Методы нагрева при термической обработке

1k full reads


Мы уже говорили о труднообрабатываемых металлах, в процессе обработки которых происходит взаимодействие между инструментом и заготовкой, что влечет сильную пластическую деформацию и интенсивное трение.
Поэтому термическая обработка стала эффективной альтернативой традиционной обработки этих труднообрабатываемых материалов.


Сегодня тема посвящена методам нагрева при термической обработке труднообрабатываемых металлов.

https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2&isize=eq&iw=600&ih=600&from=tabbar&pos=23&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Ftermist74.ru%2Fassets%2Fimages%2Fhim-term-obrab%2F600x600.jpg
https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2&isize=eq&iw=600&ih=600&from=tabbar&pos=23&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Ftermist74.ru%2Fassets%2Fimages%2Fhim-term-obrab%2F600x600.jpg


Термическая обработка была внедрена для преодоления проблем, связанных со сроком службы инструмента, целостностью поверхности и изменением механических свойств заготовки.

Теоретически, прочность и твердость металла снижается с увеличением температуры. Нагрев металла ниже температуры деформации смягчит и снизит твердость и прочность без значительных изменений в его свойствах после охлаждения до комнатной температуры. Та же самая теория может быть применена ко всем процессам горячей обработки, таким как горячая ковка, горячий изгиб и горячее тиснение.


Методы индукции тепловой энергии в заготовку дают различные характеристики распределения температуры. 

При обработке, как установлено, применяется тепловая индукция с использованием нагревательного змеевика.

Оксиацетиленовое пламя является одним из методов нанесения тепла на заготовку. При микрообработке предпочтительнее использовать концентрированный и небольшой источник тепла, такой как плазма и лазер.

В последние годы плазменная и лазерная обработка стали самыми перспективными методами нагрева в термообработке.

Использование лазерного или плазменного луча лучше с точки зрения контроля распределения тепла. Сфокусированная и ограниченная площадь нагрева и простые в управлении параметры сканирования минимизируют тепловое воздействие на заготовки.

При термической обработке на токарных станках тип источника тепла не оказывает существенного влияния на производительность обработки по сравнению с термическим фрезерованием. В случае токарной обработки площадь нагрева вращается с высокой скоростью и нагревается многократно, как определенное вращение точки через зону фокусировки лазерного или плазменного луча. Температура постепенно повышается, и по ходу резки можно наблюдать меньше изменений температуры. С другой стороны, при термическом фрезеровании источник тепла перемещается вместе с инструментом, и эффективность нагрева в значительной степени зависит от параметров сканирования, расстояния между лазерным лучом и режущим инструментом и размера пятна.

https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2&isize=eq&iw=600&ih=600&from=tabbar&pos=28&rpt=simage&img_url=https%3A%2F%2Fcitadel-bor.ru%2Fupload%2F000%2Fu1%2F2%2F6%2Faside-img.png
https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2&isize=eq&iw=600&ih=600&from=tabbar&pos=28&rpt=simage&img_url=https%3A%2F%2Fcitadel-bor.ru%2Fupload%2F000%2Fu1%2F2%2F6%2Faside-img.png

Область резания нагревается один раз, и теплопроводность и конвекция оказывают значительное влияние на характеристики распределения температуры.
Использование лазерного луча в качестве источника тепла оказывает значительное влияние на характеристики распределения температуры. В целом, луч непрерывных волн с гауссовым распределением является предпочтительным для процесса нагрева.
Заготовка может нагреваться постепенно с меньшим количеством эффектов теплового удара. При использовании импульсного волнового лазера на заготовке многократно происходит нагрев и охлаждение. Эти явления приводят к затвердеванию материала и отрицательно сказываются на производительности обработки. 

Таким образом, важно понимать способ предварительного нагрева и его влияние.
В качестве источников тепла были исследованы различные источники тепла, такие как диодный лазер и эксимерный лазер. 

https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2&isize=eq&iw=600&ih=600&from=tabbar&p=2&pos=100&rpt=simage&img_url=https%3A%2F%2Favatars.mds.yandex.net%2Fget-altay%2F1899727%2F2a0000016adf081433abef4320309691264e%2FXXL
https://yandex.ru/images/search?text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%20%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2&isize=eq&iw=600&ih=600&from=tabbar&p=2&pos=100&rpt=simage&img_url=https%3A%2F%2Favatars.mds.yandex.net%2Fget-altay%2F1899727%2F2a0000016adf081433abef4320309691264e%2FXXL

Лазер имеет длину волны 10,6 мкм и идеально подходит для оптимального поглощения, особенно на керамике, которая широко используется. Однако, он имеет ограничения, когда требуется метод передачи луча с помощью зеркала, а также меньшую гибкость по сравнению с монолитным лазером, использующим волоконно-оптические кабели.

Рассмотрим различные типы источников предварительного нагрева и тепла с различными преимуществами и недостатками. 

  • Лазер - имеет высокую степень концентрации тепла и легкий контроль теплового источника, однако оборудование является дорогостоящим и низкая скорость поглощения на различных материалах.
  • Индукционная катушка -   простота в использовании и имеет высокую производительность подогрева, но вместе с тем, является невозможным на подогреве высокой концентрации и ограниченная подвижность инструмента.
  • Газопламенный источник тепла имеет низкие начальные инвестиционные затраты, но невозможный на подогреве высокой концентрации.
  • Плазма имеет высокую степень концентрации тепла, но невозможно точно контролировать.
  • Электричество - простое оборудование с равномерным распределением тепла, но также невозможно точно контролировать.

Таким образом, чтобы иметь удобную для пользователя машину, где концентрация тепла является приоритетом, рекомендуется использовать лазер, который является самым оптимальным в сравнении с другими источниками лазера.

Я очень надеюсь, что эта статья была полезна для вас и вы получили удовольствие от его прочтения. Ставьте лайк и не забудьте подписаться на канал, если вы этого еще не сделали, чтобы в будущем получать много новой и познавательной информации.