?
«ВМС»металлообработка
и инструмент
Время в Москве: --:--[email protected]
ул. Электродная, д. 9, стр. 2
Главная » Услуги » Закалка ТВЧ

Закалка ТВЧ

Закалка ТВЧ — поверхностное упрочнение стали нагревом токами высокой частоты. Индуктор за секунды разогревает тонкий поверхностный слой детали, после чего он мгновенно охлаждается спрейером. В результате рабочая поверхность получает высокую твёрдость и износостойкость, а сердцевина остаётся вязкой и прочной. «ВМС» выполняет закалку ТВЧ валов, осей, шестерён, звёздочек, пальцев, направляющих и других деталей — как в составе полного цикла изготовления, так и на детали заказчика.

закалка шеек валов, закалка зубьев шестерён и звёздочек, закалка направляющих, закалка отверстий, сквозная закалка мелких деталей, последовательная и одновременная закалка, отпуск после ТВЧ

Индукционная установка для закалки ТВЧ

Принцип метода

Переменный ток высокой частоты, проходя через медный индуктор, создаёт вокруг него электромагнитное поле. Поле наводит в металле детали вихревые токи, которые концентрируются у поверхности — это так называемый скин-эффект. Чем выше частота, тем тоньше нагреваемый слой. За несколько секунд поверхность разогревается до температуры закалки, тогда как глубинные слои остаются холодными. Сразу после нагрева на поверхность подаётся охлаждающая жидкость, и в слое образуется твёрдый мартенсит.

Главное отличие от объёмной закалки в печи — локальность и скорость. Деталь греется не целиком, а только там, где это нужно, и не успевает существенно деформироваться. Время нагрева исчисляется секундами, окисление поверхности минимально, поэтому после ТВЧ часто достаточно лёгкой шлифовки, а иногда деталь и вовсе идёт в работу без доработки.

Преимущества закалки ТВЧ

Закалённый вал

Твёрдая поверхность и вязкая сердцевина

Деталь хорошо сопротивляется износу и одновременно выдерживает удары и изгибающие нагрузки без хрупкого разрушения.

Деталь с локальной закалкой

Упрочнение только нужных зон

Закаливаем шейки, зубья, кулачки, оставляя мягкими резьбу, шпоночные пазы и места под последующую обработку.

Контроль геометрии

Минимальное коробление

Короткий локальный нагрев почти не влияет на геометрию, что сокращает припуски на шлифовку и правку.

Кроме того, закалка ТВЧ повышает усталостную прочность: в поверхностном слое возникают сжимающие напряжения, которые препятствуют зарождению трещин. Поэтому её охотно применяют для валов и осей, работающих под знакопеременной нагрузкой. Высокая производительность метода делает его экономически выгодным для серийных деталей, а отсутствие печной атмосферы — для деталей с чистой поверхностью.

Какие стали подходят для закалки ТВЧ

Для закалки ТВЧ нужна сталь с содержанием углерода не менее 0,35–0,4 %. Низкоуглеродистые стали (Ст3, сталь 10, 20) после индукционного нагрева твёрдости не набирают — для них используют цементацию. Лучшие результаты показывают среднеуглеродистые конструкционные стали и стали пониженной прокаливаемости, специально разработанные для поверхностной закалки.

Марка сталиТиповые деталиТвёрдость поверхностиГлубина слоя
Сталь 45Валы, оси, пальцы, шестерни48–56 HRC1,5–4 мм
40ХВалы редукторов, шлицевые валы, звёздочки48–54 HRC1,5–4 мм
40ХН, 40ХН2МАТяжелонагруженные валы, шпиндели48–54 HRC2–5 мм
50, 50ГЗубчатые колёса, ролики, катки52–58 HRC1,5–4 мм
55ПП, 60ППШестерни малого и среднего модуля56–62 HRC1–2,5 мм
9ХС, ШХ15Ролики, кулачки, направляющие58–63 HRC1–3 мм
Чугун СЧ, ВЧНаправляющие станин, гильзы45–55 HRC1–3 мм
Важно. Если на чертеже указана сталь 20 или Ст3 и требуется твёрдость поверхности выше 45 HRC, закалка ТВЧ не подойдёт. Мы предложим либо замену материала на сталь 45 или 40Х, либо цементацию с последующей закалкой.

Что мы закаливаем

Валы и оси

Наиболее частый заказ — закалка посадочных шеек под подшипники, уплотнения и шестерни. Закаливаем как отдельные шейки, так и вал по всей длине методом последовательной закалки: индуктор движется вдоль вала, за ним следует спрейер. Для шлицевых валов подбираем индуктор так, чтобы шлицы прогревались равномерно по профилю. Длинные валы закаливаем в центрах с вращением, что минимизирует биение.

Шестерни и звёздочки

Зубчатые венцы закаливаем одновременно по всему периметру кольцевым индуктором либо позубно — для крупных модулей. Задача — получить твёрдый слой по профилю зуба и во впадине, не перекалив вершину. Для звёздочек цепных передач закалка ТВЧ — стандартный способ многократно увеличить ресурс.

Направляющие, ролики, пальцы, втулки

Направляющие станков и линейных модулей закаливаем последовательно по длине. Ролики, пальцы, оси шарниров — по наружной поверхности. Внутренние поверхности втулок и отверстий закаливаем специальными внутренними индукторами, если диаметр отверстия это позволяет.

до 62HRC — твёрдость поверхности после закалки ТВЧ
0,8–5мм — регулируемая глубина закалённого слоя
до 1500мм — длина валов при последовательной закалке
секунды— время нагрева, отсюда минимальные деформации

Этапы работы

1

Изучение чертежа

Определяем зоны закалки, требуемую твёрдость и глубину слоя, проверяем марку стали и её пригодность для ТВЧ.

2

Подбор индуктора

Выбираем или изготавливаем индуктор под форму и диаметр поверхности, настраиваем зазор и спрейер.

3

Настройка режима

Задаём мощность, время нагрева и скорость перемещения. Для партии сначала закаливаем пробную деталь и проверяем результат.

4

Закалка

Выполняем нагрев и охлаждение по отработанному режиму, контролируя стабильность от детали к детали.

5

Отпуск

Проводим низкий отпуск для снятия закалочных напряжений — в печи или повторным индукционным нагревом.

6

Контроль и доработка

Замеряем твёрдость, проверяем биение, при необходимости правим и шлифуем закалённые поверхности.

Подготовка деталей к закалке ТВЧ

Результат закалки во многом зависит от того, как подготовлена деталь. Лучше всего ТВЧ ложится на сталь в улучшенном или нормализованном состоянии: мелкозернистая однородная структура закаливается равномерно, без мягких пятен. Поэтому для ответственных деталей мы рекомендуем схему «улучшение — механическая обработка — закалка ТВЧ — шлифование».

Поверхность под закалку должна быть чистой, без масла, ржавчины и заусенцев. Острые кромки, края отверстий и шпоночных пазов перегреваются быстрее основной поверхности, и в этих местах возможны трещины. Если на закаливаемой шейке есть отверстие или паз, мы либо защищаем его медной вставкой, либо скругляем кромки, либо смещаем границу закалённой зоны. Припуск под шлифование после ТВЧ обычно составляет 0,2–0,4 мм на диаметр.

Контроль качества после закалки

Каждую партию после закалки ТВЧ проверяем по нескольким параметрам. Твёрдость поверхности измеряем по Роквеллу непосредственно на детали, в нескольких точках по длине и окружности закалённой зоны, — так выявляются мягкие пятна и непрокалённые участки. Глубину слоя контролируем на пробной детали или образце-свидетеле из той же стали: его разрезают, травят и замеряют твёрдость по сечению. Для валов проверяем биение в центрах, для шестерён — равномерность закалки по профилю зуба. Поверхность осматриваем на отсутствие трещин и прижогов. По запросу результаты замеров оформляем протоколом для каждой партии.

ТВЧ в полном цикле изготовления

Закалка ТВЧ редко бывает самостоятельной операцией. Обычно это звено в цепочке: заготовку точат на токарном участке, нарезают шлицы и пазы на фрезерном, затем закаливают ТВЧ и выводят посадочные размеры на шлифовальных станках. Выполняя весь маршрут на одном производстве, мы контролируем каждую операцию и гарантируем, что готовая деталь соответствует чертежу. Именно так изготавливаются валы, шестерни и звёздочки в разделе запасных частей.

Детали сторонних производителей также принимаем на закалку. Для расчёта нужна марка стали, чертёж или эскиз с указанием зон закалки, требуемая твёрдость, глубина слоя и количество деталей.

Вопросы и ответы

Чем закалка ТВЧ лучше обычной закалки в печи?

Она упрочняет только поверхность и только нужные зоны, оставляя сердцевину вязкой. Деформация меньше, окалины почти нет, процесс быстрее. Обычная закалка нужна, когда твёрдость требуется по всему сечению.

Можно ли закалить ТВЧ деталь из стали 20?

Нет, такая сталь содержит слишком мало углерода и не набирает твёрдость. Для неё применяют цементацию с последующей закалкой, или изготавливают деталь из стали 45 или 40Х.

Какую глубину слоя можно получить?

Как правило, от 0,8 до 5 мм. Глубина зависит от частоты тока, мощности, времени нагрева и диаметра детали. Мы подберём режим под нагрузку и последующую шлифовку.

Поведёт ли вал после закалки?

Деформация при ТВЧ минимальна, но на длинных тонких валах возможно биение в десятые доли миллиметра. Его устраняем правкой и шлифованием.

Закаливаете ли вы единичные детали?

Да. Для единичных деталей используем имеющиеся индукторы подходящего размера, поэтому изготовление специальной оснастки обычно не требуется.

Можно ли закалить внутреннее отверстие втулки?

Да, если диаметр отверстия позволяет разместить внутренний индуктор. Точную возможность определяем по чертежу.

Отправьте чертёж или фото детали — мы оценим возможность закалки ТВЧ, предложим режим и рассчитаем стоимость. Общие сведения о стоимости работ — на странице цен.

Отправить заявку