Актуальные проблемы в машиностроении. Том 13. № 1-2. 2026 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 41 Коэффициенты детерминации составили R²h = 0,983 и R²ψ = 0,978, что свидетельствует о высокой точности аппроксимации. Среднеквадратичное отклонение для модели глубины – 2,7 %, для модели переходной зоны – 4,1 %. Анализ графического представления полученных зависимостей (рис. 2) свидетельствует о монотонном возрастании глубины упрочнѐнного слоя h при увеличении удельной мощности qs и снижении скорости перемещения индуктора Vs. В то же время относительная ширина переходной зоны ΨΨ обнаруживает наличие выраженного минимума в диапазоне скоростей 50–80 мм/с при одновременно высоких значениях удельной мощности. Данный характер поведения Ψ может быть интерпретирован как результат конкуренции двух физических механизмов. При относительно низких скоростях сканирования доминирующим фактором становится длительность теплового воздействия, что обусловливает одновременный рост как глубины закалѐнного слоя, так и протяжѐнности переходной зоны. В области высоких скоростей, напротив, время существования аустенитной фазы сокращается, однако возрастают градиенты температурного поля, что в свою очередь способствует расширению зоны неполной закалки. 3,5 3,0 2,5 2,0 qS, 10 8 Вт/м2 0,06 0,07 0,08 0,09 VS, м/с 0,1 4,0 hU8, мм 0,3 0,1 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 3,5 4,0 3,0 2,5 2,0 0,06 0,07 0,08 0,09 qS, 10 8, Вт/м2 VS, м/с 0,05 0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 ΨU8(qS,VS) Рис. 2. Функциональные зависимости h(qS, VS) и Ψ(qS, VS) для стали У8А Совместное решение системы уравнений (1) и (2), выполненное с учѐтом требуемой глубины упрочнения h=0,52 мм и технологически обоснованного диапазона относительной ширины переходной зоны Ψ=0,25…0,33 (который, согласно литературным данным [13], обеспечивает формирование плавного градиента механических свойств и рационального поля остаточных напряжений), позволило установить оптимальные режимы обработки: qs =2,5⋅10 8 Вт/м², Vs=78 мм/с. Экспериментальная проверка подтвердила высокую точность прогноза: фактическая глубина упрочнения составила 0,52±0,03 мм, а ширина переходной зоны – 0,151±0,005 мм (Ψ = 0,29). Микроструктура поверхностного слоя (рис. 3, а) представляет собой мелкодисперсный мартенсит с равномерным распределением карбидных частиц; данные численного моделирования (рис. 3, б) показывают, что объѐмная доля мартенсита на поверхности достигает 98 %, плавно снижаясь до 0 % на глубине 0,67 мм. Остаточные напряжения и микротвѐрдость Анализ остаточных напряжений, выполненный рентгенографическим методом и верифицированный механическим послойным травлением (рис. 3, в), показал, что в поверхностном слое формируются сжимающие напряжения величиной до 850 МПа. Максимум растягивающих напряжений (~600 МПа) смещѐн на глубину 0,9 мм, т.е. за пределы упрочнѐнного слоя. Такое распределение напряжений, характеризующееся плавным градиентом, является оптимальным для деталей, работающих в условиях контактноусталостного нагружения, поскольку препятствует зарождению и развитию усталостных трещин. Численное моделирование в SYSWELD показало хорошее совпадение с экспериментом: расчѐтные значения сжимающих напряжений на поверхности составили
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1