Young Scientist School – 2016

Школа молодого ученого – 2016 ____________________________________________________________________ 35 представляют собой своеобразный барьер для распространения теплоты. Активной же конвекции с поверхности детали в окружающую среду препятствует медленная скорость перемещения источника. Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод, что при некоторых условиях упрочнения нагревом ТВЧ, несмотря на малую глубину проникновения тока, в математической модели процесса источник нельзя рассматривать в качестве поверхностного, поскольку это приводит к существенным погрешностям при расчете температурных полей. Так же стоит отметить, что длительность теплового воздействия при индукционном нагреве в указанном диапазоне условий обработки превышает время, характерное для шлифования при одинаковых режимах, что, в свою очередь, предполагает более глубокое проникновение тепловой энергии и формирование упрочненного слоя с другими показателями качества. На рисунке 3 изображены термические циклы высокоэнергетического нагрева ТВЧ, полученные на основе расчетов по выявлению ориентировочных пределов изменения скорости перемещения индуктора для наименее изученных режимов упрочнения с удельной мощностью нагрева от 100 до 300 МВт/м 2 . Моделировались условия нагрева, при которых в поверхностном слое стали 40Х обеспечивается возможность протекания фазово-структурных превращений. Однако при этом учитывались ограничения технологического характера с целью недопущения оплавления поверхности материала. Рис. 3. Термические циклы высокоэнергетического нагрева ТВЧ: 1 – q = 100 МВт/м 2 , υ = 0,08 м/с; 2 – q = 100 МВт/м 2 , υ = 0,02 м/с; 3 – q = 300 МВт/м 2 , υ = 0,08 м/с; 4 – q = 300 МВт/м 2 , υ = 0,25 м/с Расчеты показывают, что при удельной мощности нагрева 100 МВт/м 2 линейную скорость движения индуктора (или детали) целесообразно изменять в пределах 0,02...0,08 м/с, а при мощности 300 МВт/м 2 – 0,08...0,25 м/с. Для этого диапазона условий индукционного нагрева вычислены значения параметров термических циклов. В частности, максимальная температура составляет 900...2200 °С, длительность теплового воздействия при температуре фазового перехода (при высокоскоростном нагреве для данной марки стали – 900 °С) – 0,005...0,15 с, скорость нагрева в интервале температур от нуля до 900 °С – (2...25)·10 4 °С/с, скорость охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости