ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ ШВИДКОГО НАГРІВАННЯ ТА ОХОЛОДЖЕННЯ ПРИ ВИПРОБУВАННІ ТЕХНОЛОГІЇ КОМБІНОВАНОГО ПОВЕРХНЕВОГО ГАРТУВАННЯ НАПЛАВЛЕНИХ ДЕТАЛЕЙ З РОБОЧОЮ ЧАСТИНОЮ ІЗ СТАЛІ 15Х11МФ

Анотація

Зміцнення поверхонь, що контактують, спрямоване на покращення властивостей матеріалів вузлів з метою забезпечення більш ефективної роботи механізмів та пристроїв. Комбіноване поверхне гартування з використанням тертя – це спосіб зміцнення, який дозволяє суттєво покращити механічні та трибологічні властивості матеріалів. Важливим аспектом для керування даним методом зміцнення є теплові розрахунки процесу. У зв’язку з цим актуальною є потреба в проведенні теплових розрахунків процесу швидкого нагрівання та охолодження після нагрівання при випробуванні технології комбінованого поверхневого гартування наплавлених деталей. метою даної роботи є проведення теплових розрахунків циклу швидкого нагрівання та охолодження після нагрівання при поверхневому гартуванні наплавлених деталей з  робочою частиною із сталі 15Х11МФ. Дана марка сталі є конструкційною легованою з підвищеною корозійною стійкістю. Комбіноване поверхне гартування проводили на установці для оброблення за допомогою тертя. Джерелом нагрівання в технології комбінованого поверхневого гартування є тертя, яке відбувається між інструментом – сталевим диском, що обертається та поверхнею деталі, що оброблюється. Для аналізу розподілення температури від поверхні вглиб зразків при комбінованому поверхневому гартуванні розв’язувалася задача теплопровідності з використанням методу джерел. Вхідними параметрами для розрахунку теплових явищ при комбінованому поверхневому  гартуванні матеріалу, що досліджували: а – коефіцієнт температуропровідності; λ – коефіцієнт теплопровідності; а_ф – фактичне значення глибини оброблення, взяте з того боку, де був зроблений мікрошліф; r – радіус диска; L – довжина контакту диска з поверхнею зразка при обробленні зразків; y – критерій теплового джерела – значення ізотерми в 150 °С, взяте з того боку, де був зроблений мікрошліф. Результатом теплових розрахунків відповідно до форми джерела є температурне поле від миттєвого джерела відповідної форми. Для оцінки і аналізування термічного циклу нагрівання – охолодження сталі при обробленні був розрахований і побудований відповідний графік нагрівання – охолодження, з використанням якого стає можливим розрахунок реальної швидкості охолодження в поверхневому шарі зразків при обробленні.

Ключові слова: сталь 15Х11МФ, тертя,  нагрівання, охолодження, поверхня, комбіноване поверхневе гартування, теплові розрахунки, теплове джерело, тепловий потік, теплове поле, ізотерми