Бездеформационная упрочняющая термическая обработка в магнитном поле мелких стержневых изделий

• Автор: Холодова, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Современное состояние вопроса и технологические перспективы применения упрочняющей термической обработки мелких стержневых изделий. Цель

и задачи исследования

2. Методика проведения экспериментальных работ

2.1. Методики технологического эксперимента

2.1.1. Оборудование для получения магнитных полей

2.1.2. Устройства для нагрева, охлаждения, измерения и регистрации изменений физических свойств

2.1.3. Установка для бездеформационной ТОМП

2.2. Методики структурных исследований
2.3. Методы изучения характеристик механических и эксплуатационных свойств
3. Теоретические исследования влияния магнитного поля на фазовые переходы в стали
3.1.Постановка задачи
3.2. Особенности механизма образования зародышей ферромагнитной фазы в неферромагнитной матрице
3.3. Влияние внешнего магнитного поля на кинетику фазовых переходов в стали
4. Влияние магнитного поля на процессы, протекающие при закалке сталей
4.1. Структура мартенсита магнитной закалки
4.2. Фазовый состав и свойства стали после закалки в постоянном магнитном поле
4.3. Сверхпластичность стали в температурном интервале Мд-Мн, как стимул для "внутренней" магнитной правки
5. Реализация возможностей воздействия магнитным полем с целью устранения коробления при упрочняющей термической обработке мелких стержневых изделий (на примере машинных игл)
5.1. Структура и свойства машинных игл, обработанных по существующей технологии
5.2. Структура и свойства машинных игл после термической обработки
в магнитном поле
5.3. Лазерное упрочнение штампового инструмента для пробивки отверстий в машинных иглах
6. Создание оборудования и отработка технологического процесса бездефор-мационной ТОМП
6.1. Особенности конструктивного исполнения полупромышленной установки для бездеформационной ТОМП машинных игл
6.2. Опытное определение рациональных режимов упрочнения
7. Общие выводы
Литература
ВВЕДЕНИЕ
В современном производстве машин и приборов применяется большая номенклатура мелких деталей стержневой формы с отношением длины (I) к диаметру (d) больше 10. Эти детали - приборные оси и керны, ролики подшипников качения, машинные иглы, детали топливной аппаратуры (жиклеры, запорные иглы и т.п.), тонкие сверла и метчики (диаметром от 0,3 до 1 мм), штифты, инструмент для гравировки и точной штамповки (например, мелкие пуансоны) и т.п., часто изготавливаются из заэвтектоидных углеродистых и легированных сталей типа У9, У10, У12, X, ХВГ, LLIX9, ШХ15, 9ХС, ХбВФ и быстрорежущих сталей типа Р6М5. Заготовкой для таких изделий являются, как правило, калиброванный пруток или шлифованный пруток и серебрянка, а предварительной формообразующей операцией - сложное редуцирование, так как эти изделия, кроме большого отношения l/d, зачастую имеют переменное сечение. При термической обработке таких деталей и инструмента, кроме обычной задачи обеспечения высокого комплекса механических и эксплуатационных свойств возникает большая проблема, обусловленная сильным короблением изделий в процессе термообработки и необходимостью проведения операций рихтовки. Эти операции проводятся, как правило, вручную и при больших объемах производства требуют огромных трудозатрат. Например, на Артинском механическом заводе годовой объем производства машинных игл различной номенклатуры составляет около 600 млн и для того, чтобы визуально определить необходимость рихтовки и осуществить ее вручную, требуются трудозатраты, стоимость которых составляет до половины цены изделия. Решение проблем улучшения комплекса механических и эксплуатационных свойств и устранения дефектов термической обработки (коробления) в одной технологической схеме, несомненно, актуально как в техническом, так и в экономическом отношении.
В настоящей работе предпринята попытка решения указанных проблем путем применения технологии термической обработки в магнитном поле (ТОМП), которая является одним из комбинированных способов упрочнения стали, осо-
Использование полюсных наконечников в виде усеченной пирамиды позволило увеличить напряженность поля в зазоре. Поскольку до 90% общего числа ампер-витков приходится на преодоление магнитного сопротивления полюсных наконечников и воздушного зазора, расчет магнитодвижущей силы N1 производился исходя из условия насыщения конических наконечников по формуле Л. Дрейфуса
где I; - намагниченность насыщения материала полюсных наконечников (техническое железо), Гс;
Лер. - средний радиус полюсного наконечника; а - угол при вершине полюсного наконечника.
Расчет напряженности поля производился по формуле Гопкинсона для магнитного потока в сердечнике с зазором
[114-116]

(2.1)
tga +

(2.2)

где 10 - длина межполюсного зазора.
Н, МА/м

Сравнение расчетных данных с результатами измерения напряженности прибором Е11-3 (рис.2.3) показывает, что формула (2.2) справедлива до тех пор, пока Н0 не достигает 60% от величины, соответствующей насыщению. При дальнейшем повышении тока в обмотках
связь между током и полем становится существенно нелинейной и расчет дает большие погрешности.
20 40 60 80 N1, А-Вт-
Рис.2.3. Экспериментальные кривые намагничивания при 10: 1 - 6 мм; 2-10 мм; 3-20 мм; 4 - 50 мм