PL29202B1 - Urzadzenie do powierzchniowego hartowania przedmiotów. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy urzadze¬ nia do hartowania powierzchniowego przedmiotów za pomoca pradu elektrycz¬ nego o wielkiej czestotliwosci, przepusz¬ czanego przez transformator. Grzejnik u- rzadzenia moze posiadac plaszcze lub ko¬ mory zaopatrzone w szereg otworów, przez które doprowadza sie ciecz chlodzaca do obrabianego przedmiotu w chwili zakon¬ czenia okresu nagrzewania.Poniewaz szybka i ekonomiczna pro¬ dukcja przedmiotów jest rzecza bardzo wazna, a wyrazne róznice obróbki po¬ szczególnych przedmiotów obrabianych se¬ ryjnie sa szkodliwe, przeto urzadzenie do hartowania powierzchniowego oraz prze¬ bieg sposobu hartowania powinny byc, o ile to jest mozliwe, samoczynne wzglednie samorzutne i niezalezne od obslugi urza¬ dzenia. Poza tym urzadzenie powinno na¬ dawac sie do seryjnego hartowania jedna¬ kowych przedmiotów.Doswiadczenia wykazaly, iz w celu o- siagniecia dobrych wyników hartowania jest rzecza wazna, aby dlugosc okresu za¬ równo nagrzewania, jak i ochladzania, by¬ la utrzymywana niezmienna z dokladno¬ scia do jednej dziesiatej sekundy.Stwierdzono, ze najlepsze wyniki osia¬ ga sie przez nagrzewanie hartowanej war¬ stwy przedmiotu z jak najwieksza szyb¬ koscia. W ten sposób mozna osiagnac mi¬ nimalna grubosc warstwy zahartowanej, znacznie zmniejszyc zuzycie ciepla orazzmniejszyc ilosc ciepla przeplywajacego do czesci przedmiotu niepodlegajacych hartowaniu.Ponadto okazalo sie, ze sklad chemicz¬ ny stali lub innego materialu, z którego wykonany jest przedmiot, podlegajacy ob¬ róbce cieplnej, posiada duze znaczenie, wo¬ bec czego przy hartowaniu powierzchnio¬ wym przedmiotów, wykonanych z róznych materialów, nalezy wprowadzac do poste¬ powania odpowiednie zmiany w zalezno¬ sci od rodzaju stosowanego materialu wyj¬ sciowego. Przez wlasciwy dobór dlugosci poszczególnych okresów obróbki cieplnej, zaleznie od ksztaltów obrabianych przed¬ miotów i skladu chemicznego materialu oraz czynnosci, wykonywanych za pomo¬ ca urzadzenia opisanego, mozna osiagnac bardzo scisle i jednostajne wyniki pod wzgledem fizycznych wlasciwosci przed¬ miotów, poddawanych takiej obróbce ciepl¬ nej.Przedmiot wynalazku niniejszego sta¬ nowi urzadzenie do hartowania powierz¬ chniowego przedmiotów, pozwalajace na bardzo szybkie seryjne wytwarzanie jed¬ nakowych wyrobów o jednakowej wyso¬ kiej jakosci niezaleznie od obslugi tego u- rzadzenia.Wedlug wynalazku niniejszego sposób hartowania powierzchniowego przedmio¬ tów polega na doprowadzaniu ciepla do przedmiotu w ciagu z góry okreslonego czasu pod kontrola przelacznika okreso¬ wego, a nastepnie na ochladzaniu przed¬ miotu. Ochladzanie równiez moze byc do¬ konywane w ciagu z góry okreslonego cza¬ su pod kontrola przelacznika okresowego, przy czym ochladzanie to uskutecznia sie zasadniczo w chwili zakonczenia okresu nagrzewania.Wynalazek niniejszy obejmuje urza¬ dzenie do hartowania powierzchniowego, zaopatrzone w grzejnik elektryczny, slu¬ zacy do doprowadzania ciepla do hartowa¬ nej warstwy powierzchniowej przedmiotu, oraz w samoczynny przelacznik okresowy do kontrolowania dlugosci okresu nagrze¬ wania. Urzadzenie powyzsze jest równiez zaopatrzone w narzady do ochladzania przedmiotu, jak tez moze posiadac samo¬ czynny przelacznik okresowy do kontro¬ lowania chwili rozpoczecia oraz dlugosci okresu ochladzania. Wylacznik ten pozwa¬ la na wlaczanie urzadzenia do ochladzania niezwlocznie po zakonczeniu zabiegu na¬ grzewania.Korzystnie jest nagrzewac obrabiany przedmiot za pomoca grzejników elektry¬ cznych, zasilanych przez transformator pradem o wielkiej czestotliwosci, przy czym wlaczanie i wylaczanie grzejników uskutecznia sie za pomoca przelacznika o- kresowego odpowiednio w chwili rozpo¬ czynania wzglednie zakonczenia okresu na¬ grzewania. Za pomoca przelacznika okre¬ sowego mozna równiez uruchomiac przy¬ rzad elektromagnetyczny w celu rozpocze¬ cia ochladzania przedmiotu w chwili wy¬ laczenia grzejników. Jeden przelacznik o- kresowy moze równiez sluzyc jednoczesnie do kontrolowania dlugosci okresu nagrze¬ wania i dlugosci okresu ochladzania.W urzadzeniu powyzszym jako prze¬ lacznik okresowy moze byc zastosowany obrotowy mechanizm zegarowy, napedza¬ ny za pomoca silnika elektrycznego i wspóldzialajacy z kontaktami elektrycz¬ nymi, w celu uruchomiania narzadów, o- kreslajacych czas rozpoczecia i zakoncze¬ nia okresu nagrzewania oraz okresu ochla¬ dzania.Na rysunku fig. 1 przedstawia sche¬ matycznie uklad obwodów elektrycznych stosowany przy wykonywaniu wynalazku niniejszego, fig. 2 — grzejnik indukcyjny w powiekszonej podzialce, fig. 3 — wi¬ dok z boku grzejnika indukcyjnego, czes¬ ciowo w przekroju wzdluz linii S — 3 na fig. 2, fig. 4 — widok szczególu urzadze¬ nia, czesciowo w przekroju wzdluz linii U — U na fig. 2, fig. 5 — odmiane grzej- — 2 —nika wedlug fig. 3, a fig. 6 — odmiane urzadzenia wedlug fig. 1.Na fig. 1 przedmiot 10, podlegajacy obróbce cieplnej, jest otoczony czesciami 11 i 12 grzejnika indukcyjnego, które sty¬ kaja sie ze soba w miejscu 13 i sa zasila¬ ne pradem elektrycznym, przepuszczanym przez transformator. Grzejnik 11 i 12 jest wlaczony bezposrednio do uzwojenia wtór¬ nego li transformatora. Czesc koncowa uzwojenia pierwotnego 15 tego transfor¬ matora, w postaci zwoju 16, jest polaczo¬ na z przewodem 17 sieci elektrycznej, zwój zas srodkowy 18 transformatora jest polaczony z przewodem 19. W tym przy¬ padku najlepiej jest zastosowac transfor¬ mator o rdzeniu powietrznym, którego uzwojenie pierwotne 15 i uzwojenie wtór¬ ne H sa wykonane z przewodników w po¬ staci rurek, chlodzonych woda. Uzwojenie pierwotne 15 posiada zwykle okolo 40 zwojów, uzwojenie zas wtórne H stanowi jeden zwój, wykonany zwykle z kilku równoleglych przewodów polaczonych ze soba. Koniec 20 uzwojenia pierwotnego 15 transformatora jest polaczony z przewo¬ dem 21. Pradnica 22 lub jakiekolwiek in¬ ne zródlo pradu zmiennego doprowadza do przewodów 17 i 19 prad o napieciu wy¬ noszacym zwykle okolo 800 woltów.Uzwojenie pierwotne 15 jest polaczo¬ ne z przewodami 17, 19 i 21 za, pomoca od¬ powiednich wylaczników 23. W celu rów¬ nowazenia indukcji obwodu elektrycznego do przewodów 17 i 21 wlaczone sa rów¬ nolegle z nimi kondensatory 2k i 25.Pojemnosc kondensatora 2U jest dobra¬ na tak, aby stanowila minimalna pojem¬ nosc, niezbedna do wykonywania dowol¬ nego pozadanego szeregu czynnosci, kon¬ densator 25 zas posiada pojemnosc zmien¬ na, pozwalajaca na dostosowywanie go do zmiennego zapotrzebowania pojemnosci ponad wzmiankowane minimum przy wy¬ konywaniu wymienionego wyzej dowolne¬ go szeregu czynnosci. Zwykle nastawianie kondensatora 25 na potrzebna pojemnosc uskutecznia sie nie przez zmiane pojem¬ nosci samego kondensatora, lecz przez wlaczanie wzglednie wylaczanie z obwo¬ du malych kondensatorów dodatkowych lub czesci kondensatorów. Dzieki istnieniu zjawiska rezonansu, powodowanego istnie¬ niem w obwodzie pradów indukcyjnych i kondensatorów, obwody te moga byc do¬ strajane tak, ze moze byc doprowadzany do transformatora prad o natezeniu zna¬ cznie wiekszym od natezenia pradu, wy¬ twarzanego za pomoca pradnicy. Wskutek tego przez przewody 17 i 21 plynie prad o natezeniu znacznie wiekszym od nate¬ zenia pradu plynacego przewodem 19, wobec czego przewody te musza byc od¬ powiednio grubsze.Pradnica 22 jest zaopatrzona we wzbu¬ dnice 26 do wzbudzania uzwojenia 27 magnesnicy, przy czym w celu regulowa¬ nia wydajnosci pradnicy w ten obwód wzbudzajacy wlaczony jest dajacy sie wy¬ laczac opornik 28 i opornik nastawny 29.Do obwodu wzbudzajacego 31 wzbudnicy 26 wlaczony jest opornik zmienny 30.Przy odpowiednim poslugiwaniu sie opor¬ nikami 29 i 30 mozna latwo i dokladnie regulowac prace pradnicy 22.Aby urzadzenie powyzsze dzialalo na¬ lezycie i skutecznie przy uzyciu pradu o danej czestotliwosci, trzeba wykonac kil¬ ka bardzo dokladnych nastawien urzadze¬ nia, poszczególne zas czynnosci musza byc wykonywane we wlasciwej kolejnosci.Po otoczeniu obrabianego przedmiotu 10 czesciami 11 i 12 grzejnika indukcyj¬ nego i zapewnieniu nalezytego styku w miejscu 13 przez odpowiednie zamocowa¬ nie czesci grzejnika za pomoca np. klam¬ ry zaciskowej 32, nastawia sie kondensa¬ tor 25 na potrzebna pojemnosc, opornik zas 29 nastawia sie tak, aby otrzymac po¬ czatkowy prad o pozadanym natezeniu.Nastepnie zamkniety zostaje wylacznik 23, przez co uzwojenie pierwotne 15 transfor- — 3 —matora zostaje przylaczone do przewodów 17, 19, 21.Poniewaz jest rzecza niezbedna, aby zabieg nagrzewania trwal scisle okreslo¬ ny okres czasu, jak to zostalo zaznaczone powyzej, urzadzenie wedlug wynalazku jest zaopatrzone w samoczynny przelacz¬ nik okresowy M, dzialajacy niezaleznie od obslugi urzadzenia. Przelacznik taki skla¬ da sie z silnika 33 i tarczy 34, napedzanej za pomoca odpowiedniej przekladni. W tym przypadku najlepiej jest zastosowac silnik synchroniczny o stalej liczbie obro¬ tów i malej bezwladnosci rozruchowej.Po wstepnym dostrojeniu obwodów, zawierajacych kondensatory, i obwodów wzbudzajacych oraz po wlaczeniu uzwoje¬ nia pierwotnego 15 transformatora zamy¬ ka sie zasadniczo jednoczesnie polaczone ze soba wylaczniki 35 i 36, z których pierw¬ szy wlacza pradnice 22 równolegle do przewodów 17 i 19, drugi zas zamyka ob¬ wód silnika 33, zasilanego pradem przez przewody 37 i 38, jak to uwidoczniono na rysunku. Prad zasilajacy silnik 33 moze byc dowolnego rodzaju, zwykle jednak jest to zmienny prad o malej czestotliwo¬ sci i zwyklym napieciu. Po doprowadze¬ niu pradu do uzwojenia pierwotnego tar¬ cza Bk przelacznika okresowego M zaczy¬ na, obracac sie zasadniczo ze stala szyb¬ koscia. Nalezy przy tym wziac pod uwa¬ ge opóznienie rozruchowe silnika 33 trans¬ formatora 15 przy zamknieciu wylaczni¬ ka 35 i wprowadzic odpowiednia popraw¬ ke w polozeniu ramienia kontaktowego 39 wzgledem tarczy Bk. Przesuw katowy ra¬ mienia kontaktowego 39 po tarczy 3k od jego polozenia poczatkowego wskazuje dlu¬ gosc okresu czasu, gdyz szybkosc obroto¬ wa tarczy Bk jest znana. Skoro tylko ten okres czasu uplynie, ramie kontaktowe 39 zamyka obwód, zasilany pradem z oddziel¬ nego zródla kO. Jednakze zamiast przed¬ stawionej na rysunku oddzielnej baterii kO stosuje sie zwykle prad, doprowadzany do silnika 33 przewodami 37 i 38. Kolejne zamykanie obwodów, zaopatrzonych w kontakty B, C,D, E i F, z którymi styka sie kolejno ramie 39, powoduje wzbudza¬ nie sie przekazników lub elektromagnesów, przeznaczonych do powodowania w scisle okreslonych chwilach rozpoczynania i kon¬ czenia sie czynnosci, wymaganych do prze¬ prowadzenia calego zespolu zabiegów we¬ dlug wynalazku. W stosunkowo prostym urzadzeniu, przedstawionym na fig. 1, wy¬ laczniki 23, 35 i 36 sa zamykane recznie.Nastawianie kondensatora 25 i opornika 29 uskutecznia sie równiez recznie.Przy obróbce cieplnej pewnej liczby jednakowych przedmiotów, przedstawio¬ nych w danym przypadku jako wal 10, nastawienie opornika 29 i kondensatora 25 ustala sie na podstawie poprzedniego doswiadczenia z obróbki podobnych przed¬ miotów lub tez za pomoca badan specjal¬ nych w zaleznosci od skladu chemicznego materialu oraz rozmiarów obrabianych przedmiotów.Przy uzyciu opisanego wyzej urzadze¬ nia postepuje sie w sposób nastepujacy: po uprzednim ustaleniu nastawienia kon¬ densatora 25 i opornika 29 czesci 11 i 12 grzejnika indukcyjnego umieszcza sie w nalezytym polozeniu i we wlasciwej odle¬ glosci od obrabianego walu 10 oraz zamo- cowuje sie je klamra zaciskowa 32 w celu uzyskania dobrego styku w miejscu 13.Nastepnie nastawia sie kondensator 25 i opornik 29, po czym zamyka sie wylacz¬ nik 23 i wylacznik 35. Wylacznik 36 za¬ myka sie samorzutnie wskutek zamknie¬ cia wylacznika 35. Pradnica 22 o wielkiej czestotliwosci przewodami 17 i 19 zasila pradem uzwojenie pierwotne 15 transfor¬ matora. W uzwojeniu wtórnym lk zostaje wzbudzony prad o duzym natezeniu i ma¬ lym napieciu, przeplywajacy przez grzej¬ nik 11 i 12. Prad, plynacy przez grzejni¬ ki, wzbudza prad o duzym natezeniu w warstwie powierzchniowej przedmiotu 10 — 4 —i dzieki hysterezie óraz opornosci elektry¬ cznej tworzywa obrabianego przedmiotu warstwa powierzchniowa przedmiotu na¬ grzewa sie do wysokiej temperatury w cia¬ gu kilku sekund.Natychmiast po zamknieciu wylaczni¬ ka 35 i rozpoczeciu okresu nagrzewania opornik 29 zostaje nastawiony tak, aby do transformatora doprowadzona zostala nie¬ zbedna ilosc energii elektrycznej. Okazu¬ je sie przy tym, ze opornik 29 trzeba wciaz regulowac w ciagu wiekszej czesci okresu nagrzewania z powodu zmiany przenikliwosci obrabianego przedmiotu podczas nagrzewania go, zmiany jego o- pornosci elektrycznej wskutek wzrostu temperatury przedmiotu lub tez z powo¬ du innych zmian w obwodzie elektrycz¬ nym wzglednie z powodu zmian w zapo¬ trzebowaniu energii elektrycznej, wywo¬ lywanych innymi wzgledami.Poniewaz zamkniecie wylacznika 36 nastepuje jednoczesnie z zamykaniem wy¬ lacznika 35, przeto tarcza 3U przelacznika okresowego M zaczyna obracac sie w chwi¬ li rozpoczecia okresu nagrzewania i wy¬ konywa jeden obrót calkowity. Jej obrót rozpoczyna sie od punktu (kontaktu) A.Ramie kontaktowe 39, posuwajac sie w kierunku ruchu wskazówki zegara zazna¬ czonym na rysunku, styka sie chwilowo swym koncem z kontaktami B, C, D, E i F. Ramie 39 stanowi czesc obwodu do¬ prowadzajacego prad ze zródla 40. W po¬ lozeniu wyjsciowym tarczy 3U, to jest w chwili rozpoczecia ruchu, wewnetrzny ko¬ niec ramienia kontaktowego 39, który jest punktem zerowym tarczy Si i jest ozna¬ czony litera A, znajduje sie nieco za punk¬ tem F liczac w kierunku ruchu wskazów¬ ki zegara. W chwili zamykania wylaczni¬ ka 35 umozliwiony zostaje doplyw energii elektrycznej do obwodu grzejnego i w tej¬ ze chwili tarcza 34 przelacznika okreso¬ wego M zaczyna obracac sie w kierunku ruchu wskazówki zegara od swego polo¬ zenia zerowego A. Podczas przesuwania sie ramienia 39 od kontaktu wyjsciowego A do kontaktu C prad elektryczny prze¬ plywa przez grzejniki 11, 12. W chwili o- siagniecia kontaktu C przez ramie 39 prad plynie od baterii 40 przez ramie 39 do kontaktu C wzbudzajac przez to elektro¬ magnes .41, który otwiera wylacznik 35 przerywajac przez to doplyw energii elek¬ trycznej do grzejnika. W tejze chwili elek¬ tromagnes 42, wlaczony równolegle do elektromagnesu Ul, zostaje wzbudzony, co powoduje otwarcie zaworu 43 przewodu do czynnika chlodzacego i umozliwia swo¬ bodny doplyw czynnika chlodzacego do nagrzanej powierzchni przedmiotu 10. Za¬ wór 43 pozostaje otwarty w ciagu okresu posuwania sie ramienia 39 od kontaktu C do kontaktu E, w chwili osiagniecia któ¬ rego prad, plynacy z ramienia 39 do kon¬ taktu E, wzbudza elektromagnes U, któ¬ ry powoduje zamkniecie zaworu 43 prze¬ rywajac doplyw czynnika chlodzacego.Tarcza 34 obraca sie w dalszym ciagu w kierunku ruchu wskazówki zegara, az do zetkniecia sie z kontaktem F. W tym cza¬ sie wzbudzony zostaje elektromagnes 45, otwierajacy wylacznik 35 i powodujacy przez to zatrzymanie sie silnika 33, nape¬ dzajacego tarcze 3i. Tarcza 3U osiaga przy tym juz swe polozenie spoczynku przy kontakcie F i zostaje obrócona nieco dalej w polozenie wyjsciowe A dzieki bez¬ wladnosci jej ruchu obrotowego.Poniewaz jest rzecza niepozadana o- twieranie wylacznika 35 w obwodzie glów¬ nym podczas przeplywania w tym obwo¬ dzie pradu o duzym natezeniu, wiec urza¬ dzenie jest zaopatrzone w odpowiedni na¬ rzad do zmniejszania natezenia pradu tuz przed otwarciem wylacznika 35. Narzad ten dziala w sposób nastepujacy: przed zetknieciem sie ramienia kontaktowego 39 z kontaktem C ramie to styka sie z kon¬ taktem B wzbudzajac przez to elektroma¬ gnes 46, który otwiera kontakt zamyka- — 5 —jacy (kotwiczke) 47 wlaczajac przez to opornik 28 szeregowo do obwodu wzbu¬ dzajacego pradnicy 22. Opornik 28, wla¬ czony w obwód wzbudzajacy pradnicy tuz przed otwarciem wylacznika 35 obwodu glównego, zmniejsza natezenie pradu, ply¬ nacego przez wylacznik 35 w chwili otwie¬ rania go, w stopniu wystarczajacym do zapobiezenia powazniejszemu uszkodzeniu wylacznika. Jest rzecza niezbedna, aby o- pornik 28 byl wylaczany z obwodu wzbu¬ dzajacego pradnicy przed ponownym przylaczaniem pradnicy do obwodu grzej¬ nika; uskutecznia sie to za pomoca kon¬ taktu D przez wzbudzanie elektromagne¬ su 48, który z kolei przesuwa kontakt 47 w polozenie, w którym opornik 28 zostaje wlaczony ponownie.Z powyzszego wynika, ze urzadzenie wedlug wynalazku niniejszego jest niezlo- zone, a obslugiwanie go nie wymaga spe¬ cjalnych kwalifikacji, przy czym zapew¬ nia ono wysoki stopien dokladnosci przy seryjnej obróbce jednakowych przedmio¬ tów.Fig. 2, 3 i 4 przedstawiaja grzejnik wedlug fig. 1 w zwiekszonej podzialce w zastosowaniu specjalnie do obróbki ciepl¬ nej czopa walu korbowego. Czesci 11 i 12 grzejnika sa zaopatrzone w plaszcze 49 i 49', przymocowane za pomoca srub 50 i 50'. Plaszcze te sa polaczone ze soba za pomoca rury 76, polaczonej z rura 77 do¬ prowadzajaca wode. Rura 77 jest zaopa¬ trzona w zawór 43. Czesci 11 i 12 grzej¬ nika posiadaja w swych sciankach otwo¬ ry lub kanaly 78, skierowane ku przed¬ miotowi podlegajacemu obróbce tak, ze gdy zawór 43 zostaje otwarty, wówczas czynnik chlodzacy zostaje doprowadzony przez wzmiankowane otwory na powierz¬ chnie tego przedmiotu.Odpowiednie wkladki izolacyjne 51 z gumy lub innego materialu sprezystego, umieszczone pomiedzy plaszczami 49,49' a grzejnikiem, sluza do zapobiegania stratom ciepla wskutek uchodzenia czyn¬ nika chlodzacego oraz do zesrodkowywa- nia strumieni tego czynnika w czesciach 11, 12 grzejnika indukcyjnego, przylega¬ jacych do walu.Dolna czesc 12 grzejnika indukcyjne¬ go jest przymocowana srubami 52 do na¬ rzadu 53, osadzonego na czopie 54, czesc zas górna 11 grzejnika jest przymocowa¬ na do zawiasy 55 za pomoca srub 56. Za¬ wiasa 55 moze obracac sie na czopie 57, osadzonym w nieruchomej czesci 58 za¬ wiasy 55. Narzad 53 i czesc nieruchoma 58 zawiasy 55 sa przymocowane odpowie¬ dnio do pretów 59 i 60 za pomoca srub 61 i 62, a konce pretów 59 i 60 sa przymo¬ cowane najlepiej przez spawanie do kon¬ ców uzwojenia wtórnego 14 (o jednym zwoju) transformatora. Zwoje uzwojenia pierwotnego i 5 sa odizolowane od siebie i od uzwojenia wtórnego 14 za pomoca od¬ powiedniej izolacji. W celu zapobiezenia powstawaniu w pretach 59 i 60 ewentual¬ nych naprezen, wywolywanych przez na¬ stawianie grzejnika, konce obu czopów 54 i 57 sa osadzone w ramce podtrzymujacej uzwojenia i inne polaczone z nimi narza¬ dy (nie uwidocznione na rysunku).W przypadku obróbki wykorbienia lub czopa 10 walu korbowego pomiedzy grzej¬ nikiem i dzwigajacymi je narzadami po¬ zostawia sie luz. Luz ten utrzymuje sie zwykle jak najmniejszy w celu zapobie¬ zenia stratom ciepla. Wynosi on zwykle okolo 1,5 mm. Z drugiej strony czopa 10 czesci 11 i 12 grzejnika indukcyjnego przylegaja scisle do siebie w miejscu 13 w celu zamkniecia obwodu dookola czopa lub walu 10.Zwykle uzywa sie pradu o malym na¬ pieciu, gestosc zas pradu w miejscu 13 jest bardzo duza, tak iz nawet bardzo ma¬ le róznice opornosci w miejscu 13 w roz¬ maitych miejscach powierzchni stykowej wywoluja znaczne róznice w gestosci pra¬ du po jednej i drugiej stronie tej powierz- — 6 —cnni. rowoauje 10 oapowieame i szkuuii- we zmiany szybkosci nagrzewania obra¬ bianego przedmiotu w róznych miejscach jego powierzchni.W celu zapewnienia równomiernego i dobrze przewodzacego styku do powierzch¬ ni styku czesci 11 i 12 grzejnika w miej¬ scu 13 przymocowane sa srebrne paski kontaktowe 63' i 61*. W niektórych przy¬ padkach mozna obejsc sie bez pasków srebrnych i zastosowac zamiast nich ka¬ walki siatki o malych oczkach z twardej miedzi lub brazu, powleczonej lub przesy¬ conej amalgamatem, zawierajacym cyne, cynk, miedz lub inny odpowiedni metal.Na ogól zadowalajace wyniki mozna osiagnac przez umieszczanie powierzchni grzejnika indukcyjnego równolegle do po¬ wierzchni nagrzewanej. W niektórych przypadkach przy takim równoleglym u- mieszczeniu powierzchni grzejnika, na¬ grzewanie nastepuje jednak bardzo szyb¬ ko w miejscu lezacym naprzeciw srodko¬ wej czesci powierzchni grzejnika, wskutek czego warstwa zahartowana posiada wiek¬ sza grubosc posrodku czopa walu. W celu usuniecia tych niedogodnosci i otrzyma¬ nia mniej wiecej jednakowej grubosci warstwy zahartowanej na calej dlugosci czopa, powierzchnie grzejnika zaopatruje sie w wystepy, odsuwajace je przez to nie¬ co od nagrzewanej powierzchni w miej¬ scu, w którym równolegle umieszczony grzejnik dazylby do wytworzenia warst¬ wy zahartowanej o zbyt duzej lub niepo¬ zadanej grubosci. Wystepy te sa oznaczo¬ ne liczba 67 (fig. 3). Zaopatrzenie grzej¬ nika w wystepy 67 pozwala na otrzymy¬ wanie powierzchniowej warstwy zaharto¬ wanej o zasadniczo jednakowej grubosci, w sprzyjajacych innych warunkach. Cze¬ sto jednak narzady, znajdujace sie obok grzejnika, np. ramiona 68 i 69 walu kor¬ bowego, moga zaklócic pozadany bieg stru¬ mienia magnetycznego. W celu zmniejsze¬ nia niekorzystnego dzialania tych ramion na, przeuieg uuruuiii cz.ujj mu wyivu±0icinc 10 walu umieszcza sie mimosrodowo wzgle¬ dem powierzchni grzejnika indukcyjne¬ go.Doswiadczenia wykazaly, ze w celu osiagniecia najbardziej zadowalajacych wyników przy obróbce czopów, posiadaja¬ cych srednice okolo 63 mm, luz w miejscu 70 powinien wynosic okolo 2 mm, w miej¬ scu 71 — okolo 1 mm, a w miejscach 72 i 73 — okolo 1,5 mm.W celu uzyskania pozadanego odstepu w tych miejscach wklada sie zwykle pod¬ kladki z lawy lub innego materialu izola¬ cyjnego.Czesto jest rzecza pozadana lub nawet konieczna poczynic dalsze zmiany w u- ksztaltowaniu grzejnika indukcyjnego w celu wlasciwego nagrzewania i otrzymy¬ wania wlasciwej grubosci warstwy zahar¬ towanej.W tym celu grzejnikowi mozna nadac postac uwidoczniona na fig. 5. Jest on zaopatrzony w kolejno rozmieszczone ze¬ berka 75 i rowki 7U o takiej szerokosci, aby osiagnac pozadane wyniki. Prad ply¬ nie przewaznie przez te zeberka, rowki zas sluza do skutecznego rozdzielania i rozprowadzania czynnika chlodzacego. Wy¬ miary zeberek (ich szerokosc i wysokosc) zaleza od maksymalnego natezenia uzyte¬ go pradu elektrycznego. Moga one sluzyc przy tym jako zasadniczo niezalezne prze¬ wody, odstepy zas pomiedzy zeberkami re¬ guluja rozmieszczenie i natezenie pradów grzejnych wzbudzanych w tym narzadzie.Powierzchnia grzejnika moze byc dostoso¬ wana tak, aby zapewniala otrzymywanie pozadanych wyników, lecz zwykle grzej¬ nik posiada w ogólnosci postac uwidocz¬ niona na rysunku, przy czym powierzchnie obwodowe zeberek srodkowych 7U posia¬ daja wiekszy promien niz powierzchnie zeberek 75, znajdujacych sie po bokach grzejnika. Wskutek tego odstep pomiedzy grzejnikiem i hartowanym walem zmienia — 7 —sie wzdluz linii krzywej na calej szero¬ kosci czopa tego walu.Fig, 6 przedstawia odmiane urzadze¬ nia wedlug fig. 1. Obrabiany przedmiot 10 jest nagrzewany za pomoca grzejnika in¬ dukcyjnego, zaopatrzonego w plaszcze 49 i W do czynnika chlodzacego. Grzejnik jest zasilany pradem o wielkiej czestotli¬ wosci z przewodów zasilajacych 17, 19 przez transformator o uzwojeniach 14, 15.Silnik synchroniczny 33 napedza dwie tar¬ cze przelacznika okresowego, zaopatrzone w ramiona kontaktowe 39, 39% polaczone ze zródlem pradu 40. Ramie kontaktowe 39 wspóldziala z kontaktem 102, polaczo¬ nym z elektromagnesem 41, przeznaczo¬ nym do wlaczania i wylaczania wylaczni¬ ka 35, umieszczonego w obwodzie uzwo¬ jenia pierwotnego 15 transformatora. Ra¬ mie kontaktowe 39( wspóldziala z kontak¬ tem 103, polaczonym z elektromagnesem 42, otwierajacym i zamykajacym zawór 43 podczas doprowadzania czynnika chlodza¬ cego do plaszcza 49. Najpierw ramie kon¬ taktowe 39 styka sie z kontaktem 102 w celu zamkniecia wylacznika 35 i rozpo¬ czecia zabiegu nagrzewania. Skoro ramie kontaktowe 39 zsunie sie z kontaktu 102, zabieg nagrzewania zostaje skonczony. W tym czasie ramie kontaktowe 39' styka sie z kontaktem 103 i otwiera zawór 43 umo¬ zliwiajac doplyw czynnika chlodzacego, co trwa az do chwili zsuniecia sie ramienia kontaktowego 39c z kontaktu 103.Aczkolwiek opisane wyzej urzadzenie i sposób postepowania daja sie stosowac do obróbki walów lub innych przedmio¬ tów, wykonanych z najrozmaitszych ma¬ terialów, to jednak zastosowanie urzadze¬ nia powyzszego wykazuje najwieksze ko¬ rzysci przy hartowaniu powierzchniowym walów, wykonanych ze stali weglowej, chromo-molibdenowej oraz chromo-niklo- wo-molibdenowej.Stal weglowa powinna (najlepiej) za¬ wierac : Wegla — 0,45 — 0,55 Manganu — 0,7 — 1%, Fosforu — do 0,04%, Siarki — do 0,04% i Chromu — 0,2 — 0,3%.Jezeli jest rzecza pozadana, aby rdzen i inne niehartowane czesci walu lub in¬ nego hai-towanego przedmiotu posiadaly inne wlasciwosci wytrzymalosciowe, to wówczas dobre wyniki mozna osiagnac przez uzycie stali o skladzie nastepuja¬ cym: Wegla — 0,4 — 0,45%, Manganu — 0,7 — 0,9%, Fosforu — do 0,4%, Siarki — do 0,04%, Chromu — 0,8 — 1,10% i Molibdenu — 0,15 — 0,25%.Przy hartowaniu powierzchniowym sposobem wedlug wynalazku niniejszego czopów walów korbowych lub czopów wa¬ lów innego rodzaju, czop taki poddaje sie wstepnej obróbce cieplnej w zasadniczo znany sposób w celu osiagniecia zwartosci i ciagliwosci materialu walu. Male walki o srednicy wynoszacej 50 mm lub mniej¬ szej poddaje sie tylko obróbce, nadajacej materialowi jednorodnosc struktury, przez nagrzewanie do temperatury 928,5°C i po¬ wolne ochlodzenie na powietrzu, przy czym hartowanie jest zbedne. Przy obróbce wa¬ lów grubszych ochladzanie powyzsze jest jednak zbyt powolne, aby moglo zapobiec powstawaniu struktury gruboziarnistej, wobec czego nalezy zastosowac hartowa¬ nie.Przed hartowaniem powierzchniowym przedmiotów, wykonanych ze stali we¬ glowej, poddanych wstepnej obróbce ciepl¬ nej w opisany powyzej sposób, wal ogrze¬ wa sie uprzednio do temperatury wyno¬ szacej okolo 115,5°C, Takie ogrzewanie walu przed hartowaniem powierzchnio- — 8 —wym jest niezbedne do otrzymania jedno¬ rodnosci materialu. Jest rzecza pozadana utrzymywanie tej temperatury tak, aby ona nie spadla ponizej 65,5°C podczas za¬ biegu hartowania powierzchniowego. Spo¬ sób wedlug wynalazku niniejszego jest w zwyklych warunkach pracy dosc szybki, co zapobiega temu obnizaniu sie tempera¬ tury od 115,5°C do 65,5°C, zanim zostanie zakonczone hartowanie wszystkich czopów dowolnego danego walu korbowego. Pb u- przednim ogrzaniu czopa, podlegajacego zahartowaniu powierzchniowemu, umiesz¬ cza sie go pomiedzy czesciami 11,12 grzej¬ nika indukcyjnego uwidocznionymi na fig. 2, po czym doprowadza sie energie ciepl¬ na zwykle z maksymalna szybkoscia, jaka moze byc zastosowana. Po zakonczeniu o- kresu nagrzewania wylacza sie prad elek¬ tryczny i uskutecznia sie chlodzenie przed¬ miotu czynnikiem chlodzacym, doprowa¬ dzanym przez otwory w powierzchni grzej¬ nika na powierzchnie czopa ogrzanego w powyzszy sposób. Przy obróbce czopów o srednicy wynoszacej do 76,2 mm okres na¬ grzewania wynosi zwykle 2 — 7 sekund.Jezeli jako czynnika chlodzacego uzywa sie wody, to korzystnie jest, aby tempe¬ ratura wody chlodzacej wynosila 21 — 32°C, przy czym wode nalezy doprowa¬ dzac pod odpowiednim cisnieniem, które, jak wykazaly doswiadczenia, powinno byc równe w przewodzie zasilajacym w przy¬ blizeniu 4,5 atm.Aczkolwiek cisnienie wody chlodzacej bedzie oczywiscie zmienialo sie w zalez¬ nosci od rodzaju samego zabiegu ochladza¬ nia, rozmiarów i ksztaltu obrabianego przedmiotu, konstrukcji i ksztaltu grzejni¬ ka oraz innych warunków dzialania urza¬ dzenia ochladzajacego, to jednak doswiad¬ czenia wykazaly, ze cisnienie okolo 4 atm w komorze, przylegajacej do otworów grzejnika, zapewnia nalezyte ochladzanie przedmiotu, jezeli srednica tych otworów bedzie wynosila 2,4 mm, a na 1 cm2 po¬ wierzchni grzejnika bedzie umieszczonych 5 — 6 takich otworów. W razie skierowa¬ nia cieczy chlodzacej przez wzmiankowar ne otwory pod dostatecznym cisnieniem wszystkie przypadkowe pecherzyki pary lub gazu, które ewentualnie utworza sie na nagrzanej powierzchni walu, zostana usu¬ niete, przez co uniknie sie ich szkodliwe¬ go dzialania. Przy obróbce walów o sred¬ nicy 76,2 mm chlodzenie takie uskutecz¬ nia sie w ciagu 5 — 7 sekund w zalezno¬ sci od rozmiarów i stopnia nagrzania ob¬ rabianego walu. Jednak glebokosc nagrze¬ wania warstwy przedmiotu zmienia sie nieco w zaleznosci od licznych okoliczno¬ sci, co dziala w znacznym stopniu na ilosc ciepla, która musi byc usunieta przez o- chladzanie, wskutek czego zmienia sie równiez ilosc uzytego czynnika chlodzace¬ go oraz dlugosc okresu ochladzania.Czesto pozadane jest przerwanie zabie¬ gu chlodzenia w pewnej chwili w celu wy¬ zyskania przez to korzysci mozliwego za¬ biegu pózniejszego wyzarzania, jezeli nie cala ilosc ciepla zostaje usunieta od razu.W ten sposób osiaga sie czesto znacznie lepsze wlasciwosci fizyczne wyrobu. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Urzadzenie do powierzchniowego hartowania przedmiotów, znamienne tym, ze posiada grzejnik indukcyjny (11, 12), samoczynny przelacznik okresowy (M), który przerywa doplyw pradu do grzejni¬ ka po uplywie pewnego z góry okreslone¬ go czasu, oraz urzadzenie do ochladzania (48, 49 i 43).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, zna¬ mienne tym, ze posiada zawór (43), u- mieszczony w przewodzie (77) do czynni¬ ka chlodzacego, oraz rozrzadzajace ten za¬ wór elektromagnesy (42, 44), których dzialanie jest odpowiednio wymierzone pod wzgledem czasu oraz jest uzgodnio¬ ne z dzialaniem samoczynnego przelaczni- — 9 —ka okresowego (M), rozrzadzajacego do¬ plyw pradu nagrzewajacego, w taki spo¬ sób, iz zawór ten jest otwierany w celu doprowadzenia czynnika chlodzacego sci¬ sle lub w przyblizeniu w chwili zakoncze¬ nia okresu nagrzewania i pozostaje otwar¬ tym w ciagu z góry okreslonego okresu czasu, po czym zostaje zamkniety w celu przerwania doplywu czynnika chlodzace¬ go.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, zna¬ mienne tym, ze grzejnik indukcyjny (11, 12) jest polaczony przez transformator (H, 15) ze zródlem (22) pradu o wiel¬ kiej czestotliwosci, przy czym samoczyn¬ ny przelacznik okresowy (M) powoduje wlaczanie i wylaczanie grzejnika na po¬ czatku wzglednie w koncu okresu nagrze¬ wania.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 — 3, znamienne tym, ze przelacznik okresowy (M) jest zaopatrzony w tarcze (SU), na¬ pedzana silnikiem elektrycznym (33), o- raz ramie kontaktowe (39), wspóldziala¬ jace z kontaktami (B, C, D, E i F).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 2 — 3, znamienne tym, ze w obwód elektryczny pomiedzy zródlo (22) pradu i transforma¬ tor wlaczony jest wylacznik glówny (35), otwierany za pomoca tarczy (3U), sluza¬ cej do regulowania dlugosci okresu na¬ grzewania, po uplywie z góry okreslonego czasu, przy czym wylacznik (35) jest sprzezony z wylacznikiem (36), rozrza¬ dzajacym silnik (33), w taki sposób, ze gdy wylacznik glówny (35) zostaje za¬ mkniety, to zamkniety zostaje równiez wy¬ lacznik (36) silnika (33) w celu urucho¬ mienia tarczy (3k) jednoczesnie z rozpo¬ czeciem okresu nagrzewania. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, zna¬ mienne tym, ze kontakt (B), z którym wspóldziala ramie kontaktowe (39) tar¬ czy obrotowej (3U), jest polaczony z elek¬ tromagnesem (U6), który w razie wzbu¬ dzenia powoduje wlaczenie opornika (28) w obwód wzbudzajacy pradnicy (22) w celu zmniejszenia natezenia pradu, wy¬ twarzanego przez pradnice, przed odlacze¬ niem pradnicy od grzejnika indukcyjnego, a kontakt (D), z którym równiez wspól¬ dziala ramie kontaktowe (39), jest pola¬ czony z elektromagnesem (U8), który po wzbudzeniu powoduje zwarcie opornika (28). The Ohio Crankshaft Company. Zastepca: inz. B. Muller, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 29202 Flgó l ?£? PL