Improving the efficiency of surface-thermal hardening of machine parts in conditions of combination of processing technologies, integrated on a single machine tool base

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 46 ТЕХНОЛОГИЯ Введение В эпоху глобализации и высокой конкурен - тоспособности крайне важно , чтобы современ - ное машиностроение работало над сокращени - ем производственных затрат и одновременно обеспечивало выпуск качественной продукции с максимальной производительностью [1–20]. В связи с этим в обрабатывающей промышлен - ности отчетливо наблюдается особый интерес к разработке нового типа технологического обору - дования , позволяющего реализовать методы мо - дифицирования поверхностных слоев деталей путем их обработки источниками концентри - рованной энергии [21–25]. Локальное и сверх - скоростное тепловое воздействие создает воз - можность получения более высоких значений твердости , прочности , вязкости за счет образо - вания на поверхности деталей высокодисперс - ной метастабильной структуры намного с более высокой плотностью дислокаций по сравнению с объемной обработкой и традиционными спо - собами поверхностного упрочнения [17, 21–23, 26–31]. Развитие технологии высокочастотного на - грева , связанное с использованием радиочастот , с работами по миниатюризации индукторов и ос - нащению их ферритовыми магнитопроводами , привело к появлению нового метода – высоко - энергетическогонагрева токамивысокойчастоты ( ВЭН ТВЧ ), который в данный момент представ - ляет особый интерес с точки зрения упрочнения конструкционных сталей [26–28, 32–36]. С по - мощью этого метода возможна реализация тех - нологического процесса закалки с удельными мощностями нагрева порядка 400 МВт / м 2 , что с успехом позволяет конку - рировать с другими концен - трированными источниками ( лазер , электронный луч ) при упрочнении материа - ла без оплавления ( рис . 1). Необходимо отметить , что обеспечение требуемого постоянного зазора (  = = 0,1…0,2 мм ) между ин - дуктором и обрабатываемой деталью , который является необходимым условием ре - ализации ВЭН ТВЧ , стано - вится возможным только лишь при совмещении двух обрабатывающих технологий – механиче - ской и поверхностно - термической операций – на единой станочной базе [20, 27, 28, 37]. Посколь - ку разработка нового станочного оборудования требует большого объема финансовых и трудо - вых ресурсов , нами предлагается модернизация стандартных металлорежущих станков путем их дооснащения дополнительным концентрирован - ным источником энергии , в качестве которого можно использовать генератор ТВЧ . С учетом современного уровня развития микропроцес - сорной техники в области высокочастотных промышленных установок тиристорного типа , а также критерия удобоваримого встраивания в стандартную станочную систему в область на - ших интересов будут входить высокочастотные генераторы типа СВЧ . При этом становится ак - туальной задача разработки новых методик на - значения режимов обработки , рассматриваю - щих объединяемые операции технологического процесса не изолированно , а во взаимосвязи и позволяющих гарантированно получать детали с заранее заданной точностью и физико - механи - ческими свойствами их рабочих поверхностей [27, 28]. Протекание фазовых превращений , а следо - вательно , получаемая структура и глубина за - калки , а также размер зерна аустенита зависят от интегрального температурно - временного действия нагрева на структуру стали и поэтому также обусловливаются формой термической кривой . Использование в качестве основных па - раметров назначения режимов поверхностной закалки средней скорости и максимальной тем - пературы нагрева достаточно приблизительно Рис . 1. Схема обработки при ВЭН ТВЧ Fig. 1. The scheme of HEH HFC processing