Конструкторская часть Индукторы для наплавки и закалки долот

Важным этапом технологических исследований и подготовки технологических процессов с использованием ТВЧ-нагрева является выбор и оптимизация конструкции используемого индуктора [24].

Индуктор представляет собой часть вторичной обмотки (виток) высокочастотного трансформатора ТВЧ-установки, охлаждаемый водой и располагаемый у поверхности детали. На конструкцию и форму индуктора влияет много факторов (интенсивность нагрева и(или) охлаждения, тип и режим термообработки детали, материал детали, рабочая частота генератора, возможность автоматизации процесса и пр.), но основными факторами являются геометрические размеры и форма детали. Как правило, индуктор повторяет форму поверхности детали или той ее части, которая подвергается термообработке [25].

Для возможности внедрения процесса упрочнения долот на производство была поставлена задача, насколько это технически возможно, спроектировать универсальный индуктор. Однако, ввиду специфики процессов борирования, наплавки и закалки, а также сложной форме упрочняемой поверхности детали и наличию нескольких упрочняемых зон, удалось объединить технологически только два близкородственных процесса - ТВЧ-борирование и ТВЧ-наплавку, для которых могут использоваться одни и те же индукторы. В результате этого вместо трёх типов индукторов было разработано два, с различной конструкцией. Общее количество разработанных и оптимизированных по конструкции в ходе выполнения НИР - 5 шт.

Первый из них - это плоский односторонний индуктор для процессов ТВЧ-наплавки и ТВЧ-борирования с воздушно-охлаждаемым ферритовым экраном для концентрации высокочастотного электромагнитного поля на локальных плоских участках поверхности детали (рисунок 8).

Рисунок 8. Плоский односторонний индуктор

Специальная форма этого индуктора обеспечивает наиболее равномерный и быстрый нагрев необходимого элемента или части плоской поверхности детали. Индуктор может использоваться, для локальной поверхностной закалки или наплавки твердосплавных пластин а при обеспечении относительного перемещения вдоль поверхности детали и для реализации высокопроизводительного непрерывно-последовательного способа ТВЧ-наплавки. При упрочнении долота сеялки DMC-9000 с помощью этого индуктора возможен ТВЧ-нагрев его передней части и обеих поверхностей утолщения.

Индуктор на рисунке 8 имеет и существенный недостаток, при его использовании в производственном процессе требуются периодические остановки процесса для охлаждения ферритов, нагретая поверхность из-за коробления и вибраций может коснуться его незащищенной плоской поверхности, что может вызвать короткое замыкание, пробой и прожог его корпуса, его долговечность ограничена сохраняемостью свойств матриала ферритов при высоких температурах (потерей монолитности, магнитной проницаемости, мсеханической прочности). Для устранения этих недостатков требуется изменение конструкции индуктора (диэлектрическая термоизоляция плоской рабочей части, организация охлаждения ферритового экрана).

Также был разработан плоский односторонний индуктор с системой охлаждения ферритового экрана, оптимизированный для ТВЧ-нагрева поверхностей утолщения долота сеялки DMC-9000, показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Плоский односторонний индуктор