DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2018.82.0.35

ТЕПЛОТЕХНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК РЕЖИМУ ІНДУКЦІЙНОГО НАГРІВУ ПОВЕРХОНЬ, ВІДНОВЛЕНИХ ЕЛЕКТРОКОНТАКТНИМ НАПЛАВЛЕННЯМ

O. V. Berezhnaia, V. D. Kassov

Анотація


Наявність у поверхневому шарі неоднорідної структури, обумовленою специфікою процесу електроконтактного наплавлення, приводить до зниження стійкості деталей, що працюють в умовах концентрації напружень. Отже, необхідним є підвищення експлуатаційної стійкості швидкозношуваних деталей машин шляхом застосування технології комбінованої обробки. Для одержання заданих характеристик відновлених деталей необхідне постадійне змінення властивостей у певній послідовності з поступовим наближенням значень характеристик до заданих. Стадійність обумовлюється тим, що неможна, з одного боку, змінити одним методом одночасно всі різнорідні властивості деталей, а з іншої – одержати одразу на одній стадії весь комплекс необхідних значень результуючих параметрів.  Актуальним завданням є підвищення експлуатаційної стійкості деталей за рахунок застосування комбінованих технологій з використанням індукційної обробки наплавленого шару. Метою роботи є визначення параметрів режиму нагріву для індукційної обробки поверхонь, відновлених електроконтактним наплавленням, із заданим розподілом температур вглиб відновлюваної робочої поверхні циліндричних деталей діаметром 50...120 мм. Проведено аналітичне вирішення задачі нагріву із заданими параметрами швидкості та глибини прогріву поверхневого шару відновлюваного виробу. Запропоновано та аналітично досліджено режим індукційного нагріву при постійній питомій потужності. Представлено залежності, що дозволяють визначити основні параметри нагріву, які забезпечують розрахунок індуктору для нормалізації відновлених поверхонь циліндричних деталей. Запропонований індукційний режим нагріву є перехідним між гартівним та наскрізним нагрівом та дозволяє одночасно одержувати задану температуру на поверхні та на необхідній глибині прогрітого шару циліндричних деталей діаметром 50-120мм  з нормалізацією їх поверхонь, відновлених електроконтактним наплавленням.  Одержані результати аналітичного розрахунку параметрів режиму індукційного нагріву для нормалізації поверхневого шару відновлених циліндричних деталей дозволяють провести розрахунок індуктору та вибір генератору для комбінованої обробки поверхні.

Ключові слова


індукційний нагрів; розрахунок; параметри нагріву; наплавлений шар; глибина нагріву

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Bulychev, V.V., Zezyulya, V.V. (2011). Electrical resistance deposition with a wire and deceleration of the roller electrode. Welding International, 25, 5, 374–377. DOI: 10.1080/09507116.2011.554231.

Burak, P.I., Serov, A.V., Latypov, R.A. (2012). Optimization of the process of electric resistance welding of metallic strips through an amorphous solder. Welding International, 26, 10, 814–818. DOI: 10.1080/09507116.2011.653168.

Saifullin, R. N. (2007). Improvement of Performance of Machine Parts by Electrocontact Welding of Composite Materials. Journal of Friction and Wear, 28, 2. 206–211. DOI: 10.3103/S1068366607020122.

Berezhnaya, E.V., Kuznetsov, V.D., Kassov, V.D., Gavrish, P.A. (2017). Investigation of microplastic deformation of metal deposited by electric resistance method. The Paton Welding Journal, 7, 19-22. Available at: https://doi.org/10.15407/tpwj2017.07.04

Chapetti, M.D., Tagawa, T., Miyata, T. (2003). Ultra-long cycle fatigue of high-strength carbon steels. Part 1: Revive and analysis of the mechanism of failure. Materials Science and Engineering, 356, 227-23.

Heng, C. (2009). Fatigue properties of low carbon low silicon TRP-steel. Shanghai Metals, 31, 1, 6-9.

Marines, I., Bin, X., Bathias, C. (2003). An understanding of a very high cycle fatigue of metals. International Journal of Fatigue, 5, 1101-1107

Wang, Q.Y., Baudry, G., Bathias, C., Berard, J.Y. (2000). Subsurface crack initiation due to ultra-high cycle fatigue. Advanced in mechanical behavior, plasticity and damage. Proceedings of EUROMAT 2000, 2, 1083-1087.

Sluhotskiy, A.E., Ryiskin, S.E. (1974). Induktoryi dlya induktsi-onnogo nagreva [Inductors for induction heating]. 264s. [in Russian].

Berezhnaya, E.V. (2014). Teplovoe sostoyanie rezhuschego instrumenta v zone vosstanovitelnoy elektrokontaktnoy naplavki [Thermal condition of the cutting tool in the zone of recovery electrocontact surfacing]. Nadiynist instrumentu ta optimizatsIya tehnologichnih sistem. Zbirnik naukovih prats, 34, 197-200. [in Russian].

Berezhnaya, E.V. (2013). K raschetu temperaturnogo polya pri elektrokontaktnoy naplavke mnogosloynyih pokryitiy [To the calculation of the temperature field in the electric contact surfacing of multilayer coatings]. Perspektivnyie tehnologii, materialyi i oborudovanie v liteynom proizvodstve: Materialyi IV mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii, 31. [in Russian].

Golovin, G.F., Zamyatnin, M.M. (1990). Vyisokochastotnaya termicheskaya obrabotka [High frequency heat treatment], 239s. [in Russian].

Vasilev, A.C., Tsarevskiy, V.V. (2001). Vyisokointensivnyiy induktsionnyiy nagrev [High intensity induction heating]. Elektrichestvo, 12, 37 – 43 [in Russian].

Berezhnaya, E.V. (2017). Vyibor rezhima induktsion-nogo nagreva dlya normalizatsii naplav-lennyih poverhnostey tsilindricheskih detaley [Selection of induction heating mode for normalizing the weld surfaces of cylindrical parts]. Visnik Priazovskogo derzhavnogo tehnichnogo universitetu: zbirnik naukovih prats, 34, 115-123. [in Russian].

Babey, Yu.I., Butakov, B.I., Syisoev, V.G. (1995). Poverhnostnoe uprochnenie metallov [Surface hardening of metals], 256s. [in Russian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Bulychev V.V. Electrical resistance deposition with a wire and deceleration of the roller electrode / V.V. Bulychev, V.V. Zezyulya // Welding International. – 2011. – Vol. 25, No. 5. – P. 374–377. – DOI: 10.1080/09507116.2011.554231.

2. Burak P.I. Optimization of the process of electric resistance welding of metallic strips through an amorphous solder / P.I. Burak, A.V. Serov, R.A. Latypov // Welding International. – 2012. – Vol. 26, No. 10. – P. 814–818. – DOI: 10.1080/09507116.2011.653168.

3. Saifullin R. N. Improvement of Performance of Machine Parts by Electrocontact Welding of Composite Materials / R. N. Saifullin // Journal of Friction and Wear. – 2007. – Vol. 28, No. 2. – P. 206–211, DOI: 10.3103/S1068366607020122.

4. Berezhnaya E.V. Investigation of microplastic deformation of metal deposited by electric resistance method / E.V. Berezhnaya, V.D. Kuznetsov, V.D. Kassov, P.A. Gavrish // The Paton Welding Journal. – 2017. – №7. – P. 19-22. – Available at: https://doi.org/10.15407/tpwj2017.07.04

5. Chapetti M.D. Ultra-long cycle fatigue of high-strength carbon steels. Part 1: Revive and analysis of the mechanism of failure / M.D. Chapetti, T. Tagawa, T. Miyata // Materials Science and Engineering. – Vol. 356. – 2003. – P. 227-23.

6. Heng C. Fatigue properties of low carbon low silicon TRP-steel / C. Heng // Shanghai Metals, 2009. – Vol.31. - №1. – P. 6-9.

7. Marines I. An understanding of a very high cycle fatigue of metals / I. Marines, X. Bin, C. Bathias // International Journal of Fatigue. – 2003. – Vol.5. – P. 1101-1107

8. Wang Q.Y. Subsurface crack initiation due to ultra-high cycle fatigue / Q.Y. Wang, G. Baudry, C. Bathias, J.Y. Berard // Advanced in mechanical behavior, plasticity and damage. Proceedings of EUROMAT 2000. – Vol. 2. –Amsterdam – Lausanne – NewYork: Elsivier, 2000. – P. 1083-1087.

9. Слухоцкий А.Е. Индукторы для индукционного нагрева / А.Е. Слухоцкий, С.Е. Рыскин // Л.: «Энергия», 1974. – 264с.

10. Бережная Е.В. Тепловое состояние режущего инструмента в зоне восстановительной электроконтактной наплавки / Е.В. Бережная // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. – Краматорськ, Донбаська державна машинобудівна академія. – №34. – 2014. – С. 197-200.

11. Бережная Е.В. К расчету температурного поля при электроконтактной наплавке многослойных покрытий / Е.В. Бережная // Перспективные технологии, материалы и оборудование в литейном производстве: Материалы IV международной научно-технической конференции. – 2013. – Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия. – С. 31.

12. Головин Г.Ф. Высокочастотная термическая обработка / Г.Ф. Головин, М.М. Замятнин // М.: Машиностроение, 1990. – 239 с.

13. Васильев А.C. Высокоинтенсивный индукционный нагрев / А.С. Васильев, В.В. Царевский // Электричество. – 2001. – № 12. – С. 37 – 43

14. Бережная Е.В. Выбор режима индукционного нагрева для нормализации наплавленных поверхностей цилиндрических деталей / Е.В. Бережная // Вісник Приазовського державного технічного університету: збірник наукових праць. – Вип. 34. – Маріуполь: ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет». – 2017. – С. 115-123.

15. Бабей Ю.И. Поверхностное упрочнение металлов / Ю.И. Бабей, Б.И. Бутаков, В.Г. Сысоев // К.: Наукова думка, 1995. – 256с.