Obrabotka Metallov 2021 Vol. 23 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 3 2021 61 TECHNOLOGY   Ä ØÒ Ï V D b L   ,   È È ØÒ Ä Ý , Ï S S q bR q bR L V D b    где L =104 мм ( см . рис . 3), b = 10 мм ( см . рис . 1). Результаты расчета энергозатрат и произво - дительности при термоупрочнении детали для всех сочетаний режимных параметров и марок сталей представлен в табл . 4. Анализ полученных результатов показы - вает , что использование интегральной обра - ботки позволяет по отношению к существу - ющей на предприятии технологии повысить производительность поверхностной закалки ТВЧ в 3,5…4,1 раза , а энергозатраты снизить в 9,5…11,3 раза . На рис . 13, 14 представлены результаты оп - тической микроскопии , данные измерений ми - кротвердости и остаточных напряжений , а также результаты математического моделирования для двух режимов . 1. Сталь У 8 А – режим , обозна - ченный точкой С ( П шт увеличивается 3,5 раза , а Э уменьшаются в 11,3 раза ): q и = 2,4·10 8 Вт / м 2 , V д = 68 мм / с . 2. Сталь 45 – режим , обозначен - ный точкой В ( П шт увеличивается 4,1 раза , а Э уменьшаются в 9,5 раз ): q и = 3,4·10 8 Вт / м 2 , V д = 81 мм / с . Анализируя графики распределения микро - твердости поверхностного слоя , можно вы - делить три характерные зоны ( рис . 13, а , г и 14, а , б ): зона I – характеризуется стабильным средним значением уровня микротвердости ; зона II – переходная зона ; зона III – зона , не пре - терпевшая структурно - фазовых изменений . За глубину закаленного слоя принимают расстоя - ние от поверхности до зоны со структурой , со - держащей 50 % мартенсита . В свою очередь , пе - реходной слой – это зона между поверхностным слоем закаленной стали со стабильным средним уровнем микротвердости и зоной материала , в котором не произошло никаких структурно - фа - зовых превращений . Последующим алмазным выглаживанием по - верхности 1 ( рис . 3) удалось достигнуть уровня шероховатости порядка Ra = 0,1 мкм ( рис . 15, а ), при этом происходит повышение микротвердо - сти и увеличение уровня сжимающих напряже - ний в поверхностном слое до значений 870 HV и   = –650  20 МПа соответственно ( рис . 15, б ). Заключение Представлена оригинальная методика про - ведения структурно - кинематического анализа для предпроектных исследований гибридно - го металлообрабатывающего оборудования . Разработаны методологические рекоменда - ции по модернизации металлорежущих стан - ков , выполнение которых позволит реализо - вать высокоэнергетический нагрев токами высокой частоты ( ВЭН ТВЧ ) на стандартной станочной системе и обеспечить формиро - вание наукоемкого технологического обору - дования с расширенными функциональными возможностями . Предложен единый инте - гральный параметр температурно - времен - ного воздействия на конструкционный мате - риал при назначении режимов упрочнения концентрированными источниками нагрева , гарантирующих требуемый комплекс показа - телей качества поверхностного слоя деталей Т а б л и ц а 4 Ta b l e 4 Результаты расчета производительности и энергозатрат поверхностной закалки посредством ВЭН ТВЧ в условиях интегрированной обработки The results of calculating the productivity and energy consumption of surface hardening by means of HEH HFC under the conditions of integrated processing Сталь , режим / Steel, mode Скорость V д , м / с / Speed V w , m/s Удельная мощность q и , 10 8 Вт / м 2 / Speci fi c power qs , 10 8 W/m 2 Производительность , с –1 | Productivity, s –1 Энергозатраты , кВт · ч | Energy consumption, kW·h 45 A 0,074 3,0 0,049 0,034 B 0,081 3,4 0,054 0,035 У 8 А C 0,068 2,4 0,045 0,029 D 0,075 2,8 0,050 0,031