Зміст

1. Індукційна поверхнева гарт

1. Загальні відомості про індукційному нагріванні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

2. Вихідні дані і завдання розрахунку ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

3. Розрахунок параметрів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5

2. Зміцнення деталей поверхневим пластичним деформуванням

2.1 Загальні відомості ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 10

2.2 Вихідні дані та завдання розрахунку ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10

2.3 Розрахунок параметрів дробеударного зміцнення різьблення ... ... ... ... ... 11

2.4 Розрахунок параметрів алмазного вигладжування циліндричної

поверхні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 12

3. Список використаних джерел ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .14

1. Індукційна поверхнева гарт

   1. Загальні відомості про індукційному нагріванні

В основі методу лежать дві фізичні закони: закон електромагнітної індукції Фарадея (виникнення індукційних струмів в провіднику, який знаходиться в змінному магнітному полі); і закон Джоуля-Ленца (нагрівання провідників електричному струмом).

Закону електромагнітної індукції: ЕРС індукції в замкнутому контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.

Закон Джоуля-Ленца: Якщо на ділянці ланцюга під дією електричного поля не відбувається механічна робота і не відбуваються хімічні перетворення речовин, то робота електричного поля призводить лише до нагрівання провідника. При цьому робота електричного струму дорівнює кількості теплоти, що виділяється провідником зі струмом: .

2. Вихідні дані і завдання розрахунку

Діаметр заготовки = 50 мм.

Довжина заготовки піддається загартуванню = 50 мм.

Матеріал деталі: вуглецева сталь 12Х2Н4А

Рис.1 Ескіз деталі

Характеристики матеріалів:

Щільність стали

Питома теплоємність

Теплопровідність

Температуропровідність = 20

Питомий електричний опір = 1.2

Характеристики індуктора:

Число витків

Покриття Ан.Окс.100 з.

- Сплав (АМГ 6)

Питомий електричний опір (АМГ 6)

Рис.2. Індуктора з деталлю

1 - індуктор; 2 - канал для протоку води; 3-деталь

Температурний режим:

Температура поверхні

Мінімальна

Швидкість нагріву

Завдання розрахунку:

- Розрахувати глибину загартованого шару на частотах

- Необхідну щільність потужності

- Амплітуду струму в індукторі А.

- Потужність технологічної установки

- Вибрати схему нагріву і охолодження деталі

- Привести ескіз індуктора

- Дати рекомендації щодо вибору частоти в залежності від глибини гарту.

3. Розрахунок параметрів

Товщина скін-шару (1):

(1)

- Питомий електричний опір матеріалу заготовки

відносна магнітна проникність,  = 1;

магнітна постійна, = 1,257

- Частота,

Для одновиткової індуктора крок намотування S дорівнює довжині індуктора L.

Часу нагріву знаходимо за формулою (2):

(2)

с.

Товщина скін-шару в залежності від частоти струму , Де - Частота в :

Запишемо товщину скін-шару  в безрозмірному вигляді:

Тут - Безрозмірний параметр.

За графіком на рис.3. визначимо при :

Рис.3. Рішення завдання нагріву одновимірного полубесконечной

тіла внутрішніми джерелами теплоти

Знаючи безрозмірну , Визначимо :

За графіком на рис.3 визначимо глибину гарту в безрозмірному вигляді:

Переведемо в розмірний вигляд використовуючи вираз :

На основі проведених розрахунків можна зробити висновок про те, що при збільшенні частоти струму глибина гарту зменшується. Найкращий результат був отриманий при при глибині гарту або 2.55 мм.

Розрахунок щільності потужності.

Зазвичай при розрахунках щільність потужності визначається з умови заданих і часу нагріву за формулою:

(3)

З отриманих щільності струму виберемо найбільшу , Тому що вона забезпечує необхідну потужність електромагнітної енергії на всіх частотах.

Розрахунок амплітуди струму в індукторі.

Амплітуда струму в залежності від частоти :

(4)

Найбільша амплітуду струму в індукторі:

Розрахунок потужності технологічної установки.

будемо вибирати із співвідношення:

,

де ккд блоку живлення;

знаходиться за формулою:

-Довжина індуктора, що дорівнює довжині оброблюваного ділянки

Потужність технічної установки

Виберемо з ряду потужностей технічної установки 16; 25; 63; 100; 160

тобто

Тоді необхідна щільність потужності:

або

У зв'язку з вибором потужності установки необхідна корекція часу і швидкості нагріву, а також амплітуди струму:

З виразу (3) отримуємо:

с.

З (2) вираз для :

З виразу (4) для амплітуди струму отримуємо:

Рекомендації щодо вибору частоти і режимам нагрівання й охолодження:

Для отримання максимальної глибини загартованого шару рекомендується призначити частоту рівною 10

Після гарту рекомендується застосувати охолодження у воді або маслі і відпустку для зняття внутрішніх напружень при Т = 200  С.

2.Упрочненіе деталей поверхневим пластичним деформуванням.

2.1 Загальні положення.

Обробка дробом застосовується для зміцнення різноманітних деталей планера і двигунів літальних апаратів - лонжеронів, бімсів, монорейок, деталей шасі, обшивок, панелей, лопаток турбіни і компресора, підшипників і т.д.

Сутність дробеударного зміцнення полягає в бомбардуванні поверхні деталі потоком дробу, що володіє значними запасом кінетичної енергії. Джерелом енергії дробу є струмінь газу, рідини, відцентрова сила або прискорення сили тяжіння. Залежно від типів і конструктивного виконання технологічних установок (обладнання) швидкість дробу може змінюватися від 10 до 100 .

Основною перевагою дробеударной обробки є можливість ефективного зміцнення деталей різної конфігурації, які мають дрібні надрізи, пази, галтелі і різьбові поверхні.

Усталостная міцність деталі після зміцнення дробом пов ишается на 15 ... 50% залежно від марки матеріалу і режимів зміцнення. Зміни розмірів деталей після дробеударного зміцнення незначні і обчислюються мікронами. Тому точності деталей визначаються операціями, попередніми зміцнення (шліфування, чистове точіння та ін.)

2.2 Вихідні дані та завдання розрахунку

Ескіз деталі наведено на рис.1.

Деталь виготовлена ​​зі сталі 12Х2Н4А;

Межа міцності

Щільність скла

Попередня обробка деталі: термоупрочнение і чистове точіння з шорсткістю:

Після обробки ППД вихідна шорсткість не повинна погіршитися.

Для обробки різьби (див. рис.4.) Використовувати скляну дріб. Діаметр скляної дробу з наступного ряду: 100; 160, 200, 250

Рис.4. фрагмент різьблення деталі

Завдання розрахунку

Розрахувати параметри дробеударного зміцнення різьблення і алмазного вигладжування циліндричної поверхні.

2.3. Розрахунок параметрів дробеударного зміцнення різьблення.

Призначимо діаметр скляної дробу згідно з вихідними вимогам ( < ). Тут -Діаметр скляної дробу, -Діаметр лунки різьблення (рис.4).

При пластичному впровадженні кульки в поверхню (рис.5.) Баланс енергії і роботи має вигляд:

(1)

Рис.5. Пластичне впровадження кульки

в поверхню

Тут:

- Маса кульки:

(2)

- Робота сил опору:

(3)

Після підстановки (2) і (3) в (1) отримуємо:

звідси при HB  3  _В маємо глибину відбитка:

при швидкість вильоту кульки :

Глибина зміцненого шару знаходиться зі співвідношення:

Якщо врахувати, що   d, то площа поверхні відбитка кульки діаметром приблизно дорівнює площі кола з діаметром d:

(4)

З (4) вираз для :

глибина наклепаного шару дорівнює:

2.4 Розрахунок параметрів алмазного вигладжування циліндричної частини.

Алмазне вигладжування полягає в пластичній деформації оброблюваної поверхні ковзаючим по ній інструментом-виглажівателем, що дозволяє отримати зміцнену поверхню з низькою шорсткістю і стискають залишковими напругами, що поширюються на значну глибину. При цьому в місці контакту інструмент-деталь (у вогнищі деформування) відбувається локальний перехід металу в стан плинності, в результаті чого змінюються характеристики поверхневого шару, що в підсумку підвищує опір втоми деталей при експлуатації.

Призначення режимів обробки вигладжування зводяться до визначення оптимальних значень сили вигладжування , Радіусу робочої частини індентора, подачі , Швидкості обробки , Числа робочих ходів .

Критерій вибору радіуса сфери - твердість матеріалу.

Для стали 12Х2Н4А призначимо = 3.4 [2, стор.62].

Оптимальне значення сили вигладжування можна визначити за формулою:

Н

Тут:

с = 0,008 - коефіцієнт, що враховує умови обробки,

- Діаметр деталі,

Рис. 6. Схема деформування поверхневого шару

при алмазному вигладжуванні (в напрямку подачі)

1-мікронерівності вихідної поверхні, 2 - наплив;

3-виглажіватель, 4 - поверхню після вигладжування

Призначимо величину подовжньої подачі s = 0,08 [2, стор.62], тоді отримана шорсткість обчислити за такою формулою:

Параметри шорсткості залежать також від числа робочих ходів z виглажівателя. Зі збільшенням z до 2 ... 3 параметр шорсткості зменшується в меншому ступені. При z  4 можливий перенаклеп ПС.

Визначимо глибину наклепаного шару по залежності Серенсена С.В. [2, стор.19]:

, Де d - діаметр деталі;

- Міцність після зміцнення;

- Міцність серцевини;

 - глибина наклепаного шару

= 750

- Збільшення міцності поверхні підвищується на 17% порівняно з вихідною величиною міцності [2, стор 64] для сталі 12Х2Н4А.

Отже товщина зміцненого шару:

Список використаних джерел

1. Саливанов Д.С. конспект лекцій з курсу Білоусова В.С. «Обробка поверхонь деталей ЛА», 2002.

2. А.К. Карпець, В.С. Бєлоусов, В.І. Мальцев зміцнення деталей авіаційних конструкцій ППД: Учеб. посібник. - К.: Вид-во НГТУ. 1995. - 79 с.