К вопросу о технологических параметрах микродуговой химико-термической обработки (МДХТО)

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 793
Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов, Л. В. Давидян
К ВОПРОСУ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ МИКРОДУГОВОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (МДХТО)
Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
e-mail: yurimd@mail. ru
Проведен расчет технологических параметров процесса микродуговой химико-термической обработки стальных изделий. Экспериментальная проверка подтвердила справедливость полученных результатов. Ключевые слова: химико-термическая обработка, микродуговое поверхностное упрочнение
Calculated the process parameters of microarc chemical-heat treatment of steel products. Experimental validation confirmed the fairness of the results.
Keywords: chemical heat treatment, microarc hardening.
Введение
Интенсификация процессов химико-термической обработки представляет собой актуальную проблему современного материаловедения в связи с их большой продолжительностью и энергоемкостью. Среди предлагаемых технических решений видное место занимает скоростной нагрев, осуществляемый с помощью высокочастотных, лазерных, плазменных, ионных и других высокоэнергетических технологий и приводящий к существенному ускорению процессов диффузионного насыщения. В этой связи несомненный интерес представляет микродуговая химико-термическая обработка (МДХТО), физическая основа которой заключается в энергетическом воздействии электрического тока на порошковую насыщающую среду. В процессе МДХТО обрабатываемая деталь помещается в металлический контейнер, заполняемый порошком каменного угля, после чего они нагреваются пропусканием электрического тока [1,2].
Особенностью данного процесса является возникновение микродуговых разрядов, образующихся как между отдельными частицами порошковой среды, так и между поверхностью стального изделия и порошковой средой. Эти разряды имеют вид ярких, быстро сменяющих друг друга искровых каналов, в которых возникают электронные и ионные лавины, причем локальная температура микродуг может достигать нескольких тысяч градусов [3]. Микроду-гообразование вызвано нагревом и выгоранием частиц порошка в местах межчастичных контактов в результате протекания электрического тока, что приводит к замыканию и размыканию проводящих цепочек в порошковой среде.
Основной фактор, влияющий на процесс микродугообразования и определяющий кине-
тику нагрева при МДХТО, — плотность электрического тока.
Цель данной работы — определение тока в цепи источник питания — контейнер — угольный порошок — стальное изделие, необходимого для возникновения микродугообразования в порошковой среде на границе с поверхностью изделия в зависимости от его размеров.
Материалы и методы исследования
Для исследования процесса использовали специально разработанную экспериментальную установку [1], основным элементом которой являлся металлический цилиндрический контейнер, выполняющий роль рабочей ячейки для диффузионного насыщения, в который вертикально погружали цилиндрические образцы из стали марки 20, после чего контейнер заполняли порошком каменного угля с размером частиц 0,4−0,6 мм. Образцы закрепляли в зажиме с возможностью вертикального перемещения и фиксации. Использовали образцы диаметром 6, 12 и 24 мм, погружаемые в угольный порошок на глубину от 10 до 40 мм. Осуществляли постепенное увеличение питающего напряжения с одновременным непрерывным измерением силы электрического тока в цепи источник питания — контейнер — порошок каменного угля -стальной образец с фиксацией значения тока, соответствующего моменту начала микродуго-образования в порошковой среде.
Полученные результаты и их обсуждение
Силу тока, соответствующую моменту начала микродугообразования, определяли экспериментально для следующих значений: диаметр образца й = 12 мм, глубина погружения образца в порошковую среду И = 15 мм. Она
© Домбровский Ю. М., Степанов М. С., Давидян Л. В., 2015
оказалась равной I = 3 А. Плотность /0 тока на поверхности изделия при этом составила: II 3
j S %dh
= 0,53, (А/см2)
л-12•15
где S — площадь поверхности изделия, погруженного в угольный порошок.
Полученный результат позволил рассчитать силу тока, при которой начинается процесс микродугообразования, для различных значений диаметра и глубины погружения образцов: I = j0%dh.
Полученные данные приведены на рисунке. Для сравнения указаны результаты экспериментального определения соответствующих значений силы тока для использованных параметров.
Расчетные значения силы тока I, соответствующей началу микродугообразования, в зависимости от диаметра ё и глубины к погружения образца: 1 — ё = 6 мм- 2 — ё = 12 мм- 3 — ё = 24 мм
Точками указаны соответствующие экспериментальные значения.
Следует отметить удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных дан
ных. Их некоторое несоответствие объясняется изменением электрического сопротивления угольного порошка и стального образца в процессе скоростного нагрева в режиме МДХТО. Полученные результаты дают возможность рассчитывать необходимую силу тока в цепи для проведения процесса МДХТО изделий различных размеров.
Выводы
Рассчитана зависимость силы тока, обеспечивающая протекание процесса МДХТО в цепи источник питания — контейнер — порошковая среда — стальной образец, от диаметра обрабатываемого изделия и глубины его погружения в порошок каменного угля. Экспериментальная проверка подтвердила справедливость проведенных расчетов. Полученные результаты позволяют определять токовый режим обработки в процессе МДХТО для обрабатываемых изделий различных размеров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Домбровский, Ю. М. Микродуговая цементация стальных изделий в порошковых средах / Ю. М. Домбровский, М. С. Степанов // Упрочняющие технологии и покрытия, 2013. — № 12. — С. 25−29.
2. Патент Р Ф № 2 477 336. Способ цементации металлических изделий / Пустовойт В. Н., Домбровский Ю. М., Степанов М. С. — Заявл. 27. 07. 2011- опубл. 10. 03. 2013, Бюл. № 7.
3. Заваров, А. С. Химико-термическая обработка в кипящем слое / А. С. Заваров, А. П. Баскаков, С. В. Грачев. -М.: Машиностроение, 1985. — 160 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой