Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 93 ТЕХНОЛОГИЯ ориентированию локальной системы координат источника энергии; « StartElem » – стартовые эле- менты начала действия источника; « StartNodes » и « EndNodes » – начальные и конечные узлы на траектории перемещения; « Skin » – группа двух- мерных элементов, обозначающих поверхности, по которым происходят конвективные и радиа- ционные тепловые потери ( Convective and Ra- diative Losses ); « ClampedNodes » – группа узлов, по которым происходит закрепление пластины. Моделирование процесса ВЭНТВЧ осу- ществляли в системе SYSWELD, позволяющей использованием модели упруго-вязкопласти- ческого поведения материала и современного математического аппарата осуществить расчет температурных полей, распределения структур- ных составляющих, твердости, внутренних на- пряжений и деформаций [23]. Воспользоваться разработанным математи- ческим аппаратом теории теплопроводности становится возможным только лишь при соот- ветствующем описании теплового источника в месте его действия. При обработке ВЭН ТВЧ форма источника в плоскости X–Y (т. е. в плоскости, которая пер- пендикулярна активному проводу индуктора) представляет собой прямоугольник, стороны ко- торого определяются длиной l и шириной паза магнитопровода R и (рис. 1). Распространение индуктивного тока на поверхности обрабаты- ваемого изделия будет определять распределе- ние удельной мощности. Вдоль оси Y распре- деление удельной мощности равномерно, а по оси X – определяется отношением ширины паза магнитопровода R и к величине зазора  между обрабатываемой деталью и активным проводом индуктора. Кривые распределения удельной мощности представлены на рис. 3 [24]. Здесь отношение   2 0 0 ( ) / / ( ) X q X q H H f X   , где q ( X ), q 0 , H X , H 0 – значения удельной мощности и напряженности магнитного поля на поверх- ности в точке Х и под серединой индуктора ( Х = 0). Принимая во внимание результаты работ [11, 25], было сделано соответствующее опи- сание закона перераспределения выделяемой энергии по глубине материала при нагреве ТВЧ (см. рис. 2). Важную роль в создании математической модели играет расчет теплофизических и фи- зико-механических свойств и генерация базы данных материалов. Зависимости теплофизи- ческих характеристик (теплопроводность  ( Т ), теплоемкость с ( Т ) и удельная плотность ρ( Т )) для данных марок сталей приняты по данным работ [26–28]. При описании предела текучести  т ( Т ), модуля Юнга E ( Т ), коэффициента Пуассо- на  ( Т ), модуля упрочнения Н ( Т ) использовались данные, представленные в работах [29–35]. Адекватность математической модели прове- рялась опосредованно путем предварительно про- веденных структурных исследований и определе- ния микротвердости упрочненного слоя. а б Рис. 3. Характер распределения удельной мощности под индуктором: q 0 – максимальное значение удельной мощности; R и – ширина паза магнитопровода индуктора (1,2…2 мм);  – величина воздушного зазора между индуктором и деталью (0,1…0,8 мм); а – R и / Δ = 10; б – R и / Δ = 1