Определение режима высокочастотного нагрева.
Режим высокочастотного нагрева определяется частотой тока, удельной мощностью, сообщаемой изделию, и временем нагрева. От правильного выбора частоты тока зависит эффективность применения высокочастотного нагрева.
Необходимую частоту тока I в зависимости от глубины закаленного слоя b в мм определяют по следующим формулам:
| для деталей простой конфигурации | f=(5·104)/b2, Гц |
| для деталей сложной конфигурации | f=(5·105)/b2, Гц |
| для зубчатых колес с модулем т | f=(2·106)/m2, Гц |
При повышении частоты тока (против подсчитанных по этим формулам) удлиняется время нагрева (уменьшается глубина проникновения тока) и резко снижается КПД.
| Частота тока, Гц | 250000 | 8000 | 2500 | 1000 | 500 | |
| Глубина закаленного слоя в мм. | наименьшая | 0,3 | 1,3 | 2,4 | 3,6 | 5,5 |
| наибольшая | 2,5 | 5,5 | 10 | 16 | 22 | |
| оптимальная | 3,0 | 2,7 | 5 | 8 | 11 | |
В табл. 1 приведены значения наиболее выгодной (оптимальной) глубины закаленного слоя и возможные пределы ее изменения для различных частот.
Необходимая частота тока зависит также от диаметра изделия и определяется по следующим формулам:| для КПД индуктора >= 0,8 | fmin >= 250000 / D2 |
| для КПД индуктора >= 0,7 | fmin >= 30000 / D2 |
Для определения режимов нагрева при поверхностной закалке можно пользоваться графиками, приведенными на рис. 1, отражающими зависимость сообщаемой изделию удельной мощности Р0 и времени нагрева от диаметра нагреваемого изделия для различных глубин закаленного слоя при частотах тока 250 000, 8000 и 2500 гц.
 |
| Рис.1. График зависимости времени нагрева t (сплошные линии) и сообщаемой детали удельной мощности Р0 (пунктирные линии) от диаметра D нагреваемого цилиндра для различных глубин закаленного слоя при различных частотах токах: |
| а 250000 Гц; б 8000 Гц; в 2500 Гц. |
Графиками нужно пользоваться следующим образом. Предположим, необходимо закалить вал диаметром 60 мм на глубину 4 мм. По табл. 1 определяем, что закалку на глубину 4 мм следует производить при нагреве током частотой 2500 гц. Следовательно, нужно пользоваться графиком, приведенным на рис. 1, в. По графику находим, что для получения закаленного слоя 0,4 см на вале диаметром 6 см необходим нагрев в течение 5.5—6,0 сек при удельной мощности, передаваемой изделию 0,9 квт/см2.
Для выбора наиболее рациональных режимов выеокочастотной закалки пользуются так называемыми номограммами преимущественных режимов (рис. 2). Варьирование скоростью нагрева и температурой должно быть в пределах зоны нормального нагрева.
 |
 |
| Рис.2. Номограммы выбора режима закалки сталей с нагревом токами высокой частоты; по оси абсцисс дана скорость нагрева в температурном интервале выше точки Кюри |
| а - сталь У10, б - сталь 9ХС, в - сталь ХВГ, г - сталь Р9 |
Оптимальные интервалы температур закалки для некоторых марок углеродистой и легированной стали при различных скоростях нагрева приведены в табл. 2.
Рекомендуемые температуры закалки некоторых марок отожженной стали при нагреве токами высокой частоты
| Скорость нагрева выше AC1в град/сек | 30 - 60 | 100 - 200 | 400- 500 |
| Продолжительность нагрепа выше AC1 , в сек | 2-4 | 1.0—1,5 | 0,5—0,8 |
| Марки стали | Температура нагрева под закалку в oC | ||
| 35 | 910—950 | 930—970 | 980—1070 |
| 40 | 890—980 | 910—960 | 960—1040 |
| 45; 50 | 880- 920 | 900-940 | 950-1020 |
| 45Г2; 50Г | 860—900 | 880—920 | 980—1000 |
| 65 Г | 840-880 | 860—900 | 920—980 |
| 35Х | 940—980 | 960—1000 | 1000—1060 |
| 40Х; 45Х: 40ХНМ | 920—960 | 940—980 | 980—1050 |
| 40X11 | 900—940 | 920—960 | 960—1020 |
| У8А | 820-860 | 840—880 | 900—960 |
| ХВГ | 840—880 | 860—900 | 900—950 |
Самоотпуск. Температура самоотпуска по сравнению с температурой обычного отпуска должна быть более высокой. Например, для стали 45 это превышение составляет 75—85 oC при температуре отпуска до 300 oC и 100—125 oC при более высоких температурах. Для стали 40Х превышение составляет соответственно 50—65oC и 65—75 oC.