Obrabotka Metallov 2014 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (64) 2014 97 ТЕХНОЛОГИЯ В результате обработки результатов экспери- ментальных исследований были получены соот- ветствующие функциональные зависимости для исследуемых материалов и диапазонов режимов обработки ( q и [Вт/м 2 ], V д [м/с]):   2 è ä ä è ä , q V a bV cq dV       2 3 3 è ä è ä è eq fV q gV hq      2 2 ä è ä è iV q jV q   , (3) где 0,25 ≤ è ä ( , ) q V  ≤ 0,33. Значение коэффициентов функциональной зависимости: для стали У8: a = 0,013232, b = 7,354214, c = 5,814168  10 –9 , d = 31,678703, e = –1,724837  10 –17 , f = –8,746601  10 –8 , g = –543,57972, h = 1,233  10 –26 , i = 1,139227  10 –16 , j = 2,287546  10 –7 ; стали 45: a = 0,087564, b = –7,429933, c = 1,062284  10 –8 , d = 235,19293, e = –3,424286  10 –17 , f = –8,850919  10 –8 , g = –1309,3045, h = 2,9423  10 –26 , i = 1,403793  10 –16 , j = 1,010925  10 –7 . Таким образом, определение удельной мощ- ности и скорости перемещения источника при поверхностной закалке осуществляется по- средством решения системы уравнений h ( q и , V д ) и Ψ( q и , V д ) при заданных значениях глуби- ны закалки и относительной величине переход- ной зоны. На рис. 8 представлено графическое решение данной задачи. Можно заметить, что полученный диапазон режимов обработки суще- ственно уже по отношению к назначению режи- мов исходя из обеспечения лишь заданной глу- бины упрочненного слоя (кривые 1 и 2 ). При закалке стали У8 на глубину 0,6 мм диапазон рекомендуемых режимов ограни- чен точками А и В на кривой 1 : при этом q и = = (2,4…2,6)·10 8 Вт/м 2 , V д = (69…76) мм/с. При закалке стали 45 на глубину 0,6 мм диапазон рекомендуемых режимов ограни- Рис. 8. Зависимость удельной мощности источни- ка от его скорости движения при закалке ВЭН ТВЧ стали 45 и У8 на глубину 0,6 мм: 1 – сталь У8; 2 – сталь 45 чен точками C и D на кривой 2 : при этом q и = = (3,0…3,4)·10 8 Вт/м 2 , V д = (72…80) мм/с. Таким образом, полученные режимы обра- ботки гарантируют получение необходимой глу- бины закалки и рациональную величину пере- ходной зоны. Необходимо отметить, что если в результате решения системы уравнений полу- чается достаточно широкий диапазон сочетания режимных параметров, то можно провести их оптимизацию по критериям: максимальная про- изводительность и минимальные энергозатраты на обработку. Выводы 1. Численно методом КЭ решена задача моделирования напряженно-деформированно- го состояния материала при поверхностном упрочнении высокоэнергетическим нагревом токами высокой частоты. Показано, что при ВЭН ТВЧ скоростей нагрева и охлаждения со- ставляют, соответственно: V н = 5…50∙10 3 o C/с и V о_700–500 = 3…33∙10 3 o C/с (в интервале темпе- ратур (700…500) ° С ). При этом уровень оста- точных напряжений на поверхности пластины составляет ñ max  ≈ –500…–1000 МПа, а в зоне переходного слоя – ð max  ≈ 100…500 МПа. 2. Для исследуемых марок сталей установле- на функциональная зависимость величины пере- ходного слоя от режимов обработки Ψ( q и , V д ). Показано, что при 0,25 ≤   è ä , , q V  ≤ 0,33 обе- спечивается смещение пика растягивающих на- пряжений в более глубокие слои материала при уменьшении величины сжимающих напряжений на поверхности в пределах 6…10 %.