Особенности технологии нагрева при индукционной термообработке внешним электромагнитным полем

На основе результатов расчета и моделирования разработана конструкция индукторов с магнитопроводами, предназначенных для закалки длинномерных плоских деталей. На этапе проектирования данного типа индукторов требовалось определить особенности влияния конструкции магнитопровода на распределение температурного поля при нагреве. Для этого выполнено моделирование электромагнитных и температурных полей для оценки концентрации электромагнитного поля при разной высоте «ножки» индуктора. В результате установлено значительное влияние длины «ножек» магнитопровода на интенсивность нагрева и работоспособность системы в целом. Отмечено, что недостаточная высота «ножки» приводит к значительному снижению концентрации поля, что обуславливает недостаточную температуру нагрева и неравномерность распределения зон тепловыделения в нагреваемой детали. В свою очередь, увеличение высоты «ножек» приводит к сужению зоны тепловыделения в детали по сравнению с суммарной шириной витка и магнитопровода. При значительном удлинении «ножек» контур охлаждения индуктора не сможет отводить тепло из магнитопровода, получаемое от детали, что приводит к разрушению магнитопровода. Разработанная конструкция двухвиткового одноконтурного индуктора и новая методика нагрева позволили получить качественный упрочненный слой глубиной до 3 мм с образованием мартенситной структуры требуемой твердости на плоской детали типа «направляющая» без существенных потерь энергии. Обработка детали производилась путем фиксации ее на жестком основании для компенсации эффекта температурного изменения линейных размеров. Для получения равномерного зазора между деталью и индуктором использовался специальный прижимной ролик. Полученная в итоге структура закаленного слоя в должной мере соответствует заявленным требованиям к детали. Результаты выполненных исследований использованы при разработке плоской детали типа «направляющая» для грузоподъемного оборудования (например, направляющая для движения тяговой цепи) и внедрены в производство.

1. Стародубцев, Ю. Нанокристаллические магнитомягкие материалы / Ю. Стародубцев, В. Белозёров // Компоненты и технологии. – 2007. – № 4. – С. 240–242.

2. Неустойчивость при индукционном нагреве магнитной стали / С. В. Дзлиев [и др.] // Индукционный нагрев. – 2013. – № 1. – С. 36–41.

3. Автоколебания при сканирующем индукционном нагреве магнитной стали / С. В. Дзлиев [и др.] // Индукционный нагрев. – 2013. – № 2. – С. 37–43.

4. Слухоцкий, А. Е. Установки индукционного нагрева / А. Е. Слухоцкий, В. С. Немков, Н. А. Павлов. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 328 с.

5. Электрические печи и установки индукционного нагрева / И. И. Фомин, Л. М. Залутовский. – М.: Металлургия, 1979. – 247 с.