to the appearance of zones with reduced hardness on the hardened surface of the part.
Использование предлагаемого способа позвол ет повысить качество индукционного нагрева, автоматизировать процесс закалки, расширить технологические возможности индукционной закалки.Using the proposed method allows improving the quality of induction heating, automating the hardening process, and expanding the technological capabilities of induction hardening.
Технико--зкономический эффект обеспечиваетс в результате повывени качества индукционной закалки путем получени равномерного по глубрше и твердости закаленного сло .. Примечание. ДQ Q имеютс зоны (полосы) до 5 мм с твердортью HRC 140 глубина сло 0-2,2 мм имеютс зоны (полосы) более 5 мм с твердостью HRC 4 50 глубина сло 0-2,2 мм твердость на закаленной поверхности HRC 59 глубина сло 1.9-,2 ммThe technical and economic effect is provided as a result of an increase in the quality of induction hardening by obtaining a hardened layer uniform in depth and hardness. Note. DQ Q there are zones (bands) up to 5 mm with HRC 140 hardness layer depth 0-2.2 mm; there are zones (bands) more than 5 mm with hardness HRC 4 50 layer depth 0-2.2 mm hardness on the hardened surface HRC 59 depth layer 1.9-, 2 mm
фиг.22
НH
tlHtlH
MMMM
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU782595415A SU1147761A1 (en) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | Method of hardening articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU782595415A SU1147761A1 (en) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | Method of hardening articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1147761A1 true SU1147761A1 (en) | 1985-03-30 |
Family
ID=20755669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU782595415A SU1147761A1 (en) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | Method of hardening articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1147761A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520569C2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-06-27 | Нетурен Ко., Лтд. | Device for inductive tempering, inductive tempering process, inductor to this end, device for heat treatment and heat treatment process |
-
1978
- 1978-03-27 SU SU782595415A patent/SU1147761A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Слухоцкий А.Е. и др. Индукторы дл индукционного нагрева. Л., Энерги , 1974, с. 162-163. 2.Вологдин В. Поверхностна индукционна закалка. М., Оборонгиз, 1974. 3.РЖ Технологи машиностроени , 1964, № 12,125-377. . * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520569C2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-06-27 | Нетурен Ко., Лтд. | Device for inductive tempering, inductive tempering process, inductor to this end, device for heat treatment and heat treatment process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2202759A (en) | Heat treatment of shafts and the like | |
| US4855556A (en) | Method and apparatus for hardening gears and similar workpieces | |
| RU2312470C2 (en) | Microwave resonator for thermal processing of materials, device for thermal processing of materials, method for operation of microwave resonator and thermally processed product | |
| US4063063A (en) | Method of descaling metal products | |
| US4757170A (en) | Method and apparatus for induction heating gears and similar workpieces | |
| SU1147761A1 (en) | Method of hardening articles | |
| Hájek et al. | Distortion in induction-hardened cylindrical part | |
| US4500366A (en) | Process for producing a grain-oriented electromagnetic steel strip or sheet | |
| US2164310A (en) | Apparatus for hardening | |
| US3174884A (en) | Method of surface hardening steel rolls and apparatus for carrying out the same | |
| US2806117A (en) | Inductor apparatus | |
| JPS63274713A (en) | Heat treatment method for bar-like parts | |
| US4621794A (en) | Apparatus for producing a grain-oriented electromagnetic steel strip or sheet | |
| JPS5635730A (en) | Cooling method for steel hoop in continuous annealing apparatus | |
| US3522116A (en) | Method of heat treating edges | |
| US3623128A (en) | Apparatus for improving the torsional fatigue strength of crankshafts | |
| US3988559A (en) | Mobile inductors for induction heating systems | |
| SU461956A1 (en) | The method of heat treatment of stamps | |
| SU260480A1 (en) | METHOD OF HEAT TREATMENT OF PRODUCTS | |
| CN113122701A (en) | Method and device for preparing soft area by thermoforming part | |
| RU2082774C1 (en) | Crankshaft thermal treatment method | |
| US3167460A (en) | Method of surface-hardening steel workpieces in the form of bodies of revolution | |
| SU1719437A1 (en) | Method of local induction hardening of products | |
| RU2842983C1 (en) | Method of mass transfer of carbon into reefs of rasp bars of drum of threshing machine of combine harvester | |
| SU1548219A1 (en) | Method of thermal strengthening of steel articles |