Прочитать статью в формате PDF -> СЭВФ-5.5_11,5-ИЗМ Вакуумная закалка в масло и вакуумный отпуск в одном цикле
Введение
Разработка методов вакуумной масляной закалки непрерывно совершенствуется. Это связано с общеизвестными преимуществами вакуумных электропечей. Они герметичны, контроль состава поверхности весьма точен, а обезуглероживание и высокотемпературное окисление, связанные с соляными ваннами или печами с защитной атмосферой можно избежать. В сравнении с вакуумными электропечами с газовой закалкой имеют место значительные преимущества по снижению производственных издержек.
В данной статье рассмотрим преимущества закалки в масло осуществляемой в вакуумных электропечах торговой марки «НИТТИН» на примере электропечи модели СЭВФ-5.5/11,5-ИЗМб-НИТТИН нового поколения. Она впервые предназначена для закалки в масло и отпуска в среде вакуума в одном цикле стальных деталей и сборочных единиц. Исполнение электропечи – элеваторное. Тип садки – составной. Направление загрузки – горизонтальное. Способ загрузки – вилочным погрузчиком (входит в комплект поставки). Максимальные габариты изделий: диаметр (не более) 500 мм, высота (не более) 500 мм. Форма изделий – любая. Максимальная единовременная масса загружаемых изделий на термообработку за один цикл не более 100 кг. Работа электропечи, включая проведение термических процессов и управление вакуумной системой, осуществляется по программе с помощью системы автоматического управления, выполненной на базе микропроцессорных устройств. Электропечь выпускается полностью автоматизированной по регулированию нагревом и охлаждением, а также управлением элементами вакуумной системы.
Рисунок. – Вакуумная элеваторная электропечь СЭВФ-5.5/11,5-ИЗМб-НИТТИН
Буквенно-цифровая маркировка электропечи:
С – вид нагрева – сопротивлением;
Э – основной конструктивный признак – элеваторная;
В – среда в рабочем пространстве – вакуум;
Ф – теплоизоляция – футеровка из корунда, замочного типа;
5 – диаметр рабочего пространства, дм;
5 – высота рабочего пространства, дм;
11,5 – номинальная температура, оС, условно уменьшенная в 100 раз;
ИЗМ – типоисполнение – закалка в вакуумное масло;
б — вакуумная система на основе паромасляного бустерного насоса.
НИТТИН – торговая марка российского производителя вакуумных электропечей.
Краткое описание конструкции
Трехмерное изображение электропечи приведено на рисунке. Полностью собранная электропечь устанавливается на нулевой отметке фундамента цеха. Она состоит из вертикальной вакуумной камеры и эстакады (рабочей площадки), которая с трех сторон окружает вакуумную камеру. Под эстакадой размещены вакуумная система и система водяного охлаждения, шкаф электропитания и управления, а также понижающий печной трансформатор. Кроме того, эстакада выполняет функции площадки обслуживания токовводов и верхней термопары.
Вакуумная камера представляет собой двухстеночный водоохлаждаемый кожух из листовой конструкционной стали. В камере имеется три зоны: верхнюю, среднюю и нижнюю. В верхней зоне вакуумной камеры смонтирован футерованный из корунда нагревательный модуль. Мощность нагревательных элементов модуля – 110 кВт. В средней (загрузочной) зоне находится загрузочный люк. В нижней зоне (закалочном баке) происходит охлаждение садки в закалочной среде.
Работа электропечи происходит по следующей схеме. Загрузка – выгрузка электропечи выполняется оперативным персоналом. Нагреваемые изделия (садка) помещаются на под электропечи через загрузочный люк с помощью вилочного погрузчика, и устанавливаются на стол механизма перемещения садки. Загрузочный люк камеры герметично закрывается водоохлаждаемой крышкой с вакуумным уплотнением. Механизм перемещения устанавливает садку в рабочем пространстве нагревательного модуля.
После окончания процесса нагрева садка перемещается в нижнюю зону охлаждения (закалки). При этом нагревательный модуль отсекается от зоны охлаждения футерованными шторками.
В состав электрооборудования электропечи входят: понижающий печной трансформатор; система силового электропитания; монтаж электрический; шкаф электропитания и управления. Трансформатор печной однофазный обеспечивают понижение питающего напряжения нагревателей до требуемого. Силовая система обеспечивает регулируемое, бесконтактное электропитание нагревателей. Монтаж электрический обеспечивает подключение нагревателей к системе электропитания.
Шкаф электропитания и управления обеспечивает автоматическое управление и контроль за работой электропечи на базе промышленного микропроцессорного регулятора температуры, имеющего интерфейс связи с компьютером, и ручной (наладочный) режим управления. Основные функции управления:
— регулирование температурного режима в рабочем пространстве модуля нагрева электропечи по заданной программе;
— возможность задания нескольких программ термообработки;
— цифровое отображение на дисплее регулятора температуры, заданного и текущего значений температуры;
— цифровое отображение остаточного давления в различных технологических точках электропечи;
— управление вакуумной системой в ручном и автоматическом режимах;
— архивирование технологических процессов;
— аварийную световую и звуковую сигнализацию.
Вакуумная система электропечи предназначена для откачки рабочей камеры электропечи до остаточного давления 0,133 Па (1·10-3мм.рт.ст.). Она состоит из 2-х линий: форвакуумной и бустерной. Форвакуумная линия обеспечивает откачку вакуумного бустерного насоса и вакуумной камеры электропечи до остаточного давления 1,33Па (1·10-3мм.рт.ст.). Бустерная линия обеспечивает откачку камеры электропечи до остаточного давления не выше 0,133Па.
Система водяного охлаждения электропечи состоит из стойки водоохлаждения, напорных и сливных шлангов, соединяющих конструктивные элементы электропечи со стойкой водоохлаждения. Стойка водяного охлаждения состоит из металлоконструкции, напорного и сливного коллекторов, сливной воронки, запорно-регулирующей арматуры, манометра для контроля давления подаваемой воды на напорном коллекторе и реле протока жидкости на каждом водоохлаждаемом контуре. Слив охлаждающей воды из всех ветвей системы охлаждения электропечи выполнен с видимым разрывом струи в сливную воронку стойки охлаждения. Напорный коллектор панели водоохлаждения подключен к водопроводной магистрали (или к трубопроводу системы оборотного водоснабжения), а сливная воронка — к магистрали сливной канализации (или к баку сливному системы оборотного водоснабжения).
Технические и функциональные характеристики
Основные параметры и размеры электропечи приведены в таблице.
| Наименование параметра |
Норма параметра |
|
|
номинальная |
Допустимая |
|
| Максимальная температура, 0С |
1150 |
1200 |
| Предельное остаточное давление (после дегазации), Па (мм.рт.ст.), не более |
0,133 (1 х10-3) |
|
| Габариты рабочей камеры, мм, | ||
| диаметр |
500 |
|
| высота |
500 |
|
| Объем масляной ванны, м3 |
2,4 |
|
| Габаритные размеры Электропечи, мм | ||
| ширина |
3920 |
|
| длинна |
6190 |
|
| высота |
5010 |
|
| Установленная мощность, кВт, не более |
130 |
|
| в т.ч. нагревателей камеры, не более |
110 |
|
| Равномерность температуры в рабочем пространстве в установившемся режиме в пределах температур 500 – 11500С, не более |
±5 |
|
| Количество независимых зон нагрева |
1 |
|
| Масса садки, кг, не более |
— |
200 |
| Масса Электропечи, кг, не более |
10 700 |
|
| Расход охлаждающей воды, м3/ч, не более |
2,5…8,0 |
|
| Время вакуумирования, мин, не более |
45 |
|
Закалка в масло
Механизм действия закалочной среды, например, вакуумного масла, следующий. После нагрева деталей до температуры закалки, в момент погружения стального изделия в закалочную среду, вокруг него образуется плёнка перегретого пара, охлаждение происходит через слой этой паровой рубашки, то есть относительно медленно. Когда температура поверхности достигает определенного значения, при котором паровая рубашка разрывается, то закалочная среда начинает кипеть на поверхности детали, и охлаждение происходит быстро.
Первый этап, относительно медленного кипения, называется стадией плёночного кипения, второй этап быстрого охлаждения — стадией пузырькового кипения. Когда температура поверхности металла ниже температуры кипения жидкости, жидкость уже не может кипеть, и охлаждение замедляется. Этот этап носит название конвективного теплообмена.
Упрочненная закалкой сталь, как правило, затем прогревается до температуры, не превышающей нижнюю критическую температуру и, после выдержки определенной длительности, охлаждается с приемлемой скоростью с целью повышения пластичности и вязкости одновременно с увеличением размера зерна матрицы. Такая процедура называется отпуском. Стальные изделия отпускаются путем повторного разогрева вслед за упрочнением с целью достижения особых значений механических свойств и, кроме того, для снятия закалочных напряжений и обеспечения размерной стабильности. Обычно отпуск осуществляют после закалки при температурах, не превосходящих нижнюю критическую, А1, конкретной марки стали, что отличает отпуск от таких процессов, как отжиг, нормализация или упрочнение. Отпуск часто используется и для снятия напряжений и понижения твердости, достигаемой в ходе сварки, а также снятия напряжений, вносимых формованием и механической обработкой.
Отпуск – один из известнейших и важных процессов термообработки металлов, является завершающим процессом, обеспечивающим финишное качество стальных деталей. Этот процесс производственниками считается относительно простым. Однако, на самом деле – это очень сложный технологический процесс, в котором все что касается процесса и оборудования должно тщательно контролироваться.
Общий вывод.
Электропечь СЭВФ-5.5/11,5-ИЗМб-НИТТИН является экологически чистой. В ней отсутствует выброс химически активных газов в атмосферу помещения, что обеспечивает ее взрыво- и пожаробезопасность в процессе эксплуатации. электропечь может применяться как общепромышленная в авиационной, электронной, радиотехнической, электротехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности. Работа электропечи, включая проведение термических процессов и управление вакуумной системой, осуществляется по программе с помощью системы автоматического управления на базе микропроцессорных устройств. Электропечь выпускается полностью автоматизированной по регулированию нагревом и управлению элементами вакуумной системы. Электропечь данной модели автоматически производит закалку и последующий немедленный отпуск изделий в рабочем пространстве электропечи без ее разгерметизации в одном технологическом цикле. Детали обезжириваются от масла в вакуумной электропечи. Отсутствует необходимость в моечной машине, а также в дополнительной электропечи для отпуска. Самое главное преимущество этой электропечи – термообработка является финишной операцией. После извлечения закаленных деталей из печи они не требуют дополнительной механической обработки: они получаются чистыми, сухими.
Таким образом, промышленным предприятиям для проведения закалки в масло и отпуска стальных деталей в одном производственном цикле предлагается вакуумная электропечь сопротивления нового поколения модели СЭВФ-5.5/11,5-ИЗМб-НИТТИН, которая относится к высокотехнологичному оборудованию для термической обработки стальных деталей. Система управлению электропечи позволяет добиться полной воспроизводимости всех стадий технологического процесса термообработки в автоматическом режиме, в том числе отпуск по заранее заданной программе.