Что можно делать на станке твч
Поверхностная закалка ТВЧ
Закалка сталей токами высокой частоты (ТВЧ) — это один из распространенных методов поверхностной термической обработки, который позволяет повысить твердость поверхности заготовок. Применяется для деталей из углеродистых и конструкционных сталей или чугуна. Индукционная закалка ТВЧ являет собой один из самых экономичных и технологичных способов упрочнения. Она дает возможность закалить всю поверхность детали или отдельные ее элементы или зоны, которые испытывают основную нагрузку.
При этом под закаленной твердой наружной поверхностью заготовки остаются незакаленные вязкие слои металла. Такая структура уменьшает хрупкость, повышает стойкость и надежность всего изделия, а также снижает энергозатраты на нагрев всей детали.
Технология высокочастотной закалки
Поверхностная закалка ТВЧ — это процесс термообработки для повышения прочностных характеристик и твердости заготовки.
Основные этапы поверхностной закалки ТВЧ — индукционный нагрев до высокой температуры, выдержка при ней, затем быстрое охлаждение. Нагревание при закалке ТВЧ производят с помощью специальной индукционной установки. Охлаждение осуществляют в ванне с охлаждающей жидкостью (водой, маслом или эмульсией) либо разбрызгиванием ее на деталь из специальных душирующих установок.
Выбор температуры
Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.
Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800—850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.
Заэвтектоидные стали нагревают чуть ниже, чем доэвтектоидные, до температуры 750—800°С, то есть производят неполную закалку. Это связано с тем, что при нагреве до этой температуры кроме образования аустенита в расплаве металла остается нерастворенным небольшое количество цементита, обладающего твердостью высшей, чем у мартенсита. После резкого охлаждения аустенит превращается в мартенсит, а цементит остается в виде мелких включений. Также в этой зоне не успевший полностью раствориться углерод образует твердые карбиды.
В переходной зоне при закалке ТВЧ температура близка к переходной, образуется аустенит с остатками феррита. Но, так как переходная зона не остывает так быстро, как поверхность, а остывает медленно, как при нормализации. При этом в этой зоне происходит улучшение структуры, она становится мелкозернистой и равномерной.
Перегревание поверхности заготовки способствует росту кристаллов аустенита, что губительно сказывается на хрупкости. Недогрев не дает полностью феррито-перритной структуре перейти в аустенит, и могут образоваться незакаленные пятна.
После охлаждения на поверхности металла остаются высокие сжимающие напряжения, которые повышают эксплуатационные свойства детали. Внутренние напряжения между поверхностным слоем и серединой необходимо устранить. Это делается с помощью низкотемпературного отпуска — выдержкой при температуре около 200°С в печи. Чтобы избежать появления на поверхности микротрещин, нужно свести к минимуму время между закалкой и отпуском.
Также можно проводить так называемый самоотпуск — охлаждать деталь не полностью, а до температуры 200°С, при этом в ее сердцевине будет оставаться тепло. Дальше деталь должна остывать медленно. Так произойдет выравнивание внутренних напряжений.
Индукционная установка
Индукционная установка для термообработки ТВЧ представляет собой высокочастотный генератор и индуктор для закалки ТВЧ. Закаливаемая деталь может располагаться в индукторе или возле него. Индуктор изготовлен в виде катушки, на ней навита медная трубка. Он может иметь любую форму в зависимости от формы и размеров детали. При прохождении переменного тока через индуктор в нем появляется переменное электромагнитное поле, проходящее через деталь. Это электромагнитное поле вызывает возникновение в заготовке вихревых токов, известных как токи Фуко. Такие вихревые токи, проходя в слоях металла, нагревают его до высокой температуры.
Индукционный нагреватель ТВЧ
Отличительной чертой индукционного нагрева с помощью ТВЧ является прохождение вихревых токов на поверхности нагреваемой детали. Так нагревается только наружный слой металла, причем, чем выше частота тока, тем меньше глубина прогрева, и, соответственно, глубина закалки ТВЧ. Это дает возможность закалить только поверхность заготовки, оставив внутренний слой мягким и вязким во избежание излишней хрупкости. Причем можно регулировать глубину закаленного слоя, изменяя параметры тока.
Повышенная частота тока позволяет сконцентрировать большое количество тепла в малой зоне, что повышает скорость нагревания до нескольких сотен градусов в секунду. Такая высокая скорость нагрева передвигает фазовый переход в зону более высокой температуры. При этом твердость возрастает на 2—4 единицы, до 58—62 HRC, чего невозможно добиться при объемной закалке.
Для правильного протекания процесса закалки ТВЧ необходимо следить за тем, чтобы сохранялся одинаковый просвет между индуктором и заготовкой на всей поверхности закаливания, необходимо исключить взаимные прикосновения. Это обеспечивается при возможности вращением заготовки в центрах, что позволяет обеспечить равномерное нагревание, и, как следствие, одинаковую структуру и твердость поверхности закаленной заготовки.
Индуктор для закалки ТВЧ имеет несколько вариантов исполнения:
В зависимости от формы, размеров и глубины слоя закаливания используют такие режимы закалки ТВЧ:
Одновременный нагрев ТВЧ всей поверхности требует больших затрат мощности, поэтому его выгоднее использовать для закалки мелких деталей — валки, втулки, пальцы, а также элементов детали — отверстий, шеек и т.д. После нагревания деталь полностью опускают в бак с охлаждающей жидкостью или поливают струей воды.
Непрерывно-последовательная закалка ТВЧ позволяет закалять крупногабаритные детали, например, венцы зубчатых колес, так как при этом процессе происходит нагрев малой зоны детали, для чего нужна меньшая мощность генератора ТВЧ.
Охлаждение детали
Охлаждение — второй важный этап процесса закалки, от его скорости и равномерности зависит качество и твердость всей поверхности. Охлаждение происходит в баках с охлаждающей жидкостью или разбрызгиванием. Для качественной закалки необходимо поддерживать стабильную температуру охлаждающей жидкости, не допускать ее перегрева. Отверстия в спрейере должны быть одинакового диаметра и расположены равномерно, так достигается одинаковая структура металла на поверхности.
Чтобы индуктор не перегревался в процессе работы, по медной трубке постоянно циркулирует вода. Некоторые индукторы выполняются совмещенными с системой охлаждения заготовки. В трубке индуктора прорезаны отверстия, через которые холодная вода попадает на горячую деталь и остужает ее.
Закалка токами высокой частоты
Достоинства и недостатки
Закалка деталей с помощью ТВЧ обладает как достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести следующее:
Но индукционные установки экономически целесообразно применять только при серийном производстве, а для единичного производства покупка или изготовление индуктора невыгодно. Для некоторых деталей сложной формы производство индукционной установки очень сложно или невозможно получить равномерность закаленного слоя. В таких случаях применяют другие виды поверхностных закалок, например, газопламенную или объемную закалку.
Что такое ТВЧ и где это применяется?
После изготовления металлических деталей, на производстве проводят дополнительную обработку чтобы улучшить характеристики материала. ТВЧ — это закалка стали, которая проводится с помощью воздействия токов высокой частоты. Применяется на производстве.
ТВЧ закалка стали (Фото: Instagram / prom_marcket)
Что такое ТВЧ-закалка?
ТВЧ закалка — поверхностное термическое воздействие на сталь, которое проводится при подаче тока высокой частоты. После проведения технологического процесса показатели прочности, твердости увеличиваются, что повышает эксплуатационные характеристики изделия. Технологический процесс состоит из нескольких этапов:
Глубина закалки ТВЧ зависит от длительности каждого из этапов.
При разогреве стали токами высокой частоты важно правильно выполнить охлаждение. Для этого заготовку погружают в ёмкость с охлаждающей жидкостью или на обработанную поверхность разбрызгивается масло, вода, эмульсия.
С помощью оборудования, на котором проводится процесс закалки стали, можно выполнить ТВЧ-пайку. Для этого на рабочую поверхность подаётся ток ещё большей частоты.
Сферы применения
Термическое воздействие необходимо для того чтобы улучшить характеристики изделия. ТВЧ подвергаются следующие детали:
Нагрев токами высокой частоты применяется к изделиям из углеродистой стали. Если в них содержится не более 0,5% углерода, после обработки они приобретут высокие показатели прочности, твердости. Если процент углерода ниже, достигнуть необходимых характеристик не получится.
Шестерни (Фото: Instagram / tokar_116)
Достоинства и недостатки
Любой метод обработки металлов обладает сильными и слабыми сторонами. Преимущества:
Станки применяются при серийном производстве износоустойчивых деталей.
Как выбирается температура
Чтобы провести качественную закалку стальной заготовки, нужно выбрать температурный режим обработки, который зависит от вида обрабатываемого материала:
Особенности индукционного воздействия на металлические поверхности не позволяют обрабатывать стали, процентное содержание углерода в которых не превышает 0.5%. Для завершения технологического процесса нужно устранить возникшее напряжение между сердцевиной и поверхностью изделия. Чтобы сделать это, проводится низкотемпературный отпуск. Заготовка помещается в печь, разогретую до температуры 200 градусов по Цельсию. Когда температура упадёт, изделию дают остыть при комнатной температуре.
Закалка стали (Фото: Instagram / redventru)
Охлаждение детали
Охлаждение — заключительный этап. Важные условия — скорость, равномерность. При охлаждении применяется два метода:
Индуктор, используемый для работы с металлическими изделиями, оборудуется дополнительной системой охлаждения. Она представляет собой медные трубки, по которым циркулирует вода. Охлаждение происходит благодаря отверстиям, прорезанных в трубках, из которых вода попадает на рабочую поверхность.
Индукционная установка
Чтобы провести разогрев токами высокой частоты, нужно использовать индукционное оборудование. Оно состоит из высокочастотного генератора, индуктора. Заготовку устанавливают внутри индуктора или рядом с ним. Он представляет собой катушку, на которой закрепляется медная трубка. Габариты, форма индуктора может изменяться в зависимости от размера обрабатываемой детали.
После включения оборудования индуктор генерируют магнитное поле, которое проходит через изделие. Вихревые токи, образующиеся во время обработки, разогревают поверхностные слои стали. Чтобы увеличить глубину проработки детали, нужно повысить частоту тока.
Бывает несколько типов конструкции индуктора:
Помимо конструкции используемого оборудования, изменяют режимы проведения работ:
При обработке нужно удерживать одно расстояние между индуктором, рабочей поверхностью на всем рабочем промежутке. Важно не допускать соприкосновения оборудования и заготовки. Это приведёт к нарушению структуры материала.
Одновременный разогрев изделий подразумевает использование большой мощности. Это повышает затраты электроэнергии. Из-за этого при обработки крупногабаритных заготовок применяют режим непрерывно-последовательной закалки.
ТВЧ — технология, направленная на изменение характеристик металлической заготовки. Разогревание изделия высокочастотными токами увеличивает показатели твердости, прочности. Важно равномерно провести разогрев, охлаждение. ТВЧ актуально использовать при многосерийном производстве.
Применение и устройство станков ТВЧ
Токи высокой частоты (ТВЧ) обладают массой полезных свойств. Главное из них – способность проходить по поверхности проводника, не затрагивая его сердцевину. Благодаря данной особенности поверхность проводника, по которому проходят высокочастотные токи, нагревается быстро и до высоких температур.
Сварка натяжных потолков станком ТВЧ
При чем, чем выше частота токов, тем быстрее и сильнее нагревается проводник.
1 Применение ТВЧ в промышленности
Токи высокой частоты – это токи, в которых число колебаний за одну секунду достигает одного миллиона. Напряжение в станках ТВЧ может быть от одной тысячи до нескольких сотен тысяч вольт.
Устройства ТВЧ широко используют в промышленности.
Последним изобретением на основе высокочастотных токов стал станок по сварке натяжных потолков из ПВХ. Это устройство мы рассмотрим подробнее.
1.1 Устройства ТВЧ для устройства натяжных потолков ПВХ
Натяжные потолки сегодня по праву занимают одно из первых мест во внутренней отделке дома. Они обладают высокими эстетическими качествами, довольно быстро монтируются, позволяют скрыть потолочные коммуникации. К тому же на натяжных полотнах могут быть нанесены узоры, рисунки и, даже, собственные фотографии.
Станок ТВЧ отличается высокой скоростью выполнения сварки натяжных потолков
С помощью расцветки и формирования полотен дизайнеры решают вопросы визуального увеличения пространства, искусственного точечного освещения помещений и многое другое.
Единственная проблема состоит в том, что ширина рулона ПВХ полотен для натяжных потолков не превышает 3 метров. И если полотна из ткани соединяются методом плетения, то шов на ПВХ создать подобным образом невозможно.
Шов на натяжных потолках из ткани или ПВХ должен быть:
Шов, выполненный на стенке ТВЧ является прочным и имеет эстетичный вид
Именно эти две задачи можно безупречно решить с помощью аппарата ТВЧ для натяжных потолков.
1.2 Устройство
Станки ТВЧ состоят из следующих механизмов:
Все эти механизмы устанавливаются на станину, представляющую собой стол. Такая станина позволяет удобно уложить полотно для сварки и избежать изгибов или искривлений.
1.3 Принцип работы
Принцип работы ТВЧ станков для натяжных потолков основывается на диэлектрическом нагреве двух полотен, контактирующих между собой. В процессе сварки в отдельных случаях могут использоваться присадочные материалы.
Такие устройства позволяют производить спайку:
Станок ТВЧ JL-5000FA для натяжных потолков
Процесс спайки производится посредством двух электродов, через которые и проходит диэлектрический ток.
Спайка может производиться тремя способами:
ТВЧ станки производства Китай для ПВХ в промышленности применяют не только для пайки натяжных потолков. С их помощью изготавливают:
1.4 Как работает ТВЧ станок? (видео)
к меню ↑
2 Станок ТВЧ своими руками
Изготовить полноценное устройство ТВЧ для пайки натяжных потолков и прочих полотен ПВХ своими руками довольно проблематично, если не сказать невозможно.
Ведь для его изготовления понадобиться не только решить, как получать высокочастотные токи, но и изготавливать или приобретать механизмы подавления дуги, подавления помех, устанавливать пресс, привод и многое другое.
Что же касается простейшего инвертора, работающего на основе токов Фуко для плавления и закалки металлических стержней, то он может быть изготовлен из обычного сварочного инвертора.
Сварка – вообще достаточно универсальное устройство. С ее помощью осуществляется производство и процессы сварки и порезки металла, проводить процессы пиролиза и, как оказывается, получать высокочастотные токи для быстрого плавления металлов и не только.
Схема сварки ПВХ-ткани на станке ТВЧ
В процессе изготовления аппарата своими руками, кроме самого сварочного инвертора, понадобится так же механизм водяного охлаждения и катушка, которую лучше всего сделать из медной трубки сечением 10 мм. Именно эта катушка будет выполнять функцию индуктора, или контура с индукционными (высокочастотными) токами.
2.1 Процесс изготовления
С помощью такого индукционного устройства, изготовленного своими руками из сварочного инвертора возможна плавка стержней из металла диаметром до 10 мм в течение 20-30 секунд. По прошествии этого времени металл покраснеет и будет готов как к ковке, так и к закалке верхних слоев.
Сварка натяжного потолка
Чем больше витков имеет индуктор, тем выше частота индукционных токов.
к меню ↑
2.2 Как пользоваться станком?
Пользоваться станком ТВЧ, сделанным своими руками, довольно просто.
2.3 Самодельные устройства ТВЧ в быту
Довольно просто и дешево можно изготовить самодельную систему отопления или водонагревателя на основе индукционных токов. Для этого достаточно обмотать индуктор вокруг трубы (оптимальное количество витков – 90) и включить его.
В этом случае важно следить, чтобы инвертор не был включен, если в системе нет жидкости, или она не циркулирует. Подобная оплошность может привести к плавлению самой трубопроводной системы.
ТВЧ закалка – сущность процесса, особенности установок, плюсы и минусы процесса
Таким образом наводится тепловое воздействие, которое вызывает разогрев изделия. Тепловая мощность Р, выделяемая в нагреваемой детали, будет равна:
где К – коэффициент, зависящий от конфигурации изделия и величины зазора, образующегося между поверхностями изделия и индуктора; Iин — сила тока; f – частота тока (Гц); r – удельное электрическое сопротивление (Ом·см); m – магнитная проницаемость (Г/Э) стали.
На процесс индукционного нагрева существенное влияние оказывает физическое явление, называемое поверхностным (скин) эффектом: ток индуцируется преимущественно в поверхностных слоях, и при высоких частотах плотность тока в сердцевине детали мала. Глубина нагреваемого слоя оценивается по формуле:
Повышение частоты тока позволяет концентрировать в небольшом объёме нагреваемой детали значительную мощность. Благодаря этому реализуется высокоскоростной (до 500 С/сек) нагрев.
Назначение высокочастотных ТВЧ установок
Высокочастотные ТВЧ установки являются самыми универсальными по применению.
Вот лишь некоторые возможности их применения:
Совет: Вы можете позвонить менеджеру и объяснить задачи по индукционному нагреву прямо сейчас. Но для экономии времени лучше послать нам чертеж или эскиз ваших деталей. Не забудьте указать зону нагрева и температуру. А для закалки еще и глубину закаленного слоя.
Рабочий принцип и область использования
Генератором увеличивается частота тока и передаёт собственную энергию катушке. Индуктором ведётся переустройство высокочастотного тока в переменое электромагнитное поле. С большой частотой меняются электромагнитные волны.
Нагревание происходит за счёт разогрева вихревых токов, которые провоцируются переменными вихревыми векторами электромагнитного поля. Практически без потерь передаётся энергия с большим коэффициентом полезного действия и энергии достаточно на подогрев носителя тепла а то и более.
Аккумуляторная энергия передаётся на тепловой носитель, находящимся внутри трубы. Тепловой носитель, со своей стороны, считается охладителем элемента нагрева. За счёт чего, становится больше эксплуатационный период.
Промышленность считается наиболее энергичным потребителем индукционных нагревателей, так как многие проектирования предполагают вести с высокой термообработкой. С их применением увеличивается крепость продукции.
В высокочастотных кузницах ставятся приборы с большой мощностью.
Кузнечно-прессовые компании, применяя подобные агрегаты, увеличивают продуктивность труда и делают меньше износ штампов, уменьшают расход металла. Установки со сквозным нагревом способны охватывать сразу определенное количество заготовок.
При поверхностном упрочнении деталей, использование подобного нагрева позволяет расширить во много раз устойчивость к износу и получить существенный финансовый эффект.
Преимущества высокочастотных ТВЧ установок
Плюсы и минусы
Плюсы:
Минусы:
Номенклатура высокочастотных ТВЧ установок на транзисторных IGBT модулях
| Параметр / обозначение | ВЧ-15А | ВЧ-15АВ | ВЧ-25А | ВЧ-25АВ | ВЧ-40АВ | ВЧ-60АВ | ВЧ-80АВ | ВЧ-100АВ | ВЧ-120АВ | ВЧ-160АВ |
| Потребляемая мощность, кВА | 15 | 15 | 25 | 25 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 160 |
| Диапазон рабочих частот, кГц | 30-80 | 30-80 | 30-80 | 30-80 | 30-60 | 30-60 | 30-60 | 20-50 | 20-50 | 20-50 |
| Напряжение питания, В | 220 | 220 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 |
| Количество фаз, шт. | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Максимальный ток одной фазы, А | 25 | 25 | 25 | 25 | 45 | 65 | 120 | 150 | 180 | 240 |
| КПД, % | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Таймер, сек | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 |
| Вес оборудования, кг | 18 | 23 | 23 | 31 | 35+30 | 35+30 | 41+42 | 45+47 | 51+49 | 63+55 |
| Система охлаждения ТВЧ установки | ||||||||||
| Расход воды, л/мин макс. | 5 | 5 | 8 | 8 | 10 | 12 | 12 | 14 | 14 | 16 |
| Давление воды, атм. | 2 | 2 | 2 | 2 | 2-3 | 2-3 | 2-3 | 2-3 | 2-3 | 2-3 |
| Мощность насоса, кВт | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 1,0 | 1,2 |
Схема принципиальная электрическая
Вот необычная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного здесь нет — приобрести нужно будет только полевые транзисторы, задействовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специализированные высоковольтные, а питание будет от аккумулятора для автомобиля 70 А/ч — он намного лучше будет держать ток.
Проект на изумление оказался успешным — все заработало, хотя и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не просит сеть 220 В — авто аккумуляторы разрешают питать её хоть в полевых условиях (к слову, может из неё походную СВЧ печь выполнить?). Можно экспериментировать по направлению чтобы уменьшить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) со сбережением хорошей эффективности нагрева. Тяжелые предметы из металла разумеется плавить не выйдет, однако для небольших работ пойдёт.
Ток использования от источника питания 11 А, но после прогрева падает до ориентировочно 7 A, так как сопротивление металла при нагревании ощутимо становится больше. И не забывайте сюда задействовать толстые провода, которые способны выдерживать более 10 А тока, иначе провода во время работы станут горячие.
Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧ
Конструкция современных высокочастотных ТВЧ установок
Высокочастотные индукционные ТВЧ установки имеют обозначение «ВЧ». Далее в названии модели указана максимальная потребляемая мощность, измеряемая в кВА, учитывающая как активную, так и реактивную составляющую, т. е. емкостную и индуктивную. Полная мощность зависит от согласования индуктора с конденсаторной батареей ТВЧ установки и ее резонансной частотой. Резонансная частота в транзисторных генераторах подстраивается автоматически в рабочем диапазоне частот. Подробнее >>>
Буква «А» в названии модели означает наличие автоматического таймера с возможностью предварительной установки мощности и времени при нагреве и выдержке детали. Также есть третий таймер для времени остывания. Есть режим позволяющий работать в автоматическом цикле: нагрев — выдержка — остывание, без выключения ТВЧ установки. В этом режиме время уставки третьего таймера можно использовать для замены нагреваемой детали. Данные функции позволяют производить термообработку с высокой степенью повторяемости.
Буква «В» в названии модели означает бинарное исполнение, при котором высокочастотный универсальный трансформатор выполнен в виде отдельного блока Подробнее>>>
Как правило, модели мощностью 15 и 25 кВА выполняются моноблочными и имеют рабочий цикл (непрерывное время работы) — 80%. При эксплуатации данных приборов в непрерывном цикле 100% можно купить их в двухблочном исполнении. Модели от 40 кВА всегда выпускаются в двухблочном исполнении и рассчитаны на рабочий цикл — 100%. В этом случае необходимо отличное охлаждение прибора, как высокое давление воды, так и ее низкая температура.
В зависимости от мощности ТВЧ установки, блок высокочастотного трансформатора соединяется с генератором и конденсаторной батареей, установленной в корпусе генератора, кабелем различного сечения. Кабелей может быть от одного до трех.
Универсальные высокочастотные трансформаторы, которыми оборудованы ТВЧ установки данного класса, как правило, не имеют изменяемого коэффициента трансформации. Приятным исключением из этого правила является модель ВЧ-80ПКТ (Аббревиатура расшифровывается как Переключаемый Коэффициент Трансформации). На этой модели можно задать три различных коэффициента трансформации и применять индукционные катушки от одного до 5–6 витков в зависимости от диаметра катушки. Именно такую ТВЧ установку рекомендуется применять для укомплектования небольших индукционных закалочных станков. Профессиональная работа по высокочастотной закалке начинается с использования закалочных трансформаторов серии ВЧТЗ.
Покупая ТВЧ установку можно заказать универсальный высокочастотный трансформатор с количеством витков выходной обмотки от одного до 3-х. Например, для ТВЧ установки ВЧ-60АВ количество витков индуктора для одного витка выходной обмотки будет 1–2 на диаметре 100 мм, для 2-х витков выходной обмотки — 2–3 витка индуктора, для трех витков — 3–5 витков индуктора.
Охлаждение индукторов у моделей ВЧ-15А и ВЧ-25А осуществляется через сам прибор. Индукторы, начиная с модели ВЧ-40АВ и более мощные, имеют собственный вход — выход для охлаждения. Принципиальная разница состоит в том, что в этом случае при закалке деталей в индуктор можно подавать, закалочную воду или закалочную жидкость на основе воды. В этом случае индуктор служит одновременно закалочным спреером. А сам прибор можно охлаждать, как и положено дистиллированной водой нужной температуры.
Электрическое питание у ТВЧ установок мощностью до 15кВА — однофазное с напряжением 220В. Установки мощностью 25–160 кВА питаются от трехфазной сети с напряжением 380 В. На задней, нижней части корпуса ТВЧ установки расположено заземление для защиты персонала от поражения электрическим токов, не пренебрегайте им.
Можно сказать, что индукционные ТВЧ установки это симбиоз электрического преобразователя тока и системы водяного охлаждения. Необходимо обслуживать и содержать в нормальном состоянии обе эти системы. Неправильная работа любой из них приводит к поломке прибора в целом.
Все блоки транзисторных ТВЧ установок оснащены датчиками, которые выключают прибор при низком давлении воды. Запрещается перерегулировать их на более низкое давление. Ухудшение условий охлаждения прибора вызывает его поломку! Купите для своей установки отдельный или более мощный насос, и она вознаградит вас безотказной работой.
Учтите, что для создания необходимого давления в системе охлаждения зачастую приходится использовать многолопастные насосы или включать два однолопастных насоса последовательно. Давление воды проверяется с помощью манометра на входе распределительной гребенки системы охлаждения на подключенном к воде приборе, т. е. под нагрузкой.
Применяйте для охлаждения только дистиллированную воду. Плохая вода вызывает отложение солей и ухудшение условий охлаждения компонентов приборов. С помощью электролиза вода разъедает водоохлаждаемые алюминиевые радиаторы IGBT модулей и диодных мостов. За счет электропроводности — нарушает работу электронных компонентов и может поражать обслуживающий персонал электрическим током.
Необходимо проверять величину напряжения питания, на включенном приборе и на максимальной мощности нагрева. Напряжение питания не должно просаживаться под нагрузкой более чем на 5%. Все индукционные ТВЧ установки модельного ряда от ВЧ-15 до ВЧ-160АВ оборудованы системой защиты от возможных перегрузок и перенапряжений. Подробнее с ними можно ознакомиться в статьездесь>>>
В случае зажигания любого индикатора или появления сигнала зуммера запомните название индикатора, выключите прибор и по возможности выясните причину появления сбоя в работе. Наиболее частыми причинами отключения ТВЧ установок являются недостаточное давление воды, недостаток или превышение напряжение питания, короткие замыкания в индукторе, превышение температуры в системе многоточечного контроля. Если зажигаются индикаторы, указывающие на внутренние проблемы, ТВЧ установку следует отправить в ремонт.
Все приборы данного класса оборудованы входным выключателем — предохранителем — разъединителем. После его включения на прибор подается питание и включается режим холостого хода, при котором запитываются платы управления прибором. Запуск и выключение индукционного генератора ТВЧ установки можно сделать различными способами. Нажатием зеленой кнопки Пуск, с последующим выключение нажатием красной кнопки Стоп. При подключенной педали ножного управления — нажали на педаль — Пуск, отпустили педаль Стоп.
В автоматическом режиме нажатие кнопки Пуск запускает циклический режим нагрева, нажатие кнопки Стоп — выключает его. По окончании работы выключите входной выключатель — предохранитель — разъединитель и обесточьте ТВЧ установку.
Типовое схемное решение современных транзисторных ТВЧ установок следующее. Диодные мосты выпрямителя превращают трехфазный электрический ток в постоянный. Затем, включенные по мостовой схеме IGBT модули генерируют переменный ток. Который, подается на резонансный контур, образованный первичной обмоткой ВЧ трансформатора и конденсатором. В процесс создания резонанса частоты вносит свой вклад вторичная обмотка ВЧ трансформатора и подключенный в ней индуктор с нагреваемой деталью. Наличие высокочастотного трансформатора обеспечивает гальваническую развязку индуктора от питающей сети 380В. Что очень важно для исключения поражения термистов электрическим током. Токи, протекающие в индукторе, достигают нескольких тысяч ампер, но напряжение остается безопасным для человека и не превышает 30–50 вольт.
Главная плата управления с помощью датчиков собирает информацию о работе ТВЧ установки и выдает команды на управление мощностью генерации и выбор резонансной частоты. ТВЧ установка автоматически подбирает и генерирует резонансную частоту в зависимости от количества витков индуктора и переменных параметров нагреваемой детали. Однако только в определенных пределах. Именно поэтому, современные ТВЧ установки имеют индикаторы «Очень низкой» и «Очень высокой» рабочей частоты прибора. В этом случае нужно замерить частоту генерации и подобрать количество витков индуктора. Подробнее >>>
Причем, ТВЧ установка даже «видит» деталь, внесенную в индуктор, и автоматически выдает установленную мощность. Когда деталь убирают — мощность существенно падает.
Учтите! ТВЧ установки зачастую перевозятся грузовым транспортом, практически как дрова. При такой транспортировке велика вероятность нарушения контактов разъемов и раскручивания болтов контактов. Именно по этой причине мы рекомендуем заказывать пусконаладочные работы с помощью квалифицированного персонала нашей сервисной службы. Скупой платит дважды! Силовые ключи — транзисторные IGBT модули стоят недешево, до 10 тысяч рублей, а выгорают иногда по несколько штук. Так что решать вам…
Перед транспортировкой или хранением на неотапливаемом складе тщательно слейте воду из системы охлаждения, иначе оставшаяся вода разморозит радиаторы.
Как выбирается температура?
Соблюдение технологии должно сопровождаться правильным выбором температурного диапазона. В основную очередь все будет зависеть от обрабатываемого металла.
Сталь классифицируется на несколько типов:
Металл с содержанием углерода не подвергается закалке, так как получается очень низкая твердость.
Доэвтектоидная сталь нагревается до значения чуть большего, чем необходимо для преобразования перлита и феррита в аустенит. Диапазон от 800 до 850 градусов. После этого деталь с высокой скоростью охлаждается. После резкого остывания аустенит преобразовывается в мартенсит, имеющий высокую твердость и прочность. При небольшом времени выдержки получается аустенит мелкозернистой структуры, а также мелкоигольчатый мартенсит. Сталь получает высокую твердость и небольшую хрупкость.
Заэвтектоидная сталь нагревается меньше. Диапазон от 750 до 800 градусов. В этом случае производится неполная закалка. Объясняется это тем, что подобная температура позволяет сохранить в структуре некоторый объем цементита, имеющего более высокую твердость в сравнении с мартенситом. При быстром охлаждении аустенит преобразовывается в мартенсит. Цементит же сохраняется мелкими включениями. Зона также сохраняет не растворившийся полноценно углерод, превратившийся в твердый карбид.
Особенности эксплуатации индукционного оборудования
ТВЧ установки требуют постоянного ухода и квалифицированного обслуживания. Не верьте поставщикам, которые уверяют вас в том, что ТВЧ установки никогда не ломаются. Это может случиться не раз за весь период эксплуатации, который при грамотном обслуживании может длиться до 10 и более лет. Интенсивная эксплуатация в цехе с воздухом загрязненным парами металла, масел, кислот и пылью, возможна в течение 4–6 лет. За это время оборудование должно многократно окупиться. По отзывам большинства наших клиентов, индукционное оборудование окупается максимум за полгода.
Поставщики, продающие «Вечное оборудование европейского качества по бросовой цене» обманывают вас. При таких словах вы должны услышать следующее: «Это ТВЧ установки гаражной сборки и у нас некому их ремонтировать»!
Китайские производители не ремонтируют индукционное оборудование в России и СНГ. Оборудование должен обслуживать и ремонтировать российский поставщик.
Бытовое применение печей
В быту такие устройства используются достаточно редко, хотя подобные технологии можно встретить в отопительных системах. Их можно увидеть в форме микроволновых печей, электрических духовок и индукционных плит. В среде новых технологий данная разработка нашла широкое применение. К примеру, использование вихревых индукционных токов в индукционных плитах позволяет готовить огромное разнообразие блюд. Так как для разогрева им требуется очень мало времени, конфорку нельзя включить, если на ней ничего не стоит. Однако для использования таких особых и полезных плит требуется специальная посуда.
Основные причины выхода из строя индукционного оборудования и способы исправления:
| Причина неисправности | Методы исправления |
| Низкая квалификация обслуживающего персонала. | Пошлите высокочастотников термистов и технологов на курсы повышения квалификации |
| Низкое давление воды в системе охлаждения, засоленная вода. | Установите нужные насосы и фильтры, подайте дистиллированную воду. |
| Водяные течи и заливание установок водой. | Следите за герметичностью системы охлаждения внутри и снаружи прибора. Применяйте толстые шланги и немагнитные струбцины. |
| Неправильная конструкция индукторов и выход за диапазон рабочих частот. | Поменяйте количество витков индуктора, добейтесь рабочего диапазона частот. |
| Замыкание витков индуктора. Особенно опасно для серии СЧВ. | Изолируйте индуктор термостойким рукавом или зафутеруйте жаропрочным бетоном. |
| Засорение пылью и возникновение электрической дуги. Приводит к возгоранию установок. | Периодически очищайте от пыли все платы и силовые электронные компоненты ТВЧ установок. |
Помните! Ремонтом ТВЧ установок может заниматься только высококвалифицированная сервисная служба. Мы более 5 лет обслуживаем и поддерживаем в работоспособном состоянии уже более 500 единиц индукционного оборудования у наших клиентов. Большой опыт, накопленный сервисной службой позволяет производить обслуживание и ремонт индукционного оборудования быстро и качественно! Обращайтесь, мы будем рады помочь вам.
Охлаждение детали
Охлаждение — второй важный этап процесса закалки, от его скорости и равномерности зависит качество и твердость всей поверхности. Охлаждение происходит в баках с охлаждающей жидкостью или разбрызгиванием. Для качественной закалки необходимо поддерживать стабильную температуру охлаждающей жидкости, не допускать ее перегрева. Отверстия в спрейере должны быть одинакового диаметра и расположены равномерно, так достигается одинаковая структура металла на поверхности.
Чтобы индуктор не перегревался в процессе работы, по медной трубке постоянно циркулирует вода. Некоторые индукторы выполняются совмещенными с системой охлаждения заготовки. В трубке индуктора прорезаны отверстия, через которые холодная вода попадает на горячую деталь и остужает ее.
Закалка токами высокой частоты
Какой станок лучше выбрать
При покупке оборудования целесообразно исходить из:
Выбор станка Zemat целесообразен при достаточном количестве денежных средств и наличии высокого спроса на натяжные потолки. Большие затраты будут оправданы возможностью получения сверхкачественного шва и комфортными, безопасными условиями работы. Польский станок советуют приобретать неспециалистам, так как эта модель является самой беспроблемной. Предварительно следует изучить потребительский рынок: будет ли возможность реализовать полотно по более высокой цене, чем изготовленное на RG 4000TA или 2П-3.2.
Станок PWN-4000FA по своим характеристикам занимает промежуточное положение между европейскими и китайскими моделями. Надежная работа таймеров времени сварки, конденсатора, системы подачи воздуха, блока защиты от пробоя обеспечивается при соблюдении требований эксплуатации.
Станки китайского производства следует приобретать при необходимости сэкономить на покупке. Усовершенствованная модель RG4000TA по качеству швов может конкурировать с европейскими и тайваньскими. Комплектующие к ней обойдутся дешевле. ТВЧ-станок 2П-3.2 является оптимальным соотношением цены и качества. Китайское оборудование быстрее окупается, поэтому пользуется спросом и отмечается положительными отзывами.
Отечественная модель Мечта-600 подойдет тем, кто решил заняться приваркой гарпуна к материалу. Этот станок резонно приобрести предпринимателям, у которых уже есть однопостовый агрегат для спайки ПВХ-пленки, например, польский ZDS4P. Можно также скооперироваться с владельцем такой модели. Выпускаемое полотно будет конкурентоспособным в силу низкой себестоимости. Само производство окажется высокорентабельным.