Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 70 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ высокой частоты (ВЭН ТВЧ). Более того, обла- стью наших интересов является поверхностная закалка стальных деталей с глубиной упрочнения порядка h = 1 мм. Вследствие этого эффективная реализация ВЭН ТВЧ в этих условиях возможна на частотах уровня  = 400…440 кГц, посколь- ку при данном факторе глубина проникновения тока в стальные изделия составляет 0,6…0,8 мм. Моделирование технических характеристик ги- бридного металлообрабатывающего оборудова- ния показало, что для обеспечения сравнимого с механическими операциями уровня производи- тельности формообразования необходимо осу- ществлять обработку ВЭН ТВЧ на скоростях по- рядка V и  [50, 100] мм/с. Проведение натурных экспериментов позволило определить диапазон удельных мощностей источника q и ( h, V и ), с ко- торыми требуется производить обработку ВЭН ТВЧ: q и  [1,5; 4,0] · 10 8 Вт/м 2 . В связи с тем, что процесс ВЭН ТВЧ характеризуется большими удельными мощностями, конструкция индукто- ров существенно отличается от традиционных. Конфигурация индукторов достаточно много- образна, но с учетом особенностей реализации высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты в качестве инструмента на операции тер- моупрочнения предпочтительнее использовать плоский индуктор петлевого типа, оснащенного магнитопроводом (рис. 6). Длина магнитопро- вода определяется как формой и размерами об- рабатываемого участка детали, так и требуемой величиной удельной мощности в зоне нагрева. В большинстве своем использование индуктора указанной конструкции обеспечивает локализо- ванный участок нагрева. Габаритные размеры указанного участка зависят как от длины фер- ритового магнитопровода, так и от ширины ак- тивного провода индуктора. Чтобы обеспечить отвод необходимого количества теплоты и избе- жать опасности перегорания активного провода индуктора, необходимо обеспечить толщину его стенок в пределах ì (1...1 4) ,  Так, например,  м – глубина проникновения тока – для меди при частоте тока 440 кГц будет составлять 0,11 мм, тогда для снижения суммарной мощности на индукторе ширина его активного провода долж- на быть минимальной, т. е. составлять 1...2 мм. Длина активного провода индуктора с учетом трудоемкости технологии изготовления, а так- же критерия реализации типовых формообра- зующих движений при поверхностной закалке выполняется порядком 10 мм. Соответственно максимальная площадь зоны активного провода индуктора равна 20 мм 2 . Принимая во внимание, что q и = N ТВЧуст  ТВЧуст / A , где N ТВЧуст – мощность ТВЧ установки;  ТВЧуст – коэффициент полезного действия ТВЧ установ- ки (для генераторов тиристорного типа  ТВЧуст   0,97); A – площадь зоны активного провода индуктора, максимальная мощность генератора токов высокой частоты равна N max = 4,0 · 10 8 Вт/м 2 × × 20 · 10 –6 м 2 /0,97  8,25 кВт. Рис. 6. Эффективная зона нагрева у индукторов различной конструкции при поверхност- ной закалке ТВЧ Fig. 6. Effective heating zone for the various design inductors during surface hardening by high frequency currents