Obrabotka Metallov 2015 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (68) 2015 34 технология На втором переходе – поверхностная закалка ВЭН ТВЧ – при обеспечении требуемой глуби- ны упрочнения h = 0,6 мм и рационального ха- рактера распределения остаточных напряжений определение удельной мощности ( q и [Вт/м 2 ]) и скорости перемещения источника ( V д [м/с]) осуществлялось посредством решения системы уравнений h ( q и , V д ) и Ψ( q и , V д ) [26, 27]:  = + + + + +   + + + + +   Ψ = + + + + +   + + + + +   ≤ Ψ ≤  2 2 è ä ä è ä è 3 3 2 2 ä è ä è ä è ä è 2 2 è ä ä è ä è 3 3 2 2 ä è ä è ä è ä è è ä ( , ) , ( , ) , 0,25 ( , ) 0,35, h q V a bV cq dV eq fV q gV hq iV q jV q q V k lV mq nV oq pV q rV sq tV q uV q q V где a = 0,426008; b = 2,827121; c = 3,025072∙10 –9 ; d = –301,591960; e = –4,694423∙10 –18 ; f = = 3,600666∙10 –8 ; g = 1953,668810; h = 3,216427∙10 –27 ; i = 1,375401∙10 –17 ; j = –3,779403∙10 –7 ; k = 0,087564; l = –7,429933; m = 1,062284∙10 –8 ; n = 235,19293; o = –3,424286∙10 –17 ; p = –8,850919∙10 –8 ; r = = –1309,3045, s = 2,9423∙10 –26 ; t = 1,403793∙10 –16 ; u = 1,010925∙10 –7 – значения коэффициентов функциональных зависимостей для стали 45. На рис. 2 представлено графическое решение данной задачи. При закалке стали 45 на глуби- ну 0,6 мм диапазон рекомендуемых режимов ограничен на кривой точками A и B : при этом q и = (3,0…3,4)·10 8 Вт/м 2 , V д = (0,072…0,081) м/с. Найденные режимы обработки (заштрихованная область) гарантируют получение необходимой глубины закалки и рациональную величину пе- реходной зоны. Рис. 2 . Зависимость удельной мощности источника от его скорости движения при закалке ВЭН ТВЧ стали 45 на глубину h 45 = 0,6 мм Рис. 3 . Распределение мик­ ротвердости в поверхностном слое стали 45 после закалки ВЭН ТВЧ: режим – q и = 3,2∙10 8 Вт/м 2 , V д = 0,078 м/с, B и = 2 мм Настройку станочного оборудования произво- дили на следующие режимы: q и = 3,2·10 8 Вт/м 2 и V д = 0,078 м/с ( n д ≈ 31 мин –1 ). Для обеспечения требуемой частоты вращения шпинделя была произведена модернизация привода главно- го движения, заключающаяся в его оснащении частотным преобразователем HF Inverter model F 1500-G0015 S 2 B . Характер распределения микротвердости об- разцов в поперечном сечении отражен на рис. 3. Микроструктура упрочненного слоя стали 45 представлена на рис. 4, а . Она представляет собой мартенсит и незначительное количество мелких ферритных зерен размерами до 10 мкм. Средний уровень микротвердости закаленного слоя после ВЭНТВЧ составил 739 HV, при этом микротвердость материала основы находилась на уровне 204 HV. Микроструктура переход- ной зоны около основного металла представля- ет собой зерна феррита размерами 20…30 мкм и низкоуглеродистый мартенсит (рис. 4, б ). Ши- рина этой зоны ~0,17 мм. Наличие феррита и его строчечное расположение (как и в основном металле) свидетельствуют о том, что температу- ра нагрева этой области находилась в интервале Ас 1 –Ас 3 . Распределение тангенциальных остаточных напряжений (ОН) по глубине упрочненного слоя представлено на рис. 5. Максимальный уровень сжимающих ОН на поверхности составил s t = = –560 ± 20 МПа. При этом пик растягивающих