Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 41 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 621.923 ОБРАЗОВАНИЕ ЖИДКОЙ ФАЗЫ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ЗАКАЛКИ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ НАГРЕВОМ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ* В.В. ИВАНЦИВСКИЙ, доктор техн. наук, доцент И.А. БАТАЕВ, канд. техн. наук, доцент Т.Г. МАРТЫНОВА, канд. техн. наук, доцент Н.В. ВАХРУШЕВ, аспирант, ассистент Г.О. ЧА, аспирант ( НГТУ, г. Новосибирск ) Поступила 3 июня 2016 Рецензирование 15 июля 2016 Принята к печати 15 августа 2016 Иванцивский В.В. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: ivancivskij@corp.nstu.ru Для повышения эксплуатационных свойств деталей машин все большее распространения получают ме- тоды модифицирования поверхностных слоев деталей с использованием источников энергии высокой кон- центрации, обеспечивающих скорости нагрева порядка 10 4 …10 5  C/с. Объектом данных исследований явля- ется поверхностная закалка высокоэнергетическим нагревом токами высокой частоты (ВЭН ТВЧ). Данному источнику энергии свойственно весьма сложное распределение энергии по толщине нагреваемого слоя, что может являться причиной образования в глубине материала микрообъемов расплавленного металла, приво- дящее к существенному снижению качества обрабатываемого изделия. Следовательно, при назначении тех- нологических режимов, необходимо учитывать характерные особенности обработки данными источниками нагрева. Натурные эксперименты проводились на круглошлифовальном станке модели 3Б12, оснащенного до- полнительным источником энергии, в качестве которого использовался выносной закалочный контур, реа- лизующий высокоэнергетический нагрев токами высокой частоты. Структурные исследования производи- ли с применением оптической и растровой микроскопии. Математическое моделирование тепловых полей и структурно-фазовых превращений при ВЭН ТВЧ осуществлялось в программных комплексах ANSYS и SYSWELD. Теоретически обоснована и практически доказана возможность возникновения в процессе поверхност- ной закалки стали 45 с использованием высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты с одновре- менным душевым водяным охлаждением жидкой фазы не на поверхности, а на глубине 0,15…0,2 мм. На основании проведенных исследований сделан вывод о том, что назначать режимы поверхностной закалки с использованием ВЭН ТВЧ с одновременным душевым охлаждением необходимо исходя из наиболее тепло- напряженного слоя. Ключевые слова: поверхностная закалка, токи высокой частоты, метод конечных элементов, конструк- ционная сталь, жидкая фаза. DOI: 10.17212/1994-6309-2016-3-41-51 _______________ * Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках Тематического плана НИР НГТУ по про- екту ТП-ПТМ-2_15 в плановом периоде 2015–2016 гг.