РГР2. Индукционная закалка сталей
 Скачать 39.87 Kb.
|
 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Брянский государственный технический университет Факультет «Машиностроение» Кафедра «Триботехническое материаловедение и технологии материалов» Расчетно-графическая работа по дисциплине «Основы научных исследований» на тему: Индукционная закалка сталей Выполнил: студент группы: З-20-МАШ-ирм-Б Герасенков А.С. Проверил: Булгаев А.М. 2021г Содержание Введение 1.Литературно патентный анализ 2.Общие сведения 3.Математическое моделирование 4.Результаты исследований 5. ВВЕДЕНИЕ В развитии машиностроительной промышленности, повышении качества, надёжности и долговечности машин большая роль принадлежит термической обработке, как одному из эффективных и экономичных методов упрочнения металлов и металлических сплавов. Термическая обработка металлов является составной частью общего цикла изготовления деталей машин и инструмента. Особенно большие успехи в разработке теории и внедрении передовых методов термической и химико-термической обработки достигнуты на машиностроительных заводах автомобильной, тракторной, станкостроительной и шарикоподшипниковой промышленности. Одним из выдающихся достижений российской науки и техники явилось создание метода индукционной поверхностной закалки при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) и внедрение машин–автоматов для осуществления этого прогрессивного метода. Индукционная закалка – наиболее дешёвое и технически совершенное средство для поверхностного упрочнения и повышения твёрдости разнообразных деталей станков, машин и сооружений. 1.Литературно патентный анализ.
2.Общие сведения Основоположником метода индукционной термической обработки и промышленного использования токов высокой частоты для нагрева металла является профессор В. П. Вологдин, который разработал теорию индукционного нагрева и создал первые промышленные установки. Ему принадлежит мировой приоритет в этой области Индукционный нагрев, широко применяемый в настоящее время в различных отраслях промышленности, обеспечивает высокую производительность, экономичность, автоматизацию производства, улучшение условий труда и повышение качества нагреваемых заготовок. Индукционный нагрев с последующей закалкой является одним из наиболее совершенных и рациональных методов поверхностного упрочнения стальных деталей. Однако индукционный нагрев имеет также некоторые недостатки, ограничивающие его применение. Использование индукционных установок экономично только для нагрева изделий одинаковых сечений. При нагреве деталей сложной формы коэффициент полезного действия (КПД) таких установок очень низок (0,1…0,2). При сквозном индукционном нагреве изделий трудно обеспечить высокую равномерность их нагрева. Индукционные установки мало пригодны для низкотемпературного нагрева. Для нагрева металла электрическим током в настоящее время пользуются преимущественно токами высокой частоты. Как известно, переменный электрический ток в городской сети имеет частоту 50 Гц и относится к токам низкой частоты (промышленная частота). Переменный электрический ток с частотой выше 50 Гц называют током высокой частоты. ТВЧ для индукционного нагрева металла получают в специальных установках – генераторах. Они бывают машинными, полупроводниковыми и ламповыми. В машинных генераторах получают токи с частотой от 500 до 10 000 Гц, в полупроводниковых преобразователях – от 4000 до 66 000 Гц, а в ламповых генераторах – до 10 000 000 Гц (10 МГц). Сущность индукционного нагрева заключается в следующем. Заготовка (деталь) помещается в переменное магнитное поле проводника, несущего ток промышленной или повышенной частоты. Этот проводник называется индуктором и обычно изготовляется из медных трубок, которые навиваются в виде спира- лей круглого или другого сечения (в зависимости от формы нагреваемой заготовки). Ему может быть придана любая другая форма, если это необходимо для получения заданного температурного поля детали. Вследствие электромагнитной ин- дукции в детали возникает вихревой ток (ток Фуко), который её нагревает. Ферромагнитные материалы нагреваются в этих условиях также теплом, выделяющимся при перемагничивании заготовки. Количество выделившегося тепла (Q), можно вычислить по формуле (1.1) Джоуля–Ленца:  где I – сила тока, А; R – электрическое сопротивление материала заготовки, Ом; τ – время нахождения детали в переменном магнитном поле индуктора, с. Изменяя силу тока I, можно получить любое количество тепла и, следовательно, любую температуру и любую скорость нагрева. Возникающие в детали индукционные токи оттесняются к её поверхности. Плотность вихревого тока iх у поверхности максимальна (рис. 1.1) и убывает по мере приближения к центру детали, подчиняясь экспоненциальному закону (поверхностный эффект):  где iх – плотность индукционного тока на глубине х от поверхности детали, А/см2; i0 – плотность тока на поверхности детали, А/см2; е – основание натурального логарифма (e = 2,718); х – расстояние от поверхности детали, см; δ – глубина проникновения вихревого тока в металл, см. 3.Математическое планирование |