Моделирование технологических параметров индукционной поверхностной закалки на основе обобщенных экспериментальных исследований
Рассматривается моделирование технологии индукционной поверхностной закалки низколегированных углеродистых сталей с содержанием углерода от 0.2 до 0.8 %. Для оптимизации технологических параметров – мощности и времени нагрева, частоты тока и глубины закалки, были обобщены экспериментальные данные: зависимости температур аустенизации и гомогенизации нагреваемой стали от скорости нагрева, содержания углерода и размера зерна исходной структуры. Также на основе экспериментальных данных получены зависимости роста зерна аустенита от скорости нагрева и температуры. Использовалась нелинейная сопряженная электротепловая численная модель, в которой расчет нелинейной ферромагнитной задачи проводился во временной области. Для исследования влияния фазовых превращений при индукционном нагреве на выбор оптимального режима нагрева был разработан итерационный алгоритм, управляющий численной электротепловой моделью. Сравниваются результаты моделирования режимов индукционной поверхностной закалки для тел цилиндрической формы из сталей ст35 и ст45, также приводится необходимая температура нагрева поверхности. Показано влияние исходной структуры на выбор режима нагрева. Кроме того, разработанная модель позволяет прогнозировать предельную твердость на поверхности закаленной детали для оптимального режима охлаждения.
Авторы: Ф. В. Чмиленко, Ю. В. Шанин, А. А. Хоршев, А. С. Бондарь, Чжан Ци, Д. Н. Бондаренко
Направление: Электротехника
Ключевые слова: индукционный нагрев, высокочастотная закалка, моделирование электромагнитных полей, углеродистые стали, фазовые превращения, аустенит
Открыть полный текст статьи