Расчет и моделирование параметров поверхностной высокочастотной термообработки труб

Представлен индукционный закалочный комплекс, предназначенный для поверхностной закалки определенной номенклатуры деталей, который разработан и функционирует в Физико-техническом институте НАН Беларуси. Приведен пример последовательности разработки технологии закалки, начиная от момента получения данных о закаленном слое конкретной детали до определения технологии закалки, типа используемого индуктора и необходимых параметров закалки, включая величину зоны нагрева и охлаждения, скорость взаимного перемещения детали и индуктора, а также тип и давление закалочной жидкости. Представлены примеры результатов моделирования различных процессов нагрева и охлаждения деталей с использованием программы UNIVERSAL 2D, предложен пример анализа полученных данных и возможные пути корректировки параметров нагрева с целью получения закаленных слоев деталей нужного размера и твердости. Отмечается важность этапа моделирования режимов нагрева, когда объектом обработки служат крупные заготовки. Так, недостаточная скорость охлаждения таких деталей может приводить к короблению, что имеет место при слишком высокой температуре закалки и глубине нагрева. Самоотпуск значительно влияет на значения твердости глубинных слоев детали. Различные комбинации режимов нагрева для одного вида деталей подбираются индивидуально – согласно требованию заказчика и типу используемого генератора. Показано, что с увеличением глубины зоны нагрева растет влияние процесса самоотпуска на формирование глубинных слоев.

1. Demidovich, V. B. Control of inductors for formation of the required temperature profile in tasks of control and design / V. B. Demidovich, F. V. Chmilenko, I. I. Rastvorova // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. – 2018. – Vol. 194. – Art. 062029. https://doi.org/10.1088/1755-1315/194/6/062029

2. Demidovich, V. B. A combined method of simulation of an electric circuit and field problems in the theory of induction heating / V. B. Demidovich, I. I. Rastvorova // Russ. Electr. Engin. – 2014. – Vol. 85, № 8. – P. 536–540. https://doi.org/10.3103/S1068371214080057

3. Головин, Г. Ф. Технология термической обработки металлов с применением индукционного нагрева / Г. Ф. Головин, Н. В. Зимин. – Л.: Машиностроение, 1979. – 120 с.

4. Горбунов, А. Д. Расчет нестационарных температур и термических напряжений при вычислении коэффициента теплообмена, учитывающего излучение / А. Д. Горбунов, С. В. Уклеина // Проблемы региональной энергетики. – 2016. – № 2. – С. 69–76.

5. Андрушкевич, В. В. Энергоэффективные технологии с применением индукционного нагрева в трубной промышленности: дис. ... канд. техн. наук : 05.09.10 / В. В. Андрушкевич. – СПб., 2016. – 141 л.

6. Гуль, Ю. П. Современные аспекты закалочного охлаждения стали / Ю. П. Гуль, В. С. Чмелева, В. В. Кириченко // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1989. – № 9. – С. 2–6.

7. Totten, G. E. Canale L. C. F. Polymer Quenchants / G. E. Totten // Encyclopedia of Materials: Science and Technology. – Elsevier, 2005. – P. 1–11. https://doi.org/10.1016/b0-08-043152-6/02036-2

8. Особенности возбуждения ПАВ в металлах с поверхностным упрочненным слоем / А. Р. Баев [и др.] // Неразрушающий контроль и диагностика. – 2012. – № 3. – С. 12–16.

9. Особенности распространения поверхностных и подповерхностных волн в объектах со слоистой структурой. Ч. 2. Упрочненный неоднородный поверхностный слой / А. Р. Баев [и др.] // Приборы и методы измерений. – 2019. – Т. 10, № 1. – С. 69–79. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-1-69-79