Что лучше, ламповая, транзисторная или лазерная установка для закалки? Что необходимо для организации участка ТВЧ?
Вопросы по выбору Установки ТВЧ
В последнее время очень часто задают вопросы по выбору Установок (генераторов) ТВЧ. Наиболее часто задаваемые вопросы:
1. надёжность транзисторных установок ТВЧ. Не могу сказать за все транзисторные Установки, может быть среди их множества есть очень хорошие образцы, но я с ними пока не знаком. Производители почему-то не спешат показать свои изделия в деле, а если показывают, то обычно в «тепличных» условиях, а не на реальном производстве. На реальном производстве закаливаются детали самых разных размеров, и очень часто в единичных экземплярах. На большинстве видеороликов сразу видно, что закаливаемая деталь установлена с помощью специально выточенных под неё вставок, крепежей. Под такую деталь специально делают красивый индуктор, заранее подбирают режимы работы, чтобы на видеоролике всё выглядело красиво. Порекомендовать какую-либо транзисторную Установку ТВЧ я не могу. При покупке новой ТВЧ будьте внимательны. Обычно покупают новую недорогую малогабаритную транзисторную Установку ТВЧ. Для закалки одного типа детали в серийном производстве, есть большая вероятность, что такая Установка пойдёт- но лучше всего, если её настроит в комплекте с индуктором к этой детали сам производитель этой Установки. Но если у Вас разные типы деталей, разные индуктора, то Вам понадобится постоянная перенастройка этой Установки, лучше всего совместно с производителем, иначе Установка будет выходить из строя. Не надейтесь, что транзисторные ТВЧ идеальны, и работают как вечный двигатель- им тоже необходимо обслуживание и ремонт( обычно выходит из строя выходной элемент, а их в аппарате может быть десяток). Выходной трансформатор на транзисторной ТВЧ так же охлаждается водой, и если у Вас вода не дистиллированная, то со временем накипь забивает трубки, трансформатор перегревается и выходит из строя. Кстати, зачастую схеме водоохлаждения транзисторных ТВЧ не придают особого значения, и делают не правильно, что в общем- то приводит в конце концов к проблемам с перегревом. Индуктора на транзисторную ТВЧ должны обязательно рассчитываться, так как добротность контура индуктор- выходной трансформатор- компенсационный конденсатор очень высокая, и при небольшом отклонении от идеальных значений происходит существенное падение мощности, перегрев выходных транзисторов, и как правило выход из строя. Стоимость комплекта выходных транзисторов ниже стоимости генераторной лампы, но может составлять вместе с ремонтом в одной из очень известных фирм до 75 процентов от стоимости купленной Вами ТВЧ (индукционного нагревателя). Кроме того, программное обеспечение, перепрошивка может обойтись до 50% от стоимости ТВЧ. Так что не так уж дёшево получается стоимость новой транзисторной ТВЧ, учитывая дальнейшие расходы на её эксплуатацию.
Кстати, по опыту эксплуатации транзисторных ТВЧ другими предприятиями (с которыми я работал и которые решились в дополнение к ламповым ТВЧ купить транзисторные ТВЧ), так вот транзисторные ТВЧ ломались достаточно часто, особенно они не любят режим пайки- когда деталь на полной мощности выходит из зоны индуктора, а потом входит обратно. Не все транзисторные ТВЧ адекватно реагируют на изменение индуктивности в индукторе от минимума до максимума. Также не допускается замыкания в индукторе, которые в условиях пайки или закалки иногда происходят. В транзисторных ТВЧ в режиме пайки, когда к разогретым деталям подаётся латунный пруток в качестве припоя, то он по каким-то причинам не разогревается в зоне индуктора ВЧ- излучением (я думаю, это из-за особенностей распределения магнитных и электрических полей), и процесс пайки заходит в тупик- приходится греть пруток температурой от деталей, чего в общем-то не достаточно, в какой-то момент латунный пруток начинает плавиться, причём очень резко, и происходят неконтролируемые вспышки- это взрывается цинк в латунном прутке, процесс пайки превращается в мучение. Поэтому обычно все ответственные детали, буровые коронки, резцы паяют на обычных ламповых ТВЧ- там при вносе латунного прутка в зону индуктора он плавно разогревается и затекает между твердосплавной пластинкой и деталью.
Занимаемся ремонтом Установок ТВЧ по России более 10 лет. Можно сказать, что при правильном обращении и обслуживании ламповые Установки ТВЧ очень надёжны, они более лояльны к выбору индуктора- от одновиткового до многовиткового, от малого до большого диаметра. Вообще, лампы могут работать лет по 10- 30 без замены, если только следить за Установкой, и относиться к ней серьёзно. Кстати, немцы тоже делают ламповые ТВЧ, думаю, что не зря.
Ни один производитель транзисторных установок ТВЧ не даёт полной документации на свои изделия- т.е. схемы вы не увидите никогда, более того, внутри генератора на всех элементах стёрты все опознавательные знаки, т.е. самостоятельный ремонт исключён. Это может, не так страшно, если производитель или сервисный центр находятся в одном городе с Вами, а если за 1000км, 3000км, а если вообще импортный производитель? Рассчитывать на высокую скорость ремонта не приходится, и за вынужденный простой, срыв сроков изготовления заказов, или потерю заказчика никто отвечать не будет.
Если купите транзисторную ТВЧ, ламповые не выбрасывайте- пригодятся. Бывает очень обидно, если оборудование, в которое вложены деньги ломается, да и с ремонтом возникают проблемы- производитель ТВЧ всё равно весь ремонт переложит на Вас, мотивируя это превышением допустимых параметров и доказать что- либо в большинстве случаев невозможно.
2. Какую транзисторную ТВЧ какого производителя можете порекомендовать? Чтобы порекомендовать- в первую очередь надо знать, что это за оборудование, на сколько оно надёжно в реальной работе в реальном цехе. На данный момент мы не работаем ни с одним производителем транзисторного ТВЧ оборудования, поэтому не можем дать рекомендаций. Используем на своих производственных площадях пока только ламповую ТВЧ.
3. что лучше- ламповая или транзисторная ТВЧ? Ламповая ТВЧ потребляет чуть больше электричества, транзисторная чуть меньше, при закалке деталей в любом случае большой ток потребляется только в режиме нагрева. На личном опыте могу сказать, что ламповая ТВЧ марки ВЧГ 2-100/0,066 потребляет за смену (8часов) от 20 кВт до 150 кВт, больше времени уходит на смену деталей, их охлаждение, смену индукторов, чем времени на закалку. И количество потребляемого электричества- это далеко не самое существенное на участке ТВЧ, да и в общем-то это коммерческое направление, которое окупает все расходы.В ламповых и транзисторных ТВЧ разные рабочие частоты, разное распределение токов и возникновение нагрева на поверхности деталей, зачастую индуктор, который подходит для закалки определённой детали на ламповой ТВЧ, не подходит для закалки такой же детали на транзисторной ТВЧ- разогрев детали будет происходить в разных местах (например может быть большая разница в температуре нагрева во впадине и зубе звёздочки, иногда впадина греется значительно сильнее чем зуб, иногда наоборот). На транзисторной ТВЧ если происходит выход за пределы рабочих частот (там частота плавающая и подстраивается автоматически под гистерезис генератор- индуктор- деталь, который кстати изменяется даже во время нагрева детали), тогда генератор резко теряет мощность и прекращается повышение температуры на поверхности детали, автоматическая система слежения старается предохранить генератор от выхода из строя, ограничивая мощность на выходе. Хочется отметить, что очень большое значение во всех случаях имеет индуктор и сама технология разогрева и закалки. КПД ламповой и транзисторной ТВЧ в большей степени зависят именно от индуктора. точнее от цепочки сопряжения: генератор- индуктор- деталь. В моей практике случались ситуации, когда современная широко разрекламированная транзисторная 100 киловаттная ТВЧ не могла разогреть поверхность колеса диаметром 220 мм даже до 550 градусов (при этом ток, потребляемый ТВЧ был в пределах 60… 65 А на фазу, регулятор мощности на максимуме). Всему виной оказалось неправильное построение индуктора, как в прочем и выбор способа закалки такого колеса. В ламповых ТВЧ частота фиксирована, обычно работает с очень широким спектром индукторов, даже если используется специализированный индуктор для нагрева только определённых участков на поверхности детали и даже если сопряжение цепочки генератор- индуктор — деталь далеко от идеального, всегда можно прибавить выходную мощность и нагреть деталь до требуемой температуры. Что выбрать? Однозначного ответа на данный вопрос нет: с одной стороны новая, малогабаритная, но без документации и без возможности самостоятельного ремонта транзисторная ТВЧ (ремонт только в специализированном дорогом дилерском сервисе), с другой стороны- проверенная , но габаритная ламповая с документацией и возможностью самостоятельного ремонта. Выбор остаётся за Вами.
4. стоимость участка ТВЧ? В любом случае это достаточно большие вложения, они не ограничатся только покупкой ламповой или транзисторной ТВЧ. Для охлаждения ТВЧ Вам необходима будет чистая холодная вода, желательно без примесей солей, или дистилированная. Циркуляция этой воды должна осуществляться насосом подходящей мощности в закрытой системе с баками или чиллером, кроме того циркуляция должна быть правильно организована и разведена. Для всего процесса закалки понадобятся баки под закалку деталей на воду, на масло, в более продвинутых технологиях- закалка на различные растворы солей, закалка в потоке воздуха. Должна быть организована хорошая вентиляция из зоны индуктора и из зоны баков охлаждения. Необходима градирня для охлаждения жидкостей под закалку. Необходимы индуктора различных диаметров, профилей и сечений. Необходимы механизмы для закалки валов в автоматическом или полуавтоматическом режиме. необходимы средства измерения и контроля твёрдости. Но самое главное во всём процессе- это человеческий фактор. Закалка- процесс творческий, два разных термиста закалят одну и ту же деталь по- разному, у кого- то получается, у кого-то нет. Нужен технолог, который может определить как закалить данную деталь, расписать на неё весь тех. процесс. Очень важен правильный выбор технологии и режимов закалки- иногда при неправильном выборе случаются ситуации, когда деталь в процессе эксплуатации начинает постепенно разрушаться. Например, колёса крановые- в интернете можно найти информацию, где предприятие, которое занимается закалкой крановых колёс объёмным способом, категорически отвергает способ закалки на ТВЧ, так как им встречались колёса, закаленные на ТВЧ, в процессе эксплуатации которых закаленная дорожка качения отслаивалась от основного металла. Такая ситуация прямо указывает на элементарное несоблюдение технологии закалки или её выбор (такое может произойти только при закалке сканирующим способом, когда массивная деталь проходит рядом с индуктором на сравнительно большой скорости, при этом разогревается очень малый участок и на небольшую глубину). Отслаивание в данном случае происходит из-за того, что закаленный слой очень тонок и к тому же не произведён отпуск для измельчения структуры закаленного слоя, в результате чего очень резко меняется твёрдость в зависимости от глубины закалки. В процессе эксплуатации такие колёса (диаметром от 400 мм и более) испытывают большие нагрузки, которые необходимо обязательно учитывать и прокаливать деталь равномерно и на максимальную глубину прокалки( с равномерным снижением твёрдости от поверхности колеса к его центру), которая зависит от марки стали. Необходим обязательный отпуск колёс. При соблюдении этой технологии на поверхности качения и ребордах можно получить значительно бОльшую твёрдость, чем при закалке в объёмной печи. При нагреве в объёмной печи деталь разогревается полностью, но равномерно охладить (закалить) её проблематично, так как из-за разницы масс тела и реборд происходит разная скорость охлаждения и появляется опасность отторжения реборд, поэтому калить приходится на различные растворы, которые охлаждают деталь более медленно, при этом получить высокую твёрдость не получается.
5. Закалка деталей лазером.
Трудно сказать, насколько данный способ жизнеспособен, так как упрочнение слоя происходит на глубину в несколько микрон. Под нагрузкой этот слой неизбежно трескается, отслаивается или вдавливается в мягкие слои при первых же серьёзных нагрузках. Назовём это декоративной закалкой.
Обслуживание
Установки ТВЧ как правило находятся в цехе механической обработки, где работает множество станков, в воздухе витает токопроводящая пыль. При охлаждении разогретой детали в масле или воде выделяется копоть и пар, которые также витают в воздухе. Всё это постепенно осаждается на токопроводящие части установок и приводит к пробою. На водоохлаждаемых частях осаживаются частицы накипи и внутренний диаметр охлаждаемх трубок уменьшается. Поэтому все установки требуют проведения профилактических работ каждый месяц. Описание необходимых работ и сроки их проведения есть в эксплуатационной документации.
Техника безопасности.
Обслуживание и ремонт Установок ТВЧ может производиться только специально обученным персоналом с соответствующей группой допуска. В ламповой Установке ТВЧ напряжение 380 в преобразуется в 10000 в, т.е. необходима особая осторожность при проведении всех работ. Схема Установки содержит множество индуктивностей и ёмкостей, которые необходимо обязательно проверять на отсутствие заряда. Помните, что одно неверное действие может повлечь за собой серьёзные последствия.
+7 (8332) 78-90-56 , +7-953-944-51-55 Кировская обл.. г. Киров, ул. Производственная-29/6 . Почта: Е-mail: zakalka43@yandex.ru Организация Участка термообработки, выбор способа закалки, ошибки при закалке некоторых деталей.

Организация Участка ТВЧ:
1. Нужна Установка ТВЧ, которая бы стабильно работала в различных условиях, с различными индукторами.
2. Система охлаждения Установки ТВЧ с баками и коллекторами (подающим и сливным)
3. Система охлаждения деталей. Охлаждение деталей в воде. Охлаждение деталей в масле . Градирня . Насосы подачи воды
4. Изготовление индукторов, участок по сварке индукторов, сварщик.
5. Разработка технологий закалки- в зависимости от этого- разработка формы и изготовление индуктора
6. Механизмы для закалки валов, механизмы для закалки массивных звёздочек, шестерён и других деталей
7. Печь для отпуска, печь для закалки
8. Твердомер для контроля твёрдости закаленной поверхности
9. Кран- балки для перемещения и погрузки- разгрузки тяжёлых деталей.
10. Персонал:
a. Термист
b. Технолог
c. Дополнительно: электрик, совмещающий функцию сантехника, сварщик, а также люди, отвечающие за контроль прихода- ухода деталей, контроль ОТК, расчеты стоимости закалки деталей, бухгалтерский учёт.
11. Поддержка оборудования (высокочастотного, электрического, механического, водонапорного) в исправном техническом состоянии.
Пожалуй, самое необходимое- это специалист, который будет «тащить» весь этот участок на себе, будет развивать его, внедрять новые решения, решать все проблемы на производстве. Не редки случаи, когда на предприятие покупается новое оборудование всем комплектом, кое- как его запускают, но потом оказывается, что специалистов, которые могут работать на данном оборудовании или в данных условиях найти не возможно, и оборудование простаивает без работы, предприятие по- прежнему пользуется услугами по закалке у сторонних организаций или закаливает кое- как по старинке. Если у Вас небольшое количество деталей, то лучше их закаливать на сторонних предприятиях, но если у Вас производство развивается, увеличивается, то отсутствие полноценной «термички» станет камнем предкновения перед дальнейшим развитием. Если Вы решили организовать у себя на производстве Участок по закалке деталей, просчитайте для начала его рентабельность в Ваших условиях работы, оцените, сможете ли Вы найти специалиста, или есть ещё вариант- нанять специалистов, которые смогут построить весь Участок на Вашей территории, если всё это не пугает, тогда Вам необходимо определиться, какие детали у Вас будут закаливаться, их массо- габаритные показатели, марки стали, затем найти специалистов, которые будут делать Вам Участок по закалке, и совместно с ними определиться с выбором оборудования.
Очень важно правильно выбрать способ закалки детали и технологию закалки, чтобы глубина закалки соответствовала требованиям чертежа. В интернете есть масса видеороликов с закалкой деталей, выполненных абсолютно неправильно. Кроме того, удивляет, что кто-то реально верит в плазменную или лазерную закалку: что от неё можно ожидать? Там поверхностный слой упрочняется на несколько десятых долей миллиметра, под которым остаётся сырой металл. Когда закаленная таким способом деталь начинает работать, то под нагрузкой такой закаленный слой банально проваливается в мягкое тело детали, растрескивается и отслаивается. Подобное происходит даже на ТВЧ, если закаливать тяжело нагруженные детали на небольшую глубину, например, закалка массивных шестерён по- зубно или крановых колёс, роликов способом сканированная закалка, когда индуктор со спреером проходит относительно детали сравнительно быстро, не обеспечивая необходимую глубину закалки и прочность, в результате чего также происходит отслоение и растрескивание поверхностного слоя. Из- за таких случаев иногда формируется неправильное отношение к ТВЧ закалке- некоторые фирмы утверждают, что на ТВЧ крановые колёса невозможно качественно закалить, и необоснованно принижают качество закалки на ТВЧ.
В ИДЕАЛЕ ЗАКАЛЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, ОСОБЕННО НАГРУЖЕННАЯ, ДОЛЖНА ИМЕТЬ ПЛАВНЫЙ ПЕРЕХОД ОТ МАКСИМАЛЬНОЙ ТВЁРДОСТИ (ЗАДАННОЙ ПО ЧЕРТЕЖУ) К МИНИМАЛЬНОЙ ТВЁРДОСТИ МЕТАЛЛА ДАННОЙ ДЕТАЛИ.
На ТВЧ к счастью можно закалить деталь на любую глубину, на любую твёрдость . я закаливал крановые ролики одноребордные диаметр 200- 250 мм сталь 45 закалка на воду, с глубокой прокалкой и плавным спаданием твёрдости в глубь детали, твёрдость на поверхности получилась 57-58 HRC, причём без опасности обрыва реборд. Было решено оставить твёрдость на поверхности в пределах 43-47 HRC, поэтому сделали отпуск. Под такие ролики был сделан новый индуктор и спреер, способ нагрева- вкруговую с вращением ролика, ни в коем случае не сканированная закалка- после неё остаётся небольшая зона с нулевой твёрдостью закалки, когда деталь, сделав круг относительно индуктора заходит закаленной областью снова в область индуктора, в районе которого в зависимости от ширины индуктора имеется область с высокой температурой закалки, и получается, что с одной стороны индуктора деталь закаливается, а с другой закаленная в начале поверхность отпускается.
Закаливаем валики цепи. Сталь 60С2, диаметр валиков обычно 14…. 20 мм, длина 85…..150 мм, нагрев на ТВЧ (прокалка насквозь, объёмно), все валики нагреваются до определённой температуры за одинаковое время (полуавтоматический режим с использованием реле времени, поэтому повторяемость достаточно высокая), закалка на масло. Отпуск в печи.
Закаливаем звёздочки и шестерни любых диаметров. Массивные звёздочки и шестерни закаливаем по зубу и по впадине, также используется полуавтоматический режим с высокой повторяемостью, используются спрееры с электромагнитными клапанами подачи воды
ферромагнетики
Все индукторы на нашем Участке собственного производства. Обычные круглые, специальные профили, индукторы с ферромагнетиками. В процессе закалки редко используем индукторы с ферромагнетиками или ферритами. Да, они повышают КПД, деталь нагревается быстрее, но долго держать ферромагнетики возле разогретого металла нельзя- происходит перегрев и разрушение ферритов. В большинстве случаев необходимо разогревать металл до высоких температур и выдерживать в таком состоянии для необходимой прокалки вглубь, поэтому ферромагнетики у нас не прижились.

В данное время продаём готовый Участок термообработки. В составе: ламповый генератор ТВЧ, система охлаждения к нему, система охлаждения деталей, можем скомпоновать всё необходимое до мелочей, всё это на основе собственного опыта, опробованных технологий закалки и собственного действующего Участка термообработки. Полное техническое сопровождение, комплект индукторов для закалки различных деталей. Поставим под ключ, запустим, обучим персонал. Генератор ТВЧ можем поменять на транзисторный от проверенного китайского производителя. С нашей технической поддержкой у Вас никогда не возникнет проблем в возможностях закалки той или иной детали, оборудование у Вас не будет простаивать мёртвым грузом, а будет постоянно работать, принося прибыль. Вы сможете брать заказы на изготовление новых деталей, осваивать новые направления в работе. Очень вероятно, что наше оборудование поднимет Вашу компанию на новый уровень производства,
Данная статья будет время от времени дополняться. Если у Вас возникают вопросы, вы можете задать их по электронной почте или по телефону
+7 (8332) 78-90-56 , +7-922-668-90-56 Кировская обл.. г. Киров, ул. Производственная-29/6 . Почта: Е-mail: zakalka43@yandex.ru