Proceso de tratamiento térmico por inducción del eje del cubo, parte 2: desarrollo del proceso de tratamiento térmico por inducción del eje del cubo
1. Modo de calentamiento por inducción
Basado en el análisis regional: eje de rueda de enfriamiento del eje de la rueda para pasos de sección transversal variable, al mismo tiempo solicite el endurecimiento por inducción redondeado y el rango de capa de endurecimiento continuo de 110 ~ 120 mm, por lo tanto, el desarrollo tecnológico de la elección del modo de calentamiento por inducción enfriamiento por calentamiento calentar el enfriamiento en un corto período de tiempo al mismo tiempo, el método de calentamiento es para enfriar la pieza de trabajo necesita apagar el área de endurecimiento y al mismo tiempo calentar el sensor, después de alcanzar la temperatura de calentamiento y enfriamiento; Debido a la posición relativa constante de los inductores en la región de endurecimiento de la pieza de trabajo, la capa de endurecimiento es más uniforme, la operación es simple y la eficiencia de producción es alta. Sin embargo, el requerimiento de energía debe ser lo suficientemente grande para cumplir con la demanda de extinción.
2. Diseño y fabricación de sensores
De acuerdo con los requisitos del área de endurecimiento del eje de la rueda y el modo de calentamiento, el sensor, en general, es un sensor rectangular de tipo semicírculo, debido al diferente diámetro del axial y presta atención a dos o más elementos de calentamiento redondeado, por lo que el axial efectivo El círculo de calentamiento debe estar en la medida de lo posible para copiar la estructura, el círculo de calentamiento efectivo circunferencial para girar el ángulo (típicamente para 45 °), para cumplir con el plano de sección variable y el calentamiento del redondeado al mismo tiempo en el círculo del conductor efectivo Monte el magnetizador de forma "Π", hizo el grupo más grande actual en la superficie del conductor, para mejorar la eficiencia de calentamiento. Hay dos esquinas redondeadas con el desarrollo tecnológico del eje de la rueda R1, R2, al mismo tiempo, temperatura de calentamiento y enfriamiento, lo que requiere las esquinas redondeadas R1, R2, calentando la longitud efectiva de un círculo y la asignación razonable del magnetizador de forma "Π". , asegura la consistencia de la temperatura de enfriamiento, lo que requiere una prueba de proceso múltiple para determinar la proporción de asignación final.
El diseño del diámetro interior efectivo del anillo puede denominarse D = D + 2A (donde D es el diámetro de la pieza y A es la holgura entre la pieza y el anillo efectivo del inductor). En el diseño del inductor, para evitar que la temperatura superior de la estría del eje del cubo sea demasiado alta, la distancia entre la pieza de trabajo y el diámetro interno del anillo efectivo del inductor se establece en un valor mínimo de 6 mm. La altura del anillo efectivo está diseñada de acuerdo con H = (1.05-1.2) L (L es la longitud del área endurecida). En el diseño de este inductor, L será el valor mínimo requerido para la zona de enfriamiento y el coeficiente será 1.1; Círculo efectivo en el proceso de diseño real de la altura del sensor H que el área de enfriamiento es larga, esto se debe a que cuando el área de endurecimiento de la pieza de trabajo de endurecimiento por inducción produce el efecto del borde, conduce al proceso real de endurecimiento de la pieza de trabajo superficial y profunda, la mitad del endurecimiento capa en ambos extremos, por lo que en el diseño del sensor, la altura del anillo del sensor es más larga que el área de enfriamiento efectivo, para garantizar que el área de endurecimiento y la profundidad de la capa de enfriamiento rápido cumplan con los requisitos técnicos; 4 cajas de rociado de agua se utilizan para fijar el dispositivo de enfriamiento en el inductor, que son distribuido uniformemente alrededor del cubo y el eje. El inductor y el modo de calentamiento se muestran en la Figura 3.
HIGO. 3 Estructura del sensor y modo de calefacción
3. Determinación de los parámetros del proceso de tratamiento térmico por inducción.
Una vez que se completa el diseño del inductor, el proceso más importante es la depuración del proceso de endurecimiento por inducción, y en el proceso de depuración, la frecuencia, la potencia y otros parámetros de calentamiento relacionados con la potencia son muy importantes. El equipo utilizado en este proceso de desarrollo es una fuente de alimentación de conversión de frecuencia de transistor IGBT. Se adopta la máquina de enfriamiento de doble estación Zvrc-2, con una potencia máxima de salida de 350kW, y la frecuencia de trabajo es de 4 ~ 20kHz y 20 ~ 80kHz.
(1) Selección de frecuencia
La elección de la frecuencia no es elegir un valor de frecuencia correcto, sino elegir el orden de magnitud de frecuencia más apropiado, es decir, un rango de frecuencia razonable. El segmento de frecuencia razonable tiene ventajas obvias en la utilización de energía, la calidad de la pieza de trabajo, etc. La selección de frecuencia razonable puede realizar un calentamiento de tipo penetración; de lo contrario, es un calentamiento por conducción. El calentamiento por penetración es mejor que el calentamiento por conducción en el proceso de calentamiento por inducción. De acuerdo con el análisis teórico, el rango de selección de frecuencia es 15625/x2 < F < 250,000 /x2, en general, el valor de frecuencia óptimo es F = 60,000 /x2, (x es la profundidad de la capa de endurecimiento, mm); Después del cálculo, la frecuencia de prueba del proceso F se establece en 12 kHz.
(2) Selección de potencia y fuente de alimentación específicas
Cuando se utiliza una fuente de alimentación de frecuencia media, la potencia específica P0 = 0.5 ~ 2kW/cm2; En general, cuanto menor es la frecuencia actual, menor es el tamaño de la pieza de trabajo (diámetro), la profundidad requerida de la capa de endurecimiento es menor, mayor es el poder de la selección; Por el contrario, cuanto menor sea la potencia se elige.
Según el área de calentamiento de las piezas, se calcula la potencia específica recomendada y se selecciona la fuente de alimentación. La fuente de alimentación se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
P = AP0 / eta eta 1 2
Aquí P — la potencia de la fuente de alimentación (kW);
A — Área de superficie de la pieza de trabajo calentada simultáneamente (cm2);
P0 — potencia específica (kW/cm2);
1 — Eficiencia del transformador de extinción, generalmente 80%;
Eat a better pie 2: eficiencia del sensor, generalmente 80%.
La potencia calculada de la fuente de alimentación seleccionada es de unos 160kW.
(3) Selección del medio de enfriamiento de extinción y tiempo de enfriamiento
El método de enfriamiento es el enfriamiento por chorro, que es el más común en el enfriamiento por calentamiento por inducción. Se seleccionó el medio de enfriamiento de enfriamiento a base de agua PAG y su concentración fue del 3% ~ 5%. Dado que se adopta un enfriamiento rápido, la presión de inyección de enfriamiento es relativamente grande a 0.25 mpa. El tiempo de enfriamiento se calcula de acuerdo con TC = (1 ~ 2) tH, y el TC se puede determinar finalmente después de la prueba o corrección. Si el tiempo de enfriamiento es apropiado depende principalmente de la dureza de la superficie de las piezas, la profundidad de la capa endurecida y la estructura metalográfica de la capa endurecida.
El eje del cubo después del calentamiento por inducción y el tratamiento térmico se muestra en la Figura 4.
HIGO. 4 Eje del cubo después del calentamiento por inducción y el tratamiento térmico