Главная » Астрономия |
Содержание 1. Индукционная поверхностная закалка Общие сведения об индукционном нагреве………………………...3 2. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием 2.1 Общие сведения ……………………………………………………..10 2.2 Исходные данные и задача расчета…………………………………10 2.3 Расчет параметров дробеударного упрочнения резьбы…………...11 2.4 Расчет параметров алмазного выглаживания цилиндрической поверхности…………………………………………………………..12 3. Список использованных источников……………………………………….14
Индукционная поверхностная закалка Общие сведения об индукционном нагреве В основе метода лежат два физических закона: закон электромагнитной индукции Фарадея (возникновение индукционных токов в проводнике, который находится в переменном магнитном поле); и закон Джоуля-Ленца (нагрев проводников электрическом током). Закона электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Закон Джоуля–Ленца: Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током: . Исходные данные и задача расчета Диаметр заготовки =50 мм. Длина заготовки подвергаемой закалке =50 мм. Материал детали: Углеродистая сталь 12Х2Н4А Рис.1 Эскиз детали Характеристики материалов: Плотность стали Удельная теплоемкость Теплопроводность Температуропроводность =20 Удельное электрическое сопротивление =1.2 Характеристики индуктора: Число витков Покрытие Ан.Окс.100 из. - сплав (АМГ6) Удельное электрическое сопротивление (АМГ6) Рис.2. Индуктора с деталью 1- индуктор; 2- канал для протока воды; 3-деталь Температурный режим: Температура поверхности Минимальная Скорость нагрева Задача расчета: - Расчитать глубину закаленного слоя на частотах - Необходимую плотность мощности - Амплитуду тока в индукторе А. - Мощность технологической установки - Выбрать схему нагрева и охлаждения детали - Привести эскиз индуктора - Дать рекомендации по выбору частоты в зависимости от глубины закалки. Расчет параметров Толщина скин-слоя (1): (1) [*] – удельное электрическое сопротивление материала заготовки относительная магнитная проницаемость, m = 1; магнитная постоянная, = 1,257 [*] – частота, Для одновиткового индуктора шаг намотки S равен длине индуктора L. Времени нагрева находим по формуле (2): (2) с. Толщина скин-слоя в зависимости от частоты тока , где - частота в : Запишем толщину скин-слоя d в безразмерном виде : Здесь – безразмерный параметр. По графику на рис.3. определим при : Рис.3. Решение задачи нагрева одномерного полубесконечного тела внутренними источниками теплоты Зная безразмерную , определим Y : По графику на рис.3 определим глубину закалки в безразмерном виде: Переведем в размерный вид используя выражение : На основе проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что при увеличении частоты тока глубина закалки уменьшается. Наилучший результат был получен при при глубине закалки или 2.55 мм. Обычно при расчетах плотность мощности определяется из условия заданных и времени нагрева по формуле : Из полученных плотностей тока выберем наибольшую , т.к. она обеспечивает необходимую мощность электромагнитной энергии на всех частотах. Амплитуда тока в зависимости от частоты : Наибольшая амплитуду тока в индукторе: Расчет мощности технологической установки. будем выбирать из соотношения: , где кпд блока питания; [*] находится по формуле: -длина индуктора, равная длине обрабатываемого участка Мощность технической установки Выберем из ряда мощностей технической установки 16; 25; 63; 100; 160 т.е. Тогда необходимая плотность мощности: или В связи с выбором мощности установки необходима коррекция времени и скорости нагрева, а также амплитуды тока: Из выражения (3) получаем: с. Из (2) выражение для : Из выражения (4) для амплитуды тока получаем: Рекомендации по выбору частоты и режимам нагрева и охлаждения: Для получения максимальной глубины закаленного слоя рекомендуется назначить частоту равной 10 После закалки рекомендуется применить охлаждение в воде или масле и отпуск для снятия внутренних напряжений при Т =200°С.
2.Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием. 2.1 Общие положения. Обработка дробью применяется для упрочнения разнообразных деталей планера и двигателей летательных аппаратов – лонжеронов, бимсов, монорельсов, деталей шасси, обшивок, панелей, лопаток турбины и компрессора, подшипников и т.д. Сущность дробеударного упрочнения заключается в бомбардировке поверхности детали потоком дроби, обладающей значительны запасом кинетической энергии. Источником энергии дроби является струя газа, жидкости, центробежная сила или ускорение силы тяжести. В зависимости от типов и конструктивного исполнения технологических установок (оборудования) скорость дроби может изменяться от 10 до 100 . Основным достоинством дробеударной обработки является возможность эффективного упрочнения деталей различной конфигурации, имеющих мелкие надрезы, пазы, галтели и резьбовые поверхности. Усталостная прочность детали после упрочнения дробью повышается на 15…50% в зависимости от марки материала и режимов упрочнения. Изменения размеров деталей после дробеударного упрочнения незначительны и исчисляются микронами. Поэтому точностные характеристики деталей определяются операциями, предшествующими упрочнению (шлифование, чистовое точение и др.).
Эскиз детали приведен на рис.1. Деталь изготовлена из стали 12Х2Н4А; Предел прочности Плотность стекла Предварительная обработка детали: термоупрочнение и чистовое точение с шероховатостью: После обработки ППД исходная шероховатость не должна ухудшиться. Для обработки резьбы (см. рис.4.) использовать стеклянную дробь. Диаметр стеклянной дроби из следующего ряда: 100; 160; 200; 250 Рис.4. фрагмент резьбы детали Задача расчета Расчитать параметры дробеударного упрочнения резьбы и алмазного выглаживания цилиндрической поверхности. Назначим диаметр стеклянной дроби согласно исходным требованиям ( < ). Здесь -диаметр стеклянной дроби, -диаметр лунки резьбы (рис.4) . При пластическом внедрении шарика в поверхность (рис.5.) баланс энергии и работы имеет вид: (1) Рис.5. Пластическое внедрение шарика в поверхность Здесь: – масса шарика: (2) – работа сил сопротивления: После подстановки (2) и (3) в (1)получаем: отсюда при HB » 3sВ имеем глубину отпечатка: при скорость вылета шарика : Глубина упрочненного слоя находится из соотношения: Если учесть, что <<d, то площадь поверхности отпечатка шарика диаметром приблизительно равна площади круга с диаметром d : (4) Из (4) выражение для : глубина наклепанного слоя равна:
2.4 Расчет параметров алмазного выглаживания цилиндрической части. Алмазное выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом-выглаживателем, что позволяет получить упрочненную поверхность с низкой шероховатостью и сжимающими остаточными напряжениями, распространяющимися на значительную глубину. При этом в месте контакта инструмент-деталь (в очаге деформирования) происходит локальный переход металла в состояние текучести, в результате чего изменяются характеристики поверхностного слоя, что в итоге повышает сопротивление усталости деталей при эксплуатации. Назначение режимов обработки выглаживания сводятся к определению оптимальных значений силы выглаживания , радиуса рабочей части индентора, подачи , скорости обработки , числа рабочих ходов . Критерий выбора радиуса сферы – твердость материала. Для стали 12Х2Н4А назначим = 3.4 [2, стр.62]. Оптимальное значение силы выглаживания можно определить по формуле: Н Здесь: с = 0,008 – коэффициент, учитывающий условия обработки, [*] – диаметр детали,
Рис. 6. Схема деформирования поверхностного слоя при алмазном выглаживании ( в направлении подачи) 1-микронеровности исходной поверхности; 2- наплыв; 3-выглаживатель; 4- поверхность после выглаживания Назначим величину продольной подачи s = 0,08 [2, стр.62], тогда полученная шероховатость вычислится по следующей формуле: Параметры шероховатости зависят также от числа рабочих ходов z выглаживателя. С увеличением z до 2…3 параметр шероховатости уменьшается в меньшей степени. При z > 4 возможен перенаклеп ПС. Определим глубину наклепанного слоя по зависимости Серенсена С.В. [2, стр.19]: , где d – диаметр детали; – прочность после упрочнения; – прочность сердцевины; d – глубина наклепанного слоя [*] =750 – Увеличение прочности поверхности повышается на 17% по сравнению с исходной величиной прочности [2, стр. 64] для стали 12Х2Н4А. Следовательно толщина упрочненного слоя:
Список использованных источников 2. А.К. Карпец, В.С. Белоусов, В.И. Мальцев упрочнение деталей авиационных конструкций ППД: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. 1995. – 79 с. Скачать архив (280.0 Kb) Схожие материалы: |
Всего комментариев: 0 | |