Термообработка металла в условиях предприятий малого бизнеса
Занимаясь изготовлением термического оборудования вот уже 12 лет наш отдел перспективных разработок сделал вывод, что малый бизнес в металлообработке, как и во многих отраслях, стоит особняком от предприятий ВПК. Получая всестороннюю поддержку крупные машиностроительные комплексы имеют возможность заменить устаревшее оборудование на новое, приобрести инновационные разработки, осуществить техническое перевооружение производства. Аналогично дело обстоит и с оснащением термических цехов, куда после определенных деяний (тендера и т.д.) поступает специализированное оборудование, соответствующее перерабатываемым объемам, номенклатуры выпускаемой продукции, технологическим операциям.
Но что же делать частному предпринимателю, если он занимается производством таких нужных элементов медицинских аппаратов, метизов, пружинных деталей для авто, а то и производством фрез для культиваторов и мотоблоков. Тут нужно определиться с технологическим процессом или хотя бы с технологическими операциями и необходимым оборудованием для термообработки. Один из путей – обратиться частному предпринимателю на завод. Однако, это очень не удобно, часто такое предприятие режимное, нужно найти хороших знакомых, а их может и не быть. Купить высокопроизводительное оборудование как на заводе – накладно, нужны еще и специалисты. Попытаться оформить проведение термообработки деталей на предприятии ВПК - тоже дорого, так как тут всплывают накладные расходы завода, тоже немаленькие. Так что же все таки делать?
Наше предприятие, проанализировав создавшуюся ситуацию на рынке оборудования для частного бизнеса, разработало и начало изготовление нескольких образцов термических печей для обработки металлов в условиях малого предпринимательства.
Это камерные печи с газоплотным корпусом, шахтные печи с защитной контролируемой атмосферой, закалочно – отпускной агрегат предназначенный для нагрева под закалку – закалка в масле – промывка – высокий отпуск. Это оборудование предназначено для термической обработки сталей с высоким содержанием углерода, легированных сталей.
В целом ряде процессов нагрев в воздушной атмосфере является нежелательным или даже недопустимым. Так как при отжиге, нормализации, закалке и отпуске стальные изделия в результате взаимодействия находящегося в печи воздуха со сталью наблюдается окисление, а у средне- и высоко- углеродистых сталей так же и обезуглероживание их поверхности.
Окисление металла вызывает его угар, портит поверхность (что крайне нежелательно), особенно если нагрев является конечной операцией и часто мешает конечной обработке, поэтому приходится прибегать к травлению металла после термической операции в травильных ваннах, растворять образовавшиеся на поверхности окислы кислотами. Травление металлов является дорогой и вредной операцией, кроме того при этом переходит в раствор кроме окислов и часть металла.
Обезуглероживание поверхности приводит к уменьшению его сопротивления износу, понижает предел усталости. Для изделий, подвергающихся механической обработке, это безразлично, так как обезуглероженный слой снимается, для других случаев, в частности для тонкостенных деталей, недопустимо. Так как окисление и обезуглероживание зависят от длительности нагрева, то такие операции как отжиг дают большое окисление металла при нагреве в воздушной атмосфере. Окисляются с поверхности при обжиге не только стальные, но и медные, латунные, бронзовые изделия, а так же изделия из медно-никелевых сплавов. Защита поверхности изделий от окисления необходима при пайке медью и серебром. Ряд высокотемпературных материалов настолько быстро окисляются при нагреве что обработка или использование возможно только при условии защиты от окисления.
Для того, чтобы защитить поверхность металла от окисления и от обезуглероживания, нагрев производится в специальной защитной атмосфере – светлый или чистый нагрев металла. При светлом нагреве поверхность металла остается полностью не окисленной, при чистом (полусветлом) допускается небольшое окисление поверхности – она приобретает более темный цвет. В обоих случаях, как нагрев так и остывание изделия должно производиться в защитной атмосфере, т.е в герметичном пространстве. Это легче всего выполнить в электрической печи. Идеальным является использование при нагреве в качестве защитной инертные (нейтральные ) атмосферы из аргона, гелия или азота. Однако эти газы дороги и их применение возможно лишь при условии весьма тщательной очистки их от кислорода и водяных паров. Кислород, водяные пары, углекислота и сернистый ангидрид – весьма энергично действуют на сталь окисляющими факторами. Кроме того, кислород, углекислота и водород могут вызывать обезуглероживание. Во всех защитных атмосферах должно быть обеспечено полное отсутствие свободного кислорода. Окисление происходит также при выходе из печи, при переносе в закалочный бак.
Электрические печи для светлого отжига в защитной атмосфере выполняются самыми различными по конструкции.
Наиболее приемлемыми камерными печами для светлой термообработки являются печи с газоплотным корпусом, внутри которого размещена камера нагрева в котором обрабатывается садка. Перед началом термообработки происходит продувка корпуса и камеры нагрева защитным газом, затем подается порция нейтрального защитного газа при небольшом избыточном давлении которое поддерживается внутри печи во время всего режима термообработки. После выдержки садки внутри печи подается очередная порция защитного газа при более высоком избыточном давлении, которая вытесняет разогревшуюся печную атмосферу на более холодную, при этом происходит остывание садки до температуры 80оС при которой открывается дверца герметичного корпуса и извлекается садка. ООО "Тула- Терм" производит небольшую камерную печь такого типа с обозначением СНЗ.
Если детали, требующие термообработку, имеют форму вала, шпильки, оси, протяжки, то их термическая обработка должна происходить в шахтных печах, где максимально сведены на нет поводки при нагреве.
Шахтная печь с защитной атмосферой типа СШЗ имеет сварной газоплотный кожух, в котором заключена огнеупорная и теплоизоляционная кладка. В печах, разработанных ООО "Тула-Терм", вместо футеровки используется легкая волокнистая теплоизоляция в совокупности с листами жаропрочной стали. И корпус печи выполнен двойным для организации в нем протока воды для охлаждения. При температурах до 1000 оС применены кабельные нагреватели типа КН в защитных оболочках, предохраняющих нихромовую проволоку от воздействия газов защитной атмосферы печи. Применение печного вентилятора позволяет производить высокоэффективный конвекционный нагрев при низких отпускных температурах. Крышка печи поднимается вверх и в сторону, привод электромеханический. При опускании крышки ее наружная выступающая часть заходит в песочный затвор и тем самым осуществляется герметизация печи. Дополнительно в печи организован гидравлический затвор с винтовыми прижимами.
Закалочно - отпускной агрегат представлен шахтной печью, внутри которой размещена сквозная жаропрочная реторта с подводом вовнутрь защитной атмосферы. Садка с деталями размещена на подвижном штоке. Нижний торец реторты опущен в закалочный масляный бак. При подаче защитной атмосферы при незначительном избыточном давлении, кислород воздуха вытесняется из реторты. Термообработка ведется в атмосфере защитного газа, и после выдержки садки при температуре нагрева под закалку, шток размыкается с держателем, садка в корзине падает в масло. После остывания садки она вынимается из масляного бака, промывается и помещается в отпускную печь. Все элементы закалочного комплекса разработаны и изготовлены в нашем предприятии.
Стоимость вышеперечисленного оборудования незначительна, соответствует возможностям малого бизнеса.
Заместитель директора по производству ООО "ТУЛА-ТЕРМ" (с 2008 по 2020 г.)
Ковалёв Юрий Львович
© 2008 - 2024 «Тула-Терм»
