Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
1. Индукционная поверхностная закалка
2. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием
2.1 Общие сведения ……………………………………………………..10
2.2 Исходные данные и задача расчета…………………………………10
2.3 Расчет параметров дробеударного упрочнения резьбы…………...11
2.4 Расчет параметров алмазного выглаживания цилиндрической
поверхности…………………………………………………………..12
3. Список использованных источников……………………………………….14
В основе метода лежат два физических закона: закон электромагнитной индукции Фарадея (возникновение индукционных токов в проводнике, который находится в переменном магнитном поле); и закон Джоуля-Ленца (нагрев проводников электрическом током).
Закона электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Закон Джоуля–Ленца: Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током: .
Диаметр заготовки =50 мм.
Длина заготовки подвергаемой закалке =50 мм.
Материал детали: Углеродистая сталь 12Х2Н4А
Рис.1 Эскиз детали
Характеристики материалов:
Плотность стали
Удельная теплоемкость
Теплопроводность
Температуропроводность =20
Удельное электрическое сопротивление =1.2
Характеристики индуктора:
Число витков
Покрытие Ан.Окс.100 из.
- сплав (АМГ6)
Удельное электрическое сопротивление (АМГ6)
Рис.2. Индуктора с деталью
1- индуктор; 2- канал для протока воды; 3-деталь
Температурный режим:
Температура поверхности
Минимальная
Скорость нагрева
Задача расчета:
- Расчитать глубину закаленного слоя на частотах
- Необходимую плотность мощности
- Амплитуду тока в индукторе А.
- Мощность технологической установки
- Выбрать схему нагрева и охлаждения детали
- Привести эскиз индуктора
- Дать рекомендации по выбору частоты в зависимости от глубины закалки.
Толщина скин-слоя (1):
(1)
– удельное электрическое сопротивление материала заготовки
относительная магнитная проницаемость, = 1;
магнитная постоянная, = 1,257
– частота,
Для одновиткового индуктора шаг намотки S равен длине индуктора L.
Времени нагрева находим по формуле (2):
(2)
с.
Толщина скин-слоя в зависимости от частоты тока , где - частота в :
Запишем толщину скин-слоя в безразмерном виде :
Здесь – безразмерный параметр.
По графику на рис.3. определим при :
Рис.3. Решение задачи нагрева одномерного полубесконечного
тела внутренними источниками теплоты
Зная безразмерную , определим :
По графику на рис.3 определим глубину закалки в безразмерном виде:
Переведем в размерный вид используя выражение :
На основе проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что при увеличении частоты тока глубина закалки уменьшается. Наилучший результат был получен при при глубине закалки или 2.55 мм.
Обычно при расчетах плотность мощности определяется из условия заданных и времени нагрева по формуле :
(3)
Из полученных плотностей тока выберем наибольшую, т.к. она обеспечивает необходимую мощность электромагнитной энергии на всех частотах.
Амплитуда тока в зависимости от частоты :
(4)
Наибольшая амплитуду тока в индукторе:
будем выбирать из соотношения:
,
где кпд блока питания;
находится по формуле:
-длина индуктора, равная длине обрабатываемого участка
Мощность технической установки
Выберем из ряда мощностей технической установки 16; 25; 63; 100; 160
т.е.
Тогда необходимая плотность мощности:
или
В связи с выбором мощности установки необходима коррекция времени и скорости нагрева, а также амплитуды тока:
Из выражения (3) получаем:
с.
Из (2) выражение для :
Из выражения (4) для амплитуды тока получаем:
Рекомендации по выбору частоты и режимам нагрева и охлаждения:
Для получения максимальной глубины закаленного слоя рекомендуется назначить частоту равной 10
После закалки рекомендуется применить охлаждение в воде или масле и отпуск для снятия внутренних напряжений при Т =200С.
Обработка дробью применяется для упрочнения разнообразных деталей планера и двигателей летательных аппаратов – лонжеронов, бимсов, монорельсов, деталей шасси, обшивок, панелей, лопаток турбины и компрессора, подшипников и т.д.
Сущность дробеударного упрочнения заключается в бомбардировке поверхности детали потоком дроби, обладающей значительны запасом кинетической энергии. Источником энергии дроби является струя газа, жидкости, центробежная сила или ускорение силы тяжести. В зависимости от типов и конструктивного исполнения технологических установок (оборудования) скорость дроби может изменяться от 10 до 100 .
Основным достоинством дробеударной обработки является возможность эффективного упрочнения деталей различной конфигурации, имеющих мелкие надрезы, пазы, галтели и резьбовые поверхности.
Усталостная прочность детали после упрочнения дробью повышается на 15…50% в зависимости от марки материала и режимов упрочнения. Изменения размеров деталей после дробеударного упрочнения незначительны и исчисляются микронами. Поэтому точностные характеристики деталей определяются операциями, предшествующими упрочнению (шлифование, чистовое точение и др.).
Эскиз детали приведен на рис.1.
Деталь изготовлена из стали 12Х2Н4А;
Предел прочности
Плотность стекла
Предварительная обработка детали: термоупрочнение и чистовое точение с шероховатостью:
После обработки ППД исходная шероховатость не должна ухудшиться.
Для обработки резьбы (см. рис.4.) использовать стеклянную дробь. Диаметр стеклянной дроби из следующего ряда: 100; 160; 200; 250
Рис.4. фрагмент резьбы детали
Задача расчета
Расчитать параметры дробеударного упрочнения резьбы и алмазного выглаживания цилиндрической поверхности.
Назначим диаметр стеклянной дроби согласно исходным требованиям (<). Здесь -диаметр стеклянной дроби, -диаметр лунки резьбы (рис.4) .
При пластическом внедрении шарика в поверхность (рис.5.) баланс энергии и работы имеет вид:
(1)
Рис.5. Пластическое внедрение шарика
в поверхность
Здесь:
– масса шарика:
(2)
– работа сил сопротивления:
(3)
После подстановки (2) и (3) в (1)получаем:
отсюда при HB 3В имеем глубину отпечатка:
при скорость вылета шарика:
Глубина упрочненного слоя находится из соотношения:
Если учесть, что d, то площадь поверхности отпечатка шарика диаметром приблизительно равна площади круга с диаметром d :
(4)
Из (4) выражение для :
глубина наклепанного слоя равна:
Алмазное выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом-выглаживателем, что позволяет получить упрочненную поверхность с низкой шероховатостью и сжимающими остаточными напряжениями, распространяющимися на значительную глубину. При этом в месте контакта инструмент-деталь (в очаге деформирования) происходит локальный переход металла в состояние текучести, в результате чего изменяются характеристики поверхностного слоя, что в итоге повышает сопротивление усталости деталей при эксплуатации.
Назначение режимов обработки выглаживания сводятся к определению оптимальных значений силы выглаживания , радиуса рабочей части индентора, подачи , скорости обработки , числа рабочих ходов .
Критерий выбора радиуса сферы – твердость материала.
Для стали 12Х2Н4А назначим = 3.4 [2, стр.62].
Оптимальное значение силы выглаживания можно определить по формуле:
Н
Здесь:
с = 0,008 – коэффициент, учитывающий условия обработки,
– диаметр детали,
Рис. 6. Схема деформирования поверхностного слоя
при алмазном выглаживании ( в направлении подачи)
1-микронеровности исходной поверхности; 2- наплыв;
3-выглаживатель; 4- поверхность после выглаживания
Назначим величину продольной подачи s = 0,08 [2, стр.62], тогда полученная шероховатостьвычислится по следующей формуле:
Параметры шероховатости зависят также от числа рабочих ходов z выглаживателя. С увеличением z до 2…3 параметр шероховатости уменьшается в меньшей степени. При z 4 возможен перенаклеп ПС.
Определим глубину наклепанного слоя по зависимости Серенсена С.В. [2, стр.19]:
, где d – диаметр детали;
– прочность после упрочнения;
– прочность сердцевины;
– глубина наклепанного слоя
=750
– Увеличение прочности поверхности повышается на 17% по сравнению с исходной величиной прочности [2, стр. 64] для стали 12Х2Н4А.
Следовательно толщина упрочненного слоя:
Список использованных источников
2. А.К. Карпец, В.С. Белоусов, В.И. Мальцев упрочнение деталей авиационных конструкций ППД: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. 1995. – 79 с.