ВЧ закалка крупногабаритных шестерен
Индукционная установка для объемного нагрева прутков
ВЧ установка для выращивания монокристаллического кремния
Модульная УЗ установка для очистки изделий
|
|
С 1926 года В. П. Вологдин начинает работы по промышленному применению токов высокой частоты: для плавки металлов, нагрева заготовок перед обработкой давлением, поверхностной закалки деталей автомобилей. В начале Великой Отечественной войны В. П. Вологдин вместе со своей лабораторией был эвакуирован в Челябинск. Там, на Челябинском тракторном заводе, он участвовал в освоении производства танков, внедрял индукционную поверхностную закалку. В этот же период лаборатория вела большую работу по внедрению индукционной поверхностной закалки деталей автомобилей на ряде заводов, производящих грузовики.
В 1947 году в Ленинграде, на базе лаборатории В. П. Вологдина, был организован Институт токов высокой частоты - НИИТВЧ (ныне ВНИИТВЧ).
С момента основания ВНИИТВЧ выполняет роль научного центра по разработке теоретических основ и непосредственно созданию новых высокочастотных технологий и оборудования для различных отраслей промышленности.
Индукционная поверхностная закалка, созданная в начале 1940-х годов, позволяет использовать для производства тяжело нагруженных деталей простые углеродистые стали вместо легированных, отказаться от химико-термической обработки.
К настоящему времени более 90% всех деталей машиностроения, строительной индустрии и др. обрабатываются токами высокой частоты. Расходы на производство термоупрочненных высокочастотной закалкой деталей снижаются в пять и более раз.
Индукционный сквозной нагрев металлов перед обработкой давлением (ковкой, штамповкой, прокаткой, гибкой) позволил отказаться от печного нагрева поверхности заготовок и перейти к глубинному нагреву, снизить время нагрева от нескольких минут или даже часов до нескольких секунд, сократить окисление и обезуглероживание поверхностного слоя заготовок, тем самым повысить качество изделий, увеличить производительность и улучшить условия труда.
К настоящему времени в странах СНГ функционируют более 70 кузнечных цехов с общей производительностью индукционных нагревателей до 1,0 млн кВт для нагрева 5,5 млн т заготовок в год. Для индукционного нагрева ВНИИТВЧ разработал и организовал выпуск более 200 типов индукционных установок мощностью от 25 до 15000 кВт частотой от 0,5 до 10 кГц. К настоящему времени более 70% всех нагреваемых в СНГ заготовок обрабатываются индукционным способом.
Объемный нагрев применяется для термообработки сварных швов. Высокочастотная сварка (ВЧС) труб, металлических оболочек кабеля, замкнутых и незамкнутых профилей, разработанная ВНИИТВЧ в начале 1960-х годов, позволила повысить качество сварных труб, увеличить производительность в 2-3 раза, увеличить номенклатуру изделий. К настоящему времени ВНИИТВЧ разработал и наладил выпуск 8 типов установок для ВЧС мощностью от 100 до 1500 кВт частотой 220, 440 и 1760 кГц, обеспечил пуск более 100 агрегатов в России и СНГ, которые обеспечивают 40% по весу и 85% по длине всех выпускаемых в СНГ труб, кабелей в металлических оболочках, более 80% профилей.
Ростовое оборудование, создаваемое ВНИИТВЧ для производства различных ценных кристаллов, является наиболее наукоемким. Оно оснащено компьютерными системами управления технологическим процессом, обеспечивающим производство бездизлокационного монокристаллического кремния (БЗП), германия, алюмо-итриевого граната, сапфира, оптических нелинейных кристаллов, искусственных драгоценных камней - фианитов, плавленных магнитов с направленной кристаллизацией и монокристаллической структурой. Практически все перечисленные кристаллы производятся на оборудовании, созданном ВНИИТВЧ.
Нагрев диэлектрических материалов в электрических полях высокой (до 80 МГц) и сверхвысокой (400-2400 МГц) частоты имеет большие преимущества, так как источники тепла распределены по всему объему нагреваемого изделия и скорость нагрева зависит от теплопроводности материала. Оборудование, созданное во ВНИИТВЧ, обеспечивает высокочастотную сварку различных изделий (топливных фильтров, элементов системы переливания крови, герметичных упаковок, аккумуляторных бачков, игрушек, обуви, кожгалантереи, элементов оформления салонов автомобилей и т. п.). Создано также оборудование для сушки порошков (люминофоры, лекарственные препараты), сушки древесины, литейных форм и стержней и т. п., а также для нагрева перед прессованием композиционных прессматериалов, для нагрева при полимеризации и др. Сверхвысокочастотное оборудование перспективно для спекания керамики, в том числе при захоронении радиоактивных отходов, обеззараживании осадков, сточных вод и т. п.
Высокочастотная плазма обладает рядом технологических преимуществ: быстрый нагрев до высоких (до 20 тыс. градусов) температур любых газов, их смесей; отсутствие загрязнений плазмообразующих газов продуктами эрозии электродов. Высокочастотная плазма используется в плазмохимии для синтеза красителей, сухого травления кремниевых шайб в среде галогеносодержащих газов, нанесения износостойкого покрытия (карбида и оксида кремния) на штамповую оснастку и инструмент, оплавления поверхностных слоев и создания декоративного и защитного покрытия на бетонных элементах зданий, модификации поверхности пленок и изделий из полимерных материалов с целью повышения адгезионных свойств, возбуждения излучения при эмиссионном спектральном анализе и т. п.
Ультразвуковые технологические процессы основаны на воздействии механических колебаний высокой частоты на различные среды и материалы. Разработанное ВНИИТВЧ оборудование обеспечивает очистку деталей различных механизмов, фильтроэлементов топливных и гидравлических фильтров летательных аппаратов, шайб кремния, германия при изготовлении полупроводниковых приборов, оптических элементов, бижутерии и т. п., ультразвуковую сварку термопластичных материалов (капролона, полиэтилена и др.), тонких металлических пленок, в том числе из разнородных металлов без предварительной подготовки поверхности, обработку твердых и хрупких материалов (получение отверстий сложной формы и пр.).
|
)