CS239996B1 - Zařízení na indukční ohřev kovových polotovarů v ochranné atmosféře - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zařízení na indukční ohřev kovových polotovarů v ochranné atmosféře před tvářením za tepla, zejména komponentů ve tvaru kroužků, vyrobených práškovou metalurgií. Podstata zařízení spočívá v tom, že induktor je ve, výstupní části opatřen výpadovým otvorem, na který je napojen keramický tunel procházející vyzdívkou a pláštěm, ke kterému je připojen skluz s přívodem ochranné atmosféry. Přívod ochranné atmosféry je také umístěn v dávkovacím prostoru a ve stavitelné zátce, která je vložena do výstupní části induktoru. Základní výhodou zařízení podle vynálezu je, že polotovary jsou indukčně ohřívané v ochranné atmosféře, která brání jejich oxidaci.

Description

Zařízení na indukční ohřev kovových polotovarů v ochranné atmosféře

Řešení se týká zařízení na indukční ohřev kovových polotovarů v ochranné atmosféře před tvářením za tepla, zejména komponentů ve tvaru kroužků, vyrobených práškovou metalurgií.

Podstata zařízení spočívá v tom, že induktor je ve, výstupní části opatřen výpadovým otvorem, na který je napojen keramický tunel procházející vyzdívkou a pláštěm, ke kterému je připojen skluz s přívodem ochranné atmosféry. Přívod ochranné atmosféry je také umístěn v dávkovacím prostoru a ve stavitelné zátce, která je vložena do výstupní části induktoru.

Základní výhodou zařízení podle vynálezu je, že polotovary jsou indukčně ohřívané v ochranné atmosféře, která brání jejich oxidaci.

239 996

Vynález se týká zařízení na indukční ohřev kovových polotovarů v ochranné atmosféře před tvářením za tepla, zejména komponentů ve tvaru kroužků vyrobených práškovou metalurgií.

Dosavadní indukční ohřevkovových polotovarů před tvářením za tepla, zejména kruhového průřezu se realizuje v průchozích vícezávitových induktorech. Jde o ohřev polotovarů převážně před kováním, před rozválcováváním nebo před protlačováním. Osa těchto induktorů je v horizontální poloze nebo je nakloněná pod úhlem několika desítek stupňů. Polotovary, které se mají ohřívat, se mechanicky zasouvají do vstupního otvoru induktoru a po průchodu induktorem v celé jeho délce na výstupní straně vypadávají ve zvoleném taktu do skluzu vedoucího k zařízení na tváření za tepla.

Nedostatkem dosavadních induktorů je skutečnost, že se v nich polotovary ohřívají na vzduchu. Z toho důvodu se na polo· tovarech po dobu ohřevu vytvářejí okuje a dochází k oduhličení povrchu do určité hloubky. Proto se zvětšují přídavky materiálu na opracování produktu. Další nevýhodou dosavadních induktorů je časté spékání ohřívaných polotovarů. To se projeví tím, že při zasouvání studeného kusu do induktoru vypadnou najednou dva slepené (příp. spečené) polotovary. Jeden z nich nutně před následujícím tvářením za tepla zůstává na skluzu, kde chladne. Nedostatkem těchto induktorů dále je, že poslední polotovar na výstupní straně induktoru, který je určený na vysunutí, vždy chladne směrem od vnějšího čela, které je ve styku se vzduchem o teplotě okolí. Jednotlivé polotovary mají pak po průřezu

239 996 nerovnoměrnou teplotu. To zhoršuje podmínky tváření za tepla a konečné vlastnosti produktu. Tyto nedostatky induktorů dosavadní konstrukce se ještě výrazněji projevují při ohřevu spékaných pórovitých polotovarů vyráběných technologií práškové metalurgie. Ohřevem na vzduchu dochází kromě oxidace povrchu i k oxidaci povrchů pórů až do určité hloubky polotovaru v závislosti na teplotě a doby setrvání na teplotě. Takto vzniklé kysličníky na povrchu pórů v polotovaru při následujícím tváření za tepla zůstanou uzavřené v kovové matrici. Tím se za tepla tvářený produkt bučí úplně znehodnotí,nebo je potřebné podstatně zvýšit přídavky materiálu na následné třískové opracování. Tím se ztratí výhoda použití spékaného polotovaru,například na kování, kterým se má součástka vyrobit s minimálními přídavky na opracování nebo i v tolerancích rozměrů pro přímé nasazení.

Aby se vyloučil tento nepříznivý vliv indukčního ohřevu spékaných pórovitých polotovarů na vzduchu, ohřívají se indukčně rychle, avšak jednotlivě. To vede k zvýšení nerovnoměrného rozložení teploty po průřezu ohřívaných polotovarů, zejména o větších hmotnostech, v důsledku velkého měrného příkonu indukčního ohřevu a malé tepelné vodivosti pórovitého kovového materiálu.

Uvedené nedostatky v převážné míře odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že induktor tvořený cívkou, vyzdívkou a pláštěm, je ve výstupní části opatřen výpadovým prostorem, na který je napojen keramický tunel procházející vyzdívkou a pláštěm,k němuž je připojen skluz s přívodem ochranné atmosféry. Přívod ochranné atmosféry je rovněž umístěn v dávkovacím prostoru a ve stavitelné zátce, která je vložena do výstupní Části induktoru. V plášti a vyzdívce jsou nad výpadovým prostorem vytvořeny otvory, z nichž jeden je určen pro vyrážeč polotovaru a nad druhým je umístěn snímač teploty.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že polotovary jsou indukčně ohřívané v ochranné atmosféře, která brání jejich oxidaci. Ochranná atmosféra je přiváděna do dutiny induktoru jednak přes posuvnou zátku jednak gravitačním skluzem. Na výstupu gravitačního skluzu je vrtaná trubka směrovanými otvory, která umožňuje vytvořit ochrannou plynovou clonu, jež brání přístupu vzduchu do gravitačního skluzu tím, že proud ochranné atmosféry se nasměruje do ústí gravitačního skluzu. Dále je

239 996

- 3 ~ přivedena ochranné atmosféra i na vstup do induktoru, takže celé dutina induktoru je naplněna.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je, že se zabrání ochlazování ohřátých polotovarů na výstupu induktoru. Ohřáté polotovary jsou vysouvané z induktoru mezerou mezi závity a tím se zabezpečí rovnoměrný ohřev polotovarů v ochranné atmosféře a udržení potřebné teploty až do doby vysunutí polotovaru z induktoru. Posuvná, nastavitelná zátka brání styku ohřátého polotovaru se vzduchem. Otvory v zátce se přivádí ochranná atmosféra především na povrchové části ohřátých polotovarů, které jsou zvlášť náchylné k oxidaci. Uvedenou posuvnou keramickou zátkou se také nastavuje potřebné šířka propadávací mezery do gravitačního skluzu pro vysouvání ohřátých polotovarů. Výhodou zařízení podle vynálezu rovněž je, že vyrážeč polotovarů v taktu posuvu vyrazí polotovar do mezery. To se osvědčuje zejména v případě, že dojde k částečnému slepení polotovarů. Měření teploty polotovarů bezdotykovým snímačem přímo v induktoru umožňuje kontinuální regulaci příkonu induktoru podle požadavků na teplotu ohřívaného materiálu.

Příklad konkrétního provedení zařízení podle vynálezu je v řezu schématicky znázorněn na připojeném výkrese.

Ve směru toku materiálu je zařazen dávkovači prostor B. Kovové polotovary procházejí induktorem 1, který je tvořen cívkou 2, vyzdívkou X a pláštěm 4. Před koncem induktoru X je mezi dvěma závity vytvořen výpadový prostor A, na který navazuje keramický tunel 2 ^s -připojeným gravitačním skluzem 6. Na konci induktoru 1 je v dutině umístěna stavitelná zátka 8.

Ve stavitelné zátce 8, gravitačním skluzu 6 a dávkovačím prostoru 3 jsou přívody 2 ochranné atmosféry. Na plášti 4 připevněn vyrážeč £ polotovarů a snímač 10 teploty. Pro vytvoření ochranné atmosféry je použit čistě neutrální, částečně redukční nebo mírně nauhličený plyn. Pro konkrétní volbu je rozhodná koncentra ce uhlíku v ohřívacích polotovarech a požadované vlastnosti povrchu polotovaru pro tváření za tepla.

Zařízení podle vynálezu pracuje tak, že ve směru toku materiálu se dávkovacím prostorem B dopravují kovové polotovary do induktoru 1. Při průchodu induktorem 1 jsou koVové polotovary ohřívány postupně až na kovací teplotu. Aby nedocházelo k okysličování povrchů, je do induktoru 1 vháněna přívody 2 ochranná

239 996 atmosféra. Na konci induktoru 1 klasického průchozího provedení by ohřáté kovové polotovary chladly, proto je podle vynálezu v koncovém prostoru induktoru 1 vytvořen výpadový postor Δ. Tím je zaručeno, že kovové polotovary, které dosáhly kovací teploty, budou opouštět induktor 1 nezoxidov&né a neochlazené.

Stavitelná zátka 8 umožňuje, že je možho měnit délky ohřívaných polotovarů až do velikosti délky výpadového prostoru Ohřáté kovové polotovary, zejména kroužky vyrobené práškovou metalurgií, mají tendenci se takzvaně lepit*' na 3ebe. Z toho důvodu je nad induktorem 1 umístěn vyrážeč polotovarů 2» který kroužky od sebe oddělí.

Zařízení podle vynálezu je určeno pro indukční ohřev kovových polotovarů zejména před kováním, rozváloováváním a protlačováním jako například ložiskové kroužky. Zařízení lze s výhodou použít na ohřev spékaných pórovitých kovových polotovarů vyráběných technologií práškové metalurgie, určených k tváření za tepla zejména kováním, válcováním nebo protlačováním. Tyto spékané polotovary mají pórovitost obvykle v rozsahu 10 až 30 %, Při tomto použití se výrazným způsobem kladně projeví všechny výše uvedené výhody zařízení zhotoveného podle vynálezu, zejména indukční ohřev polotovarů v ochranné atmosféře bez vzniku okují. Tím se vytváří základní technologická podmínka výroby součástek plné hustoty z kovových prášků tvářením za tepla s minimálními přídavky na opracování. Na vlastnostech koncového produktu se kladně projeví vyloučení ochlazování čela polotovaru na výstupu induktoru a rovnoměrné rozložení teploty po celém jeho průřezu. Tyto pórovité polotovary mají menší hmotnost pro stejnou součástku v porovnání s hmotností klasického p^olotovaru a tudíž rychleji chladnou. Zařízení je možné úspěšně použít i na ohřev polotovarů z litých kovů, protože se zabrání jejich oxidaci a oduhličení povrchu. Tím se zmenší přídavky materiálu na další třískové opracování.

Claims (2)

Ρ β E D M É T V Y N Á L 3 Z U 239 996

1. Zařízení na indukční ohřev kovových polotovarů v ochranné atmosféře pomocí průchozích vícezávitových induktorů, vyznačující se tím, že induktor (1) tvořený cívkou (2), vyzdívkou (3) a pláštěm (4) je ve výstupní části opatřen výpadovým prostorem (A), na který je napojen keramický tunel (5) procházející vyzdívkou (3) a pláštěm (4), k němuž je připojen gravitační skluz (6) s přívodem (7) ochranné atmosféry, přičemž přívod (7) ochranné atmosféry je rovněž umístěn v dávkovacím prostoru (B) a ve stavitelné zátce (6), která je vložena do výstupní části induktoru (1).

2. Zařízení podle bodu 1/vyznačující se tím, že v plášti (4) a vyzdívce (3) jsou nad výpadovým prostorem (A) vytvořeny otvory, z nichž jeden je určen pro vyrážeč-· (9) polotovaru a nad druhým je umístěn snímač (10) teploty.