КОНВЕКЦИОННО-ИНДУКЦИОННАЯ СОЛЯНАЯ ПЕЧЬ-ВАННА С РЕКТИФИЦИРУЮЩИМИ УГЛЕГРАФИТОВЫМИ ПОРИСТЫМИ НАГРЕВАТЕЛЯМИ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к химико-термической обработке изделий в жидкой среде при индукционном нагреве и может использоваться на машиностроительных предприятиях.
Известна конвекционно-индукционная соляная печь-ванна для химико-термической обработки изделий, состоящая из керамического тигля с индуктором и средств автоматического контроля, нагрева и регулирования температуры с перемещающимся вертикально металлическим стержнем в верхней части тигля, витки индуктора размещены в нижней части тигля.
Авторское свидетельство №492562, кл. С 21 d 1/46. 1975 г.
Однако известное устройство имеет неравномерное температурное поле в расплаве солей ванны, не обеспечивает полной защиты от окисления, обезуглероживания, обезлегирования изделия в период до введения карбюризаторов в расплав солей, при химико-термической обработке изделий часть карбюризатора расходуется на химико-термическую обработку металлического стержня.
В полезной модели одновременно решатся несколько задач:
1 - снижение расхода карбюризатора, за счет понижения температуры расплава солей и снижения их летучести, что достигается наличием нагревательных элементов двух типов - подвижного и стационарного, позволяющих регулировать температуру расплава солей;
2 - ускорение процесса химико-термической обработки, за счет индукционного нагрева и генерации тепла непосредственно в тонком поверхностном слое изделия, что достигается наличием многосекционного индуктора с различным шагом витков и максимальной индуктивностью в зоне обработки изделия;
3 - повышение качества поверхностного слоя изделия, за счет того, что индукционная соляная печь-ванна снабжена порошковыми углеграфитовыми ректифицирующими нагревательными элементами, содержащими карбюризатор.
На чертеже схематически изображена конструкция конвекционно-индукционной соляной печи-ванны.
Индуктор печи-ванны 1, подключенный к регулируемому источнику тока высокой частоты, имеет несколько секций, обеспечивающих различную напряженность электромагнитного поля по высоте керамического тигля. Такая конструкция индуктора позволяет иметь в тигле зоны с различной напряженностью высокочастотного электромагнитного поля и интенсивностью нагрева.
Тигель печи 2, изготовленный из керамики, используется в качестве контейнера для расплавленных солей карбюризаторов. Цилиндрический углеграфитовый нагреватель-ректификатор 3 автоматически перемещается в вертикальном направлении в зоны с различной напряженностью высокочастотного электромагнитного поля в зависимости от температуры расплава солей и таким образом поддерживает заданную постоянную температуру расплава солей. Расплав солей карбюризаторов 4 обеспечивает получение насыщающего элемента в атомарном состоянии, подвод и отвод тепловой энергии и продуктов реакций на поверхности насыщаемого изделия и нагревателях. За счет индукционного нагрева и генерации тепла в тонком поверхностном слое насыщаемого изделия 5 интенсифицируются процессы химико-термической обработки, расплав солей 4 в зоне контакта с изделием нагревается до более высоких температур. Кольцевые углеграфитовые нагреватели 6 стабильно обеспечивают постоянный нагрев расплава солей 4, их ректификацию и получение насыщающего элемента в атомарном состоянии.
Конвекционно-индукционная соляная печь-ванна работает следующим образом. При включении установки ТВЧ в индукторе 1 и тигле 2, в котором загружены соли 4 без карбюризатора, наводится электромагнитное поле, вследствие чего цилиндрический нагреватель 3, опущенный в нижнее положение, вместе
с кольцевыми нагревателями 6 нагревается токами высокой частоты. За счет теплообмена с солями 4 последние нагреваются и переходят в жидкое состояние. После достижения заданной температуры в расплав солей вводят карбюризатор и насыщаемую деталь 5, а цилиндрический нагреватель 3 поднимают в верхнее положение, в зону с меньшей напряженностью электромагнитного поля, уменьшая интенсивность его нагрева и теплообмена с расплавом солей. После чего резко увеличивают мощность нагрева установкой ТВЧ. При этом интенсивность нагрева поверхностного слоя детали 5, помещенной в зону секции индуктора 1 с максимальной напряженностью электромагнитного поля - возрастает. Концентрация потоков энергии в зоне диффузионного насыщения позволяет за счет местного перенагрева поверхностного слоя детали 5, интенсифицировать процесс химико-термической обработки, сохраняя более низкую температуру расплава солей в остальном объеме ванны. Кроме того, отсутствующий металлический стержень в соляной ванне не потребляет на себя карбюризатор, а порошковые углеграфитовые нагреватели 6 и 3, пропитанные карбюризатором, снабжают расплав солей большим количеством насыщающего элемента в атомарном состоянии. При этом деталь 5 в зоне максимальной напряженности электромагнитного поля индуктора 1 насыщается значительно быстрее и с большей экономией карбюризатора, чем в известном устройстве.