авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ В

-- [ Страница 2 ] --

В третьей главе рассмотрены процессы, происходящие в гильзе при ТПД. Сущность ТПД заключается в том, что при быстром индукционном нагреве деталей типа «полый цилиндр» создается градиент температуры (ГТ), который, деформируя деталь, вызывает ее остаточную деформацию (усадку), достаточную для компенсации износа поверхности и дальнейшей механической обработки. При этом, в одном технологическом цикле, в различной последовательности, выполняются операции нагрева, деформации и охлаждения детали. Кроме того, на пластическую деформацию оказывают влияние внешние силы(охлаждаемая жесткая матрица) и внутренние (холодные слои металла вокруг локально нагретого кольца части гильзы) ограничители, рисунок 2.. Поэтому, чтобы получить необходимую усадку гильзы без матрицы, на практике применяют многократное повторение циклов. Использование высоких градиентов температур при восстановлении деталей способом ТПД создает предпосылки возникновения и развития трещин.

Применение внешних механических ограничителей (матрицы) способствует их «залечиванию».

Рисунок 2. Схема изменения линейных размеров сечения образца гильзы при ТПД в матрице: - D,d и D d соответственно наружный и внутренний диаметр гильзы до и после ТПД; Исходя из равенства объемов до и после ТПД dl = Dl (3) где = d - d и = D - D - теоретическая усадка внутреннего и наружного диаметров после ТПД, l = l - длина детали принятая нами по предположению неизменной. при условии l = l Величина возможной деформации гильзы при ТПД составляет: D = D / (1+Т) - S (4)

За оценочный параметр усадки гильзы после ТПД принимаем относительное изменение внутреннего диаметра гильзы

= (d - d) / d = / d (5)

Преобразуя формулу (5), получаем:

= D/ d2 = D2[1-1/ (1+Т)] / [D(1 - )]2 = [1-1 / (1+Т)] /(1- )2 (6)

где - коэффициент линейного расширения материала детали;

Т – разность температур нагретой и охлажденной детали;

= Т(1- )2 k -S (7)

k коэффициент остаточной деформации, учитывающий сдерживание процесса деформации холодными частями гильзы.

S- зазор между матрицей и гильзой.

Из полученной математической зависимости следует, что относительная усадка внутреннего диаметра гильзы не зависит от его размера d и определяется коэффициентом относительной толщины стенки гильзы, коэффициентом линейного расширения материала гильзы и разностью температур нагретой гильзы и охлажденной гильзы.



При термической обработке серого чугуна с тонкопластинчатой перлитной основой (как и эвтектоидной стали) температура нагрева повышается незначительно выше Ас1, поэтому рост зерна аустенита будет также незначительным. К концу нагрева аустенит будет мелкозернистым. Кроме того, при быстром нагреве, в результате перекристализации, происходит дополнительное измельчение зерна, поэтому при восстановлении деталей ТПД высокоуглеродистых сплавов легко получить структуру безигольчатого мартенсита.

Различают несколько видов сверхпластичности: мелкозернистая, субкритическая, мартенситная и рекристализационная. В реальных технологических процессах восстановления деталей ТПД наблюдаются явления субкритической и мартенситной сверхпластичности.

Влияние сверхпластичности на величину остаточных напряжений заключается в неравномерной пластической деформации различных слоев детали, обусловленной ГТ при нагреве и охлаждении. В первую очередь, деформируются те слои детали, в которых начинаются фазовые превращения. После охлаждения, благодаря сжатию внутренних слоев и деформации внешних слоев детали, возникают остаточные напряжения.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований технологии восстановления гильз цилиндров ТПД в матрице.

Исследования изменений величины и формы усадки гильз цилиндров от температуры нагрева. Исследования проводились в пределах от 700 до 950оС, с интервалом 50оС, при скорости нагрева Vт = 70оС/с и зазоре между матрицей и образцом Sо = 0,1 мм;. Скорость охлаждения матрицы характеризовалась расходом воды через спрейер в единицу времени. Для охлаждения матрицы расход составлял 70 л/мин., для закалки - 20 л/мин.

Проведенные исследования показывают, что наибольший коэффициент усадки принадлежит интервалу нагрева 800...850оС. Это объясняется тем, что при индукционном нагреве в первоначальный период, пока деталь “холодная” (в интервале до 700оС), усадка происходит, в основном, за счет градиента температуры (скорости нагрева) и незначительно - за счет температуры. Далее, когда ток проникает в тело детали и увеличивается толщина нагретого слоя до 800...850оС, то на величину усадки оказывает совместное действие температура и градиент температуры. При нагреве гильзы свыше 850о влияние градиента температуры по сечению гильзы снижается, и усадка определяется, в значительной степени, только температурой нагрева.

На графике рис.3, видно, что при увеличении температуры нагрева происходит резкое увеличение овальности и конусообразности гильзы, которые достигают при 950оС 0,15 и 0,17 мм соответственно. Наилучшие результаты получены при температуре нагрева 850оС. При этой температуре достигается необходимая для последующей механической обработки усадка и допускаемое отклонение формы отверстия гильзы, что обеспечивает ее восстановление с износом до 0,5 мм. включительно.

Из графиков(рис. 3.) видно, что с увеличением скорости нагрева средняя величина усадки растет. При этом, чем выше скорость нагрева, тем больше темп роста. Так, на участке от 30 до 50оС/с коэффициент усадки Ку = 0.003, а на участке от 50 до 70оС/с - Ку = 0,0095, что в 3 раза больше.

Овальность и конусообразность гильзы также растет с увеличением скорости нагрева, но незначительно и изменяется на всем интервале от 0,04

до 0,09 мм. Увеличение скорости нагрева свыше 80оС/с нецелесообразно, т.к. установка ТВЧ работает на максимальной мощности.

10-3, м Ur 10-3
1,0 1
усадка
0,8
2
0,6
0,4 0,16
3
4
5 овальность, 0,012
конусность
0,08
6
0,04

600 750 800 850 900 оС


температура, при V = 70 оС/с

30 40 50 60 70 V

скорость нагрева, при = 850 оС

Рисунок 3. Зависимость изменения величены и формы (овальность и конусность) усадки гильзы от температуры и скорости нагрева

1. – усадка от температура нагрева r; 2. –усадка от скорости нагрева V; 3. – конусообразность от при V = 70оС/с; 4. – овальность от при V = 70оС/с; 5. - конусообразность от при V = 850 оС; 6. – овальность от при V = 850 оС.

Влияние матрицы на процесс ТПД приведено на рисунке 4. На половине меридиального сечения гильзы схематично показаны два способа восстановления гильзы и приведены их технологические параметры.

В обоих случаях гильза нагревается непрерывно – последовательным способом, путем нагрева локальной ее части (область Q). При этом необходимо отметить следующее:

1
1
Ur
Ur
3
ho
hr
4 н
R r Vr




а) в)

n

Рисунок 4. Сечение гильзы при ТПД.

а) в жесткой охлаждаемой матрице; б) без матрицы, путем создания подвижного градиента температуры: 1 – гильза цилиндров; 2 – индуктор; 3 – спрейер; 4 – матрица; rо; ho – глубина и высота нагрева; Vr – скорость перемещения гильзы; – мощность источника теплоты; hr – расстояние между индуктором и спрейером; Н, R, r – геометрические параметры гильзы; Ur – радиальная усадка гильзы; n – частота вращения гильзы.

- r – глубина нагрева косвенно характеризуется частотой переменного тока и временем предварительной выдержки прогрева при восстановлении гильзы в матрице;

- r макс = R-r, что соответствует сквозному прогреву на всю толщину гильзы;

- h и hr – высота кольцевого индуктора и расстояния от нижнего его торца до центра отверстий закалочного спрейера;

  • индуктор неподвижен, гильза относительно индуктора имеет вертикальное поступательное и вращательное движения.

Исследованиями установлено:

- при одних и тех же значениях мощности источника тепла () и высоты индуктора (h ) радиальная усадка (Ur) увеличивается с увеличением глубины прогрева (r ) и имеет наибольшее значение при сквозном прогреве гильзы, то есть при 1=r /(R-r)=1 радиальная усадка достигает своего максимального значения, до Ur max=1,1 мм;

- радиальная усадка (Ur) зависит от высоты (h ) индуктирующего кольца. Максимальное значение получается при 1=h /Н=0,25.

  • при условии постоянного нагрева гильзы до температуры Т макс=8500С наибольшая усадка Ur.max достигается при скорости нагрева Vr=700C/с ;
  • при величине скорости нагрева Vr = 40…800С/с (или Vr = 1 – 2мм/с) усадка увеличивается с 0,4мм до 0,8мм.
  • постоянная максимальная температура нагрева гильзы Т макс=8500С обеспечивается увеличением мощности источника тока = 0,37х109 – 1,37х109 Вт/м3;
  • при постоянной мощности источника тока = 1,37х109 Вт/м3, радиальная усадка (Ur) зависит от температуры нагрева Т ; чем больше температура нагрева, тем больше усадка гильзы. Однако нагревать гильзу более 9000С нецелесообразно, т.к. происходят значительные структурные изменения ее металлической основы;
  • с увеличением скорости охлаждения величина усадки увеличивается в следствие меньшего теплового расширения матрицы;

твердость, глубина закаленного слоя и структура материала находятся в такой же зависимости, что и радиальная усадка гильзы, т.е. твердость и

глубина закаленного слоя будет тем больше, чем выше температура, скорость нагрева и охлаждения детали.

Основными параметрами оптимизации при проведении экспериментов являлись :

  • величина диаметральной усадки Ur,10-3 мм ;
  • твердость внутренней поверхности, HRC ;
  • бездефектность материала гильзы ( отсутствие трещин после ТПД гильзы);

- структурные изменения материала.

Для оптимизации выбранных режимов проводился многофакторный эксперимент типа У=23 ;

За независимые переменные при проведении опытов приняты:

- температура нагрева – rоС

- скорость нагрева – V, оС/c.

  • скорость охлаждения –V л/мин.

Анализируя результаты экспериментов и учитывая выше сказанное, оптимальными режимами ТПД необходимо принимать средние режимы, обеспечивающие надежную эксплуатацию оборудования, экономию электроэнергии и др.

Таким образом выбраны следующие режимы ТПД при восстановлении гильз цилиндров.

Таблица 1. Режимы восстановления гильз цилиндров.

Гильзы цилиндров легированные закаленные
Параметры без предварительного подогрева с предварительн. нагревом
Температура нагрева, ° С 840…860 840…860 800… 820
Скорость нагрева, град./с 70…80 70… 80 50…60
Расход воды для матрицы,л/м 60…70 60…70 70..80
Расход воды для спрейера, л/м - 20 20 …25
Скорость относительного пе-ремещения гильзы и индуктора,мм/с 1,7…2,0 1,7….2,0 3,0…3,5 2,0… 2.5(р.х.)
Частота вращения, мин-1 26 26 26


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.