Назначение оборудования для тепловой обработки

К основному оборудованию для термической обработки относятся печи, нагревательные установки и охлаждающие устройства По источнику теплоты печи подразделяют на электрические и топливные (газовые и редко — мазутные).

Для того чтобы избежать окисления и обезуглероживания стальных деталей при нагреве, рабочее пространство современных термических печей заполняют специальными защитными газовыми средами или нагревательную камеру вакуумируют. Для повышения производительности при термической обработке мелких деталей машин и приборов применяют скоростной нагрев, т. е. загружают их в окончательно нагретую печь. Возникающие при нагреве временные тепловые напряжения не вызывают образования трещин и короблений. Однако скоростной нагрев опасен для крупных деталей (прокатных валков, валов и корпусных деталей), поэтому нагрев таких деталей производят медленно (вместе с печью) или ступенчато. Иногда быстрый нагрев производят в печах-ваннах с расплавленной солью (сверла, метчики и другие мелкие инструменты). На машиностроительных заводах для термической обработки применяют механизированные печи (рис. 5.1) и автоматизированные агрегаты.

Механизированная электропечь предназначена для закалки штампов или мелких деталей, укладываемых на поддон. Нагревательную и закалочную камеру можно заполнять защитной атмосферой, предохраняющей закаливаемые детали от окисления и обезуглероживания. С помощью цепного механизма 6 поддон с деталями по направляющим роликам перемещают в нагревательную камеру

I. После нагревания и выдержки тем же цепным механизмом поддон перемещают в закалочную камеру 2 и вместе со столиком 3 погружают в закалочную жидкость (масло или воду). После охлаждения столик поднимается пневмомеханизмом, и поддон выгружается из печи. Детали нагреваются в результате излучения электронагревателей 5 и конвективного теплообмена. Вентиляторы 4, установленные в нагревательной камере и в закалочном баке, предназначены для интенсификации теплообмена и равномерного нагрева и охлаждения деталей.

В механизированных и автоматизированных агрегатах проводят весь цикл

Рис. 5.1. Механизированная электропечь: 1 — нагревательная камера; 2 — закалочная камера; 3 — подъемный столик; 4 — вентилятор; 5 — нагреватели; 6 — цепной механизм для передвижения поддона с деталями

термической обработки деталей, например, закалку и отпуск. Такие агрегаты состоят из механизированных нагревательных печей и закалочных баков, моечных машин и транспортных устройств конвейерного типа.

Поверхностный нагрев деталей производят тогда, когда в результате поверхностной закажи требуется получить высокую твердость наружных слоев при сохранении мягкой сердцевины. Чаще всего закаливают наружный слой трущихся деталей машин.

Наиболее совершенным способом поверхностной закалки является закалка в специальных установках с нагревом токами высокой частоты-ТВЧ. Этот способ нагрева очень производителен, может быть полностью автоматизирован и позволяет получать при крупносерийном производстве стабильное высокое качество закаливаемых изделий при минимальном их короблении и окислении поверхности.

Известно, что с увеличением частоты тока возрастает скин-эффект; плотность тока в наружных слоях проводника оказывается во много раз большей, чем в сердцевине. В результате почти вся тепловая энергия выделяется в поверхностном слое и вызывает его разогрев.

Нагрев деталей ТВЧ осуществляется индуктором. Если деталь имеет небольшую длину (высоту), то вся ее поверхность может быть одновременно нагрета до температуры закалки. Если же деталь длинная (рис. 5.2), нагрев происходит последовательно путем перемещения изделия относительно индуктора с рассчитанной скоростью.

Охлаждение при закалке с нагревом ТВЧ обычно осуществляется водой, подающейся через спрейер трубку с отверстиями для разбрызгивания воды, изогнутую в кольцо и расположенную относительно детали аналогично индуктору. Нагретый в индукторе участок детали или все изделие, перемещаясь, попадает в спрейер, где и охлаждается.

Преимущество поверхностной закалки деталей, так же как и большинства способов упрочнения поверхности (химико-термиче-ской обработки, поверхностного наклепа обкатки), состоит также в том, что в поверхностных слоях деталей возникают значительные сжимающие напряжения.

Рис. 5.2. Расположение индуктора, закаливаемой цилиндрической детали и спрейера при закалке с нагревом ТВЧ: 1 — деталь; 2 — индуктор; 3 — спрейер

В последнее время для термической обработки некоторых деталей применяют источники высококонцентрированной энергии (электронные и лазерные лучи).

Использование импульсных электронных пучков и лазерных лучей для локального нагрева поверхности деталей позволяет вести поверхностную закалку рабочих кромок инструментов и сильно изнашивающихся областей жорпусных деталей. Иногда тонкий поверхностный слой доводят до оплавления и в результате быстрого охлаждения получают мелкозернистую или аморфную структуру.

При закалке с использованием источников высококонцентрированной энергии не требуются охлаждающие среды, так как локально нагретые поверхностные слои очень быстро остывают в результате отвода теплоты в холодную массу детали. В качестве источников энергии используют ускорители электронов и непрерывные газовые и импульсные лазеры.

Источник

Оборудование для термической обработки: основные виды печей

В металлургических заводах и термических цехах используется огромное количество различных видов нагревательного оборудования. Самое распространенное оборудование представлено ниже.

Шахтные печи для термообработки различных размеров. Подходят для многих процессов термообработки: для нагрева под закалку, для отжига, отпуска, цементации. Подходят для термообработки цветных сплавов, где технологией не предусмотрена высокая точность технологических параметров и скорость переноса садки из печи в закалочную среду. Шахтные печи, которые есть практически на каждом участке термообработки, это печи серии Ц, СШЦ, США. Их чаще всего устанавливают в приямки или кессоны. Печи с небольшой глубиной допускается устанавливать на пол цеха. Если высота печи, при такой установке, не позволяет производить безопасное обслуживание оборудования, то на высоте допустимой рабочей зоны устанавливается перекрытие. Шахтные печи, так же как и камерные, могут быть с электрическим нагревом и газовым. Позволяют обрабатывать изделия в абсолютно любой атмосфере: эндогаз, азот, воздух, вакуум, водород и др. Чаще всего такие печи используютя для термической обработки длинномерных стальных деталей и узлов, крупногабаритных поковок и отливок, отжига или нормализации проволоки, проката, профиля, листов. Конструктивным признаком шахтных печей является наличие реторты из коррозионостойких сплавов. На практике очень часто используют углеродистые сплавы с 18%Cr + 24%Ni + 2%Si. Содержание углерода в сплаве зависит от максимальной нагрузки на под реторты. Если обработка деталей проводится в агрессивных средах, то используют сплавы с добавками ниобия. В качестве футеровки печей используется кирпич марок КЛ или ШТЛ. Последние несколько лет, заменой кирпичной футеровки служит футеровка из минеральной ваты МКРР, МКРВ и др. Вата имеет ряд преимуществ: она более легкая, более удобна при монтаже и демонтаже, имеет более низкую теплопроводность и более высокую стоикость. При этих своих свойства, вата стоит в несколько раз дешевле кирпича. Применение ватной футоровки возможно как на шахтных печах, так и на камерных печах, на автоматизированных агрегатах, на колпаковых печах.

Камерные печи для термической обработки больше подходят для термической обработки средних и мелких деталей. Могут использоваться на любых типах производств и для любых технологий обработки. Их можно использовать как отдельно стоящие единицы оборудования, так и составе гибких автоматизированных комплексов. Такой комплекс обычно состоит из одной или нескольких нагревательных печей, совмещенного с ними закалочного бака (масло, вода, полимеры), моечной камеры, камер отпуска, которые также могут быть совмещены с водяным баком для охлаждения, с целью избежания отпускной хрупкости. Иногда, в составе таких линий используются камеры обработки холодом, для уменьшения остаточного аустенита после закалки. Автоматизированные комплексы обычно объединены одной погрузо-разгрузочной рельсовой транспортной системой.

Разновидностью камерных печей являются вакуумные печи для термообработки , которые могут использоваться для термической обработки, пайки, спекания материалов.

Вакуумную термообработку применяют для инструмента, быстрорежущих сталей, титановых сплавов, меди, тугоплавких металлов, конструкционных сталей. Основной особенностью вакуумных печей является высокая точность технологических параметров. Отклонения температуры в рабочем пространстве печи менее ±5ºС. Печи также могут использоваться в составе линий термообработки. В качестве закалочных сред применяют азот, гелий, воздух, масло. В составе вакуумных линий никогда не используется водяные закалочные баки. Это усложняет закалку низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Внутренняя поверхность печей обычно выполняется из листового молибдена, нагревательные элементы могут быть выполнены из графита, керамики, порошковых материалов. Максимально достигаемое значение вакуума в рабочей камере составляет 0,00005 мбар, максимальльное давление охлаждающей среды составляет 20 бар, максимальная температура – 1300ºС. Для охлаждения рабочей камеры во время технологических процессов используется вода. Кроме рабочей камеры, в составе оборудования должен быть вакуумный насос, рессивер с газовой средой охлаждения, установка оборотного водоохлаждения. Как правило все процессы вакуумной термической обработки имеют степень автоматизации 0,7-0,85. Из недостатков такой термообработки можно назвать обезлегирование поверхности сплавов при высокой температуре, долгая подготовка деталей (мойка, обезжиривание, сушка, иногда предварительный обжиг), высокая стоимость оборудования.

Но гораздо больше вакуумная термообработка имеет преимуществ:

незначительные коробления изделий;
светлая поверхность после обработки;
сокращение времени цементации примерно в 2 раза;
высокая степень автоматизации;
экологичность процессов;
возможность совмещать нанесение покрытий, термическую и химико-термическую обработку.

Печи с выдвижным подом используются для термообработки крупногабаритных и массивных деталей и узлов. Загрузка и выгрузка обычно происходит при помощи кранов и кран-балок. К недостаткам таких печей можно отнести большие теплопотери и большие габариты за счет выдвижного пода. Печи часто используют для аустенитизации, отжига сварных конструкций. Также такие печи могут использоваться для нагрева заготовок под ковку. В этом случае загрузка и выгрузка производится при помощи манипуляторов или роботов. Нагрев рабочего пространства может быть как газовый, так и электрический. Равномерность перепада рабочих температур обеспечиваю вентиляторы из жаростойких сплавов.

Из оборудования для крупносерийных производств, можно назвать автоматизированные агрегаты для термической обработки металлов . Такие линии обычно используются на автомобильных, тракторных, агрегатных производствах. Состав оборудования не отличается от линий камерных печей. Рабочие камеры могут быть выстроены в одну линию или образовывать замкнутый технологический цикл обработки. Детали и узлы располагаются на поддонах, которые приводятся в движение конвейерным приводом. Скорость движения конвейера может быть непрерывной и измеряться в м/ч или характеризоваться циклическим темпом толкания (одно перемещение в 10 минут). Автоматизированные агрегаты могут быть однорядными и 2-х, 3-х рядными. Иметь разную длину нагревательных и отпускных камер. Степень автоматизации практически сопоставима с вакуумным оборудованием, время ручного труда также уходит только на загрузку-разгрузку приспособлений для базирования деталей в печи.

Также в термических цехах используется дополнительное оборудование, например правильные прессы. Они используются для правки проката, труб, профилей, сварных конструкций. Прессы могут быть оборудованы устройствами для контроля геометрии поверхностей правки. Процесс правки может носить динамический (ударный) характер, который часто используется для правки проката и иногда для толстостенных труб или статический характер (плавная прокачка или медленное нагружение) для правки тонкостенных труб и профилей. Процесс правки имеет короткий цикл и состоит из контроля геометрии, правки и окончательного контроля. Для снятия напряженного состояния после правки, для высокоответственных изделий, делается низкотемпературный отпуск (180-200ºС).

Важную роль в технологических процессах термической обработки, играет контроль качества. Для оперативного контроля в цехах, используются стационарные твердомеры Роквелл и Бринелль. Измерения проводятся непосредственно на деталях или контрольных образцах. Для крупногабаритных изделий используются портативные твердомеры с прямым методом измерения и приборы для косвенного измерения механических свойств. Такие приборы могут измерять какую-либо физическую величину, которая напрямую зависит от твердости, прочности, пластичности или вязкости. На производстве часто используют коэрцитиметры. Контроль химико-термической обработки производят как по твердости, так и по глубине слоя на образцах-свидетелях при помощи портативного микроскопа, с нанесенной на объектив линейкой. В промышленности часто используются и другие типы основного оборудования, например установки закалки деталей токами высокой частоты, плазменной и лазерной закалки.

Используются специализированные установки для единичного производства определенных деталей. Например существуют специализированные линии для изготовления рессор автомобилей. Это автоматизированная линия, которая осуществляет индукционный нагрев заготовки для рессоры, гибку и охлаждение в воде или прессе. Есть специализированная линия для термообработки пружин сцепления автомобилей, где закалка и отпуск осуществляются в специальных прессах. Часто термическое оборудование выстроено в одну технологическую цепочку с оборудованием для сварки, механической обработки или высадки. Таким примером могут служить линии для высадки и термической обработки заклепок и болтов. В этой линии несколько станков для высадки головки совмещены одним конвейером с агрегатом для закалки и отпуска деталей.

Источник

ТЕПЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ — КАК ОСНОВА ОСНОВ

Тепловая (или термическая) обработка продуктов на кухне — основной и важнейший процесс, применяемый во время приготовления большей части блюд. Для успешного осуществления тепловой обработки обязательно наличие специального, теплового оборудования.

Присутствие на кухне теплового оборудования — это даже не залог успеха, это та часть, без которой кухня просто не сможет существовать. Тепловое оборудование нужно на любой кухне, вне зависимости от размеров и ранга заведения общепита. Хоть маленькая чебуречная, хоть элитный ресторан, а тепловое оборудование должно присутствовать обязательно. Отличия будут только в типе самого оборудования, его размерах и выполняемых функциях.

Приобретая готовую еду покупатель в первую очередь надеется насладиться вкусной и качественной пищей. И обеспечить высокое качество приготовляемой еды может только качественное оборудование, с помощью которого можно сохранить все полезные свойства продуктов и презентовать клиенту еду высшего класса.

Классификация теплового оборудования

Обширное понятие «тепловое оборудование» классифицируется по многим признакам, например:

функциональные возможности делят тепловые аппараты на универсальные и специализированные. Универсальные тепловые аппараты способны выполнять различные типы тепловой обработки, тогда как специализированные разработаны для выполнения конкретных специфических задач;

тип источника энергии делит аппараты на электрические, газовые, паровые и так далее. Наиболее практичный, безопасный и широкий ассортимент представлен электрическими приборами — они присутствуют в самых разных исполнениях практически на любой кухне. Газовые аппараты часто используются в старых именитых заведениях, которые и являются собственником помещения — в случаях, когда помещение арендовано газовое оборудование далеко не всегда оправдывает и окупает себя. Агрегаты на альтернативных (твердых и жидких) видах топлива чаще всего используются при организации питания в условиях отсутствия возможности стационарного подключения источника энергии;

способ обогрева также разделяет тепловое оборудование на контактное и бесконтактное. Контактный способ разогрева предполагает непосредственный контакт продуктов с теплоносителем, в то время, как бесконтактный способ предполагает наличие тепловой рубашки между приготовляемым продуктом и теплоносителем.

принцип работы делит аппараты на аппараты непрерывного и периодического действия. Тепловое оборудование непрерывного действия позволяет загружать и выгружать продукты без отключения источника питания, например к такому оборудованию можно отнести жарочные поверхности, ротационные печи, грили. Тепловое оборудование периодического действия необходимо полностью останавливать, а иногда и дополнительно остужать для того, чтобы произвести выгрузку готовых продуктов (ярким примером служат пароконвектоматы и фритюрницы).

Выбор теплового оборудования — на что стоит обратить внимание

Выбор теплового оборудования — самый ответственный момент в оснащении любой кухни. Ведь оно должно быть надежным, функциональным и идеально подходящим к типу заведения питания. Правильно подобранное тепловое оборудование — это инвестиция на долгие годы, и выбирая его стоит обратить внимание на некоторые нюансы:

вне зависимости от типа оборудования оно обязано быть исключительно прочным, наиболее подходящие материалы для тепловых аппаратов — чугун или нержавеющая сталь. Допускается изготовление некоторых частей из высококачественного прочного пластика, но эти части должны легко меняться и не поддаваться никакому нагреву;

части оборудования, подвергающиеся интенсивному износу должны легко меняться — тогда не придется тратиться на серьезный ремонт при незначительных поломках;

наиболее оптимальные источники питания — электричество и газ (если другого источника питания не требует специфика предприятия);

количество и комплектация аппаратов должна определяться нуждами и потребностями производства;

наличие дополнительного функционала требует глубокого изучения — в одних случаях, это сильно упростит жизнь владельцу тепловых машин, в других — только увеличит стоимость оборудования.

Виды теплового оборудования

Тепловое оборудование на пищевых предприятиях представлено очень широким ассортиментным рядом. Какие-то аппараты рассчитаны на выполнение определенных «узких» функций, какие-то объединяют в себе одновременное выполнение множества операций. К самым востребованным и распространенным видам теплового оборудования можно отнести: тепловые плиты, пищеварочные котлы, жарочные шкафы, жарочные поверхности, электрические сковороды, конвекционные печи, пароконвектоматы, расстоечные шкафы, тепловые витрины.

Тепловые плиты предназначены для приготовления основных блюд, между собой отличаются размерами, мощностью, количеством конфорок, комплектацией, способом установки и типом энергопитания.

Источник

Оборудование для термической обработки металлов, виды термообработки. Вакуумные печи для термообработки

Термическая обработка применяется не только при производстве металлов и сплавов, но в процессе изготовления металлических деталей. Термообработка позволяет металлу приобрести необходимые свойства путем изменения его структуры в процессе нагрева.

Оборудование для термической обработки металлов

Разновидностей оборудования для термической обработки очень много. Большое значение для выбора устройства имеет вид термообработки, которые отличаются друг от друга методом воздействия на металл и полученными в результате процесса свойствами.

Существуют такие виды термической обработки:

Термомеханическая.
Химико-термическая.
Термическая.

Термомеханическая обработка подразумевает совмещение двух операций одновременно: механическое воздействие на металл и его нагрев. Для нагрева деталей в процессе металлообработки применяется узкоспециализированное оборудование. Примером такого устройства служит установка для изготовления рессор, в которой происходит индукционный нагрев, гибка и охлаждение готового изделия.

Химико-термический метод воздействия сочетает нагрев металла с добавлением в его поверхностный слой разных химических элементов. Такая обработка значительно улучшает поверхностную структуру и характеристики прочности, износостойкости, коррозионной стойкости, но требует очень высоких температур и длительного их воздействия.

В зависимости от вещества, которым насыщают поверхность металла различают следующие виды химико-термической обработки:

цементация или нитроцементация;
азотирование;
цианирование;
хромирование;
алитирование и т.д.

Термическая обработка изменяет механические свойства металла путем влияния теплового излучения различной интенсивности с разным временем выдержки и способом охлаждения.

Основные виды оборудования для термической обработки:

вакуумные печи;
вакуумные камеры;
литейные печи;
установки сварки, пайки, резки;
комплексные нагревательные установки;
автоматические линии непрерывного производства и прочее.

Наиболее распространенным видом оборудования для термообработки являются вакуумные печи. Они применяются в производственном процессе практически всех предприятий и могут использоваться не только для обработки металлов, но и других материалов (чугуна, керамики и т.д.). Без камерной вакуумной печи не обойдется ни одна лаборатория.

По принципу действия вакуумные печи бывают:

непрерывными;
периодического действия.

Печи периодического действия используются на небольших предприятиях или в лабораториях. В основном они имеют камерные или шахтные конструкции.

По способу нагрева печи различаются:

пламенные печи;
электрические печи.

Последние больше распространены в производстве благодаря возможности точно регулировать режим нагрева.

Пламенные печи в качестве источника тепла используют газообразное, жидкое или твердое топливо. В целях экономии чаще всего применяют продукты переработки.

Электрические по способу нагрева делятся на печи сопротивления и индукционные печи. Индукционный нагрев подразумевает использование токов высокой частоты.

Оборудование для термообработки металлов включает в себя:

нагревательные элементы или узлы;
приборы, регулирующие параметры нагрева;
измерительные устройства.

Регулируют режим нагрева металла специальные приборы – пирометры. Они состоят из термопар и гальванометра с градуировкой.

Охлаждение металла после нагрева также является частью процесса термообработки и имеет большое значение для приобретения сплавом специальных свойств. Важна не только температура, но и скорость остывания. Чаще всего для этого используются ванны с водой, маслом или другими жидкостями. Существуют специальные виды печей, в которых охлаждающая ванна встроена в общую конструкцию.

Оборудование для термической обработки стали

Для получения хороших механических свойств, сталь после разливки подвергается различным видам термообработки.

Основными видами термообработки стали являются:

закалка;
отжиг;
отпуск;
нормализация.

Нередко для создания необходимой структуры стали проводиться не одна, а несколько видов термических обработок. Поэтому существуют комплексные агрегаты, способные выполнять несколько операций термической и химико-термической обработки.

Оборудование для термообработки деталей подразделяется на несколько типов:

Основное.
Вспомогательное.
Дополнительное.

Основное – это оборудование, в котором проводиться процесс нагрева, выдержки, охлаждения. К нему относятся печи, нагревательные устройства, закалочные ванны, охлаждающие приборы.

Вспомогательное оборудование служит для создания необходимых условий для термообработки, например, устройства для получения защитной атмосферы или низкого давления.

Дополнительное оборудование не участвует непосредственно в процессе нагрева детали, но требуется для завершения различных технологических процессов. К ним относятся травильные ванны, моечные установки, машины гибки и т.д.

В больших промышленных масштабах термическое оборудование устанавливается последовательно по технологическим процессам и образует целые агрегаты для термообработки.

Промежуточные процессы передачи, транспортировки, измерения и прочее выполняют автоматизированные и механизированные системы.

Для нагрева крупногабаритных деталей используются печи с выдвижным подом, которые позволяют производить погрузку и выгрузку с помощью грузоподъемных приспособлений. Длинные заготовки нагреваются в шахтных или колпаковых печах. Конвейерные установки служат для непрерывного производства и постоянной тепловой обработке деталей.

Разнообразие печей для термообработки просто огромное. Они могут быть различными по объему, режиму нагрева, конструкции, назначению. Могут работать при атмосферном давлении, в вакууме или в атмосфере защитных газов. Поэтому выбор оборудования рекомендуется проводить учитывая все необходимые условия.

Купить оборудование для термической обработки

Прежде чем купить оборудование для термообработки необходимо проконсультироваться со специалистами заводов-изготовителей или их представителями. Они смогут учесть все нюансы по техническим характеристикам оборудования, требуемым параметрам и условиям работы.

Большое значение на выбор оборудования имеет вид обрабатываемых деталей, их размеры, состав и применяемые тепловые режимы. Важно учитывать и объемы производства.

Основными производителями оборудования для термообработки являются:

REALISTIC (Чехия);
MAHLER (Германия);
SCHMETZ(Германия);
BMI (Франция);
СEIA (Италия);
IVA (Германия);
REMIX (Польша);
Накал (Россия).

Многие компании имеют узкоспециализированные направления, например, производят только электрические или только камерные печи. Официальные представители производителей находятся во многих регионах страны.

Качество обрабатываемых изделий напрямую зависит от стабильной и качественной работы оборудования, поэтому к его выбору необходимо подходить очень ответственно.

Источник