May 2010
·
350 Reads
The results of the technological investigation for hardening of large traversing wheels for mining-metallurgical equipment are presented in this paper. The details' dimensions are: diameter 630-2050 mm, traversing part width (height) 180-190 mm, hardened area of the working surface 6023-21532 cm 2 , weight 380-3400 kg. They were made of steel GS 42CrMo49(Q+T), DIN-EN 10290, and they should meet the requirements about hardness of the working surfaces of 50+4 HRC with hardened layer depth (up to 40 HRC) – 18+4 mm. The test quenching is realized in simultaneously using of low frequency generator, inductor with consumed power about 200 kW and air-gas burners (propane-butane). The heating was made on the installation with vertical rotation axis in simultaneously power impact on the whole heated working surface. For the wheel with diameter 2050 mm it was carried out by the especially designed inductor and 12 air-gas burners. The temperature 880 o C was reached on the periphery after heating in about 50 min. After that the detail was transported and immersed into a bath with 25% water solution of polymer ZAKALIN-B. For reaching the temperature 180-200 o C on the working surfaces it was cooled for about 8 min. The periphery hardness, measured by EQUTIP 2, was 56-57 HRC. The following tempering was carried out. On the test sample the control of the hardness in depth was made along the 7 directions. It shows that the surface hardness is 52-50 HRC; the hardness in 15mm depth is 49-41 HRC, in 20mm depth -46-36 HRC and in 25mm depth -41-34 HRC. The investigated method allows the high efficiency of the induction heating to be combined with the large power of the gas-flame heating for reaching the effect of the surface hardening in depth and satisfying the quality requirements. 1. Увод Обемното и повърхностно закаляване са класически технологии за уякчаване на детайли от общото, специално и тежко машиностроене [1]. Нагряването на целия или определена част от обема става чрез пещно, индукционно или газо-пламъчно нагряване. Тези методи са приложими за голямогабаритни изделия, наред с използването на лазерно, електронно-лъчево, дъго-плазмено, електросъпротивително и др. методи на въздействие за детайли, чиито уякчаеми обеми са по-малки [2,3]. Относително най-голям коефициент на полезно действие предлага метода на индукционно нагряване [4], при който могат да се постигнат резултати, отговарящи на техническите изисквания при рационална и икономична конструкция на индуктори и охлаждащи устройства [5,6]. Ефективността на метода се отнася за мощности не по-големи от 200-300 kW. В този диапазон са конструирани и се използват съвременни тиристорни и транзисторни честотни преобразуватели [6]. По принцип за тези мощности се прилагат ниски и средни честоти (1-10 kHz) [3]. При нагряването на относително малки обеми за нуждите на повърхностното закаляване тези честоти и мощности са приложими. За голямогабаритни детайли от тип "колело-ходово" с изискване за уякчени слоеве с дълбочина от повърхността над 10 mm, възможностите на индукционното нагряване се ограничават от нeдостатъчната мощност. Опитът ни в последните години показа възможност за реално приложение на газо-пламъчно нагряване за уякчаване по периферията чрез дълбочинно нагряване на детайли с диаметър до 1500 mm. Дълбочината на нагрявание и уякчения слой се регулират посредством реализираната мощност (от порядъка на 300 kW), времето на нагряване и параметрите на охлаждане [7,8,9]. Недостатък на технологията за пламъчно нагряване е голямото разсейване на топлинната мощност на горелките от нагряване на въздушната среда, при което коефициента на полезно действие е значително по-малък от 50%. Целта на настоящата работа е да се изследва и експериментира технологичен вариант на комбинирано (съвместно) индукционно и газо-пламъчно нагряване с локално изолиране на нагревните повърхности чрез ограничаване топлообмена с околната среда. Това се налага за постигане на техническите изисквания към големи ходови колела с диаметър до 2500 mm и маса до 4000 kg. Детайли с подобни габарити се прилагат в тежкото машиностроене при задвижвания и изпълнителни механизми за минно обогатително, геоложко, металургично и друго подобно предназначение.