Duża pionowa obrabiarka do hartowania indukcyjnego o średniej częstotliwości wspomagająca rolki jest nowym typem obrabiarki zaprojektowanej zgodnie z nową koncepcją w celu zastąpienia pieca różnicowego z gazem, olejem i rolką podtrzymującą. Jego podnoszenie, ogrzewanie, działanie i tryb hartowania wtryskowego różnią się od tradycyjnego pieca różnicowego z wałkiem podtrzymującym. Koncepcja konstrukcyjna nowego typu obrabiarki ma na celu wyeliminowanie mankamentów pieca różnicowego opalanego gazem w procesie produkcyjnym (długi czas nagrzewania, duże zużycie energii, niewygodne podnoszenie itp.) oraz konstrukcji. Dlatego nowa obrabiarka w zakresie wydajności produkcji, trybu ogrzewania, trybu hartowania wtryskowego, kosztów produkcji, bezpieczeństwa pracy, pracochłonności, możliwości dostosowania przedmiotu obrabianego, jakości przedmiotu obrabianego i ustawień procesu wykazała silną przewagę.
Powszechnie wiadomo, że poprawa jakości, precyzji, żywotności i skrócenie cyklu obróbki walca nośnego jest ważnym tematem badawczym w dziedzinie walcowania stali. Stopień wykorzystania materiałów można skutecznie poprawić, badając nową technologię produkcji rolek nośnych. Żywotność rolki nośnej jest ściśle związana z twardością powierzchni i głębokością warstwy utwardzającej oraz odpornością rolki na zużycie. Jednocześnie ulepszenie oryginalnej metody produkcji i wybór lepszego materiału rolki nośnej to podstawowe środki mające na celu poprawę wydajności rolki nośnej.
Zakres obróbki maszynowej detali: całkowita długość rolki nośnej wynosi 6000 mm, średnica 800 ~ 1680 mm, długość rolki 780 ~ 2500 mm, jakość ≤ 60T, głębokość warstwy utwardzającej wynosi 30 ~ 118 mm.
1. Koncepcja projektowa wspomagania nagrzewania indukcyjnego rolek
Technologia nagrzewania indukcyjnego jest szeroko stosowana w obróbce mechanicznej, ale zastosowanie zasilania o niskiej częstotliwości i dużej mocy w obróbce cieplnej jest rzadko stosowane. To zastosowanie ogrzewania o niskiej częstotliwości i dużej mocy jako wspomagającego ogrzewanie indukcyjne walców jest głównym przełomem w technologii indukcyjnej obróbki cieplnej, która zapewnia nową platformę techniczną do indukcyjnej obróbki cieplnej.
Za pomocą pakietu oprogramowania Visual Basic ANSYS, w połączeniu ze zmianą parametrów pola temperatury nagrzewania indukcyjnego rolki podporowej, przeprowadzono symulację i analizę. Pole temperaturowe nagrzewania indukcyjnego materiału wałka podtrzymującego jest symulowane numerycznie i uzyskuje się odpowiednie dane dotyczące procesu nagrzewania wałka podtrzymującego, w tym projekt czujnika, sformułowanie procesu nagrzewania, natężenie pola magnetycznego i rozkład pola magnetycznego.
2. Charakterystyki konstrukcyjne i wykonawcze obrabiarek
Ta metoda indukcyjnej obróbki cieplnej i hartowania natryskowego wałka nośnego jest nową koncepcją.
(1) Obrabiarka do hartowania różnicowego w pionie z rolką podtrzymującą może być zakończona w zasilaniu stacji, ogrzewaniu, hartowaniu natryskowym.
(2) Duży wiszący przedmiot do wykonywania operacji w górę iw dół oraz płynnego obracania.
(3) Zintegrowane nagrzewanie indukcyjne i kontrola temperatury o niskiej częstotliwości i dużej mocy.
(4) Rozpylanie natryskowe stacji hartowania wodą, natryskiem, wtryskiem powietrza zgodnie z procesem można automatycznie przekonwertować.
Obrabiarka do hartowania indukcyjnego z rolką zapasową w całości, czy mam najnowsze badania i rozwój najbardziej zaawansowanego sprzętu do obróbki cieplnej rolek pomocniczych, ma niski poziom emisji dwutlenku węgla, ochronę środowiska, oszczędność energii, niski koszt użytkowania, jakość produktu i zalety ultra -głęboka warstwa utwardzająca, ponad 30% energii niż tradycyjny sprzęt do obróbki cieplnej walca zapasowego i znacznie zmniejsza pracochłonność operatorów, jest idealnym sprzętem do obróbki cieplnej walca zapasowego.
(1) Obrabiarki
Projektowanie i produkcja obrabiarek opiera się na zasadzie nagrzewania i hartowania całego pionowego przedmiotu obrabianego. Wymagane jest, aby obrabiarki miały nośność, stabilność, odporność na wstrząsy sejsmiczne, stabilność i niezawodność bezpieczeństwa. Główny korpus obrabiarki (patrz rysunek 1) to konstrukcja bramowa z wklęsłą konstrukcją na górze. Ruchoma belka na obrabiarce podnosi rolkę podtrzymującą poprzez specjalny zacisk. Górna ruchoma wiązka może poruszać się w górę iw dół przez śrubę pociągową. Pozycja robocza obejmuje pozycje podawania, ogrzewania i natryskiwania oraz hartowania. Prędkość opadania górnej ruchomej wiązki jest regulowana przez konwersję częstotliwości; Dolna wiązka jest regulowana w górę iw dół za pomocą paska świetlnego, który DZIAŁA jako funkcja neutralizacji i blokowania przedmiotu obrabianego. Obrabiarka jest wyposażona w hydrauliczne urządzenie przeciwwagi, które może zrównoważyć siłę obrabiarki, zwiększyć jej stabilność i przedłużyć jej żywotność.
Podczas pracy górna ruchoma belka zawiesza obrabiany przedmiot i biegnie w dół do środka dolnej belki i blokuje dolną belkę, tak że górna i dolna belka oraz obrabiany przedmiot są połączone w korpus ładunkowy. Obrabiany przedmiot jest obracany w piecu indukcyjnym w celu nagrzania. Po podgrzaniu skrzynia ładunkowa opada do pozycji hartowania natryskowego w celu hartowania natryskowego. Wróć do pozycji neutralnej po hartowaniu natryskowym, odblokuj i podnieś do pozycji podawania. Dlatego wzywa się do zakończenia prac związanych z podawaniem, ogrzewaniem i hartowaniem na tym samym stanowisku. Projekt każdej konstrukcji opiera się na precyzyjnych obliczeniach i demonstracji eksperta. Maszyna ma ścisłą strukturę, niewielką odległość, szeroki zakres zastosowań i stabilną pracę.
(a) Fotografie pionowych obrabiarek indukcyjnych z rolkami podporowymi
(b) Schemat ideowy pionowej obrabiarki rolkowej
Rysunek 1
(2) Zasilanie
Korzystanie z zasilacza konwersji częstotliwości SCR, wysoka wydajność, mała objętość, niewielka waga, łatwy w obsłudze, elastyczny do uruchomienia. Częstotliwość zasilania wynosi 36 ~ 60 Hz. Zgodnie ze wzorem empirycznym głębokość penetracji prądu stali przy 900℃ wynosi:
Delta =500/ F1 /2 (f to częstotliwość zasilania)
Jak widać z powyższego równania, im niższa częstotliwość, tym głębsza jest penetracja prądu, a głębokość diatermii, temperatura diatermii i czas utrzymywania określają głębokość austenityzowania. Przy założeniu określonej głębokości diatermii długość czasu utrzymywania określa głębokość austenityzowania po głębokości diatermii. Ponieważ głębokość austenityzowania można kontrolować, zwiększa się prędkość nagrzewania, oszczędzając czas i energię.
Ogrzewanie pieca indukcyjnego rozpoczyna się od obciążenia, więc zasilacz średniej częstotliwości i korpus pieca mogą wytrzymać wstrząsy o dużej mocy i wibracje o niskiej częstotliwości, a wskaźnik sukcesu w uruchamianiu mocy wynosi 100%. Ponieważ przedmiot obrabiany obraca się podczas nagrzewania, można przezwyciężyć zjawisko nierównomiernego nagrzewania spowodowane mimośrodem przedmiotu obrabianego.
System pomiaru temperatury pieca indukcyjnego WYKORZYSTUJE sterowanie w pętli zamkniętej pomiaru temperatury w podczerwieni, proces w pętli zamkniętej to temperatura przedmiotu obrabianego - pomiar temperatury w podczerwieni - sygnał wyjściowy sterowania komputerem PLC do zasilania o średniej częstotliwości i sterowania mocą wyjściową pieca indukcyjnego, temperaturą przedmiotu obrabianego , zapewniając w ten sposób ustawioną temperaturę przedmiotu obrabianego w granicach plus lub minus 10 ℃ podczas operacji ogrzewania, również zrealizował równomierną austenityzację powierzchni rolki.
(3) Hartowanie natryskowe
Po podgrzaniu przedmiot obrabiany opada do pozycji hartowania natryskowego w celu hartowania natryskowego. Mechanizm hartowania natryskowego składa się z wielokanałowego mieszanego korpusu hartowniczego, a na powierzchni przedmiotu obrabianego podczas hartowania natryskowego powstaje kilka pasów hartowniczych. Ponieważ przedmiot obrabiany jest obracany podczas hartowania natryskowego, wielokanałowe pasy do hartowania natryskowego mogą pokryć wszystkie powierzchnie rolki podtrzymującej w ciągu 3 sekund. Tryb pracy mechanizmu hartowania natryskowego ma stan wody, stan mgły, gaz 3 rodzaje, pod każdym względem proporcja wielkości ilości natrysku może być regulowana, aby utworzyć pełniejszy łańcuch procesu hartowania, rozmiar, sposób i czas hartowanie natryskowe jest kontrolowane przez komputer, może dostosować się do różnych specyfikacji procesu hartowania na walcach podtrzymujących.
Część wtrysku i hartowania całej konstrukcji przyjmuje ruch mechaniczny, zgodnie z rozmiarem zewnętrznej średnicy rolki podtrzymującej w dowolnym momencie, aby dostosować odległość wtrysku i hartowania, tak aby nacisk powierzchniowy i gęstość różnych specyfikacji walca są takie same, aby zapewnić jednolitość jakości przedmiotu obrabianego.
(4) Sterowanie elektryczne
Elektroniczne sterowanie pionowej maszyny do hartowania indukcyjnego z rolką podtrzymującą składa się z działania maszyny, ogrzewania o pośredniej częstotliwości, chłodzenia sprzętu, chłodzenia hartowania natryskowego, kontroli temperatury w pętli zamkniętej, PLC i systemu komputerowego. Działanie sprzętu może być nie tylko automatycznym działaniem on-line przez główny komputer sterujący, ale może być również kontrolowane krok po kroku niezależnie.
W trybie online parametry procesu są przesyłane z komputera do PLC, PLC wysyła instrukcje do sterowania startem i zatrzymaniem oraz działaniem każdej części, a każdy parametr, stan i temperatura w operacji są wyświetlane na wyświetlaczu komputera, oraz dane operacyjne zostaną zapisane w komputerze na długi czas. Część sterownicza posiada kompletny system detekcji i rejestracji informacji oraz jest wyposażona w układ kontrolera interfejsów do zarządzania siecią z komputerem drugiego poziomu, sterowaniem logiką oraz układem detekcji stanu instalacji elektrycznej i aparatury w systemie.
3. Praktyczny efekt zastosowania
(1) Proces obróbki termicznej w różnych temperaturach
Rolka podtrzymująca powinna zostać podgrzana do 350 ~ 500 ℃ w piecu skrzynkowym przed szybkim indukcyjnym ogrzewaniem różnicowym (podgrzanie wstępne może wyrównać temperaturę wewnątrz i na zewnątrz rolki). Po wstępnym podgrzaniu, poprzez szybkie nagrzewanie indukcyjne, na powierzchni walca tworzy się warstwa grzewcza o temperaturze 810~940℃ do głębokości warstwy 190mm, co powoduje różnicę temperatur pomiędzy wnętrzem a zewnętrzem przedmiotu obrabianego, a tym samym zmniejsza naprężenia termiczne spowodowane ogrzewaniem.
Po podgrzaniu rolka podtrzymująca jest przenoszona do indukcyjnego pieca różnicowego, przechodząc przez trzy etapy:
(1) Szybko podgrzej temperaturę podgrzewania do ustawionej temperatury procesu, od powierzchni rolki do głębokości 70 mm i jednocześnie ogrzewaj przez indukcję elektromagnetyczną, aby utworzyć powierzchnię magazynującą energię o wysokiej temperaturze, aby zapewnić moc cieplną dla temperatury do przewodnictwa wewnętrznego.
Po przekroczeniu przez warstwę ogrzewania powierzchniowego punktu Curie następuje zwiększenie mocy i rozpoczęcie utrzymywania ciepła. W tym czasie obszar magazynowania energii jest dalej rozszerzany do 90 mm. Tymczasem ciepło wysokotemperaturowej warstwy magazynującej energię jest kierowane do wewnątrz, a czas zachowania ciepła określa wymaganą głębokość warstwy austenityzowanej.
(3) po zabezpieczeniu cieplnym przedmiotu obrabianego, upuść do pozycji hartowania natryskowego w celu silnego hartowania strumieniem wody; Gdy temperatura warstwy powierzchniowej przedmiotu obrabianego spadnie do pierwszego punktu przejścia procesu, tryb silnego natryskiwania wodą jest przekształcany w tryb silnego natryskiwania. Po osiągnięciu drugiego punktu przejścia procesu tryb silnego natrysku zostaje zmieniony na tryb słabego natrysku. Może sprawić, że przedmiot obrabiany uzyska najlepszy efekt hartowania.
Uwaga: Długość czasu utrzymywania ciepła jest określana w zależności od średnicy rolki, wymagań dotyczących głębokości warstwy utwardzającej i rzeczywistej prędkości wzrostu temperatury. Zbyt długi czas utrzymywania ciepła spowoduje, że temperatura rdzenia walca będzie zbyt wysoka, a proces kontroluje temperaturę rdzenia walca <600 ℃.
Warstwa austenityzowana jest co najmniej 2 razy głębsza od wymaganej warstwy utwardzonej, tak aby warstwa utwardzona uzyskana po hartowaniu miała wystarczającą przestrzeń rozkładu delikatnej warstwy przejściowej, warstwę utwardzoną i warstwę przejściową w strefie naprężeń ściskających oraz pik naprężenia rozciągającego do wnętrze, dzięki czemu warstwa powierzchniowa ma i znacznie poprawia działanie przeciwzmęczeniowe.
Obrabiarka pionowa z różnicową temperaturą indukcyjną ma oczywistą oszczędność energii i wysoką jakość produktu. W tym samym czasie konwencjonalny olej piecowy lub gaz ziemny w mniejszym lub większym stopniu spowoduje zanieczyszczenie środowiska, podczas gdy ogrzewanie indukcyjne pionowej obrabiarki zanieczyszczenie środowiska, niskoemisyjna ochrona środowiska. Co więcej, intuicyjnie widać na rysunku 5, że zastosowanie pionowej obrabiarki z różnicą temperatur indukcyjnych może znacznie skrócić czas nagrzewania rolki nośnej, zmniejszyć pracochłonność pracowników i poprawić wydajność produkcji.