Повышение стойкости режущего инструмента путем комбинированной магнитно-импульсной обработки

• Автор: Козлюк, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Я - напряженность магнитного поля, А/м;

Нот, - оптимальная напряженность магнитного поля, А/м;

Нт - амплитудное значение напряженности магнитного поля, А/м;

HV- твердость по Виккерсу (ГОСТ 2999-75);

HVо - твердость необработанного металла;

AHV-повышение твердости по шкале Виккерса, МПа; г - время, с;

Хо ~ коэффициент магнитной диффузии; а - электропроводность, См; ц - магнитная проницаемость, Гн/м;

/i0 - магнитная проницаемость вакуума, равная 4я-10*7 Гн/м;

- относительная магнитная проницаемость;

0 - круговая частота, Гц; s - толщина скин-слоя, м;

S - коэффициент затухания по времени; а3 - коэффициент затухания по глубине;
0ф - коэффициент фазы;
х - глубина по нормали к обрабатываемой плоскости, м;
1 - сила тока в разрядной цепи, А;
1т - амплитудное значение силы тока, А;
S - площадь рабочей поверхности индуктора, м2;
te - длина воздушного зазора между индуктором и обрабатываемой поверхностью, м;
W - энергия магнитного поля, Дж;
аг~ магнитострикционные напряжения, Па;
Е - модуль Юнга, Па;
G - модуль сдвига, Па;
As - коэффициент магнитострикции;

V - коэффициент Пуассона; а - параметр кристаллической решетки, м;
Ъ - вектор Бюргерса дислокации, м;
- энергия активации движения дислокаций (барьер Пайерлса), Дж; ру - объемная плотность дислокаций, м'3;
Км - коэффициент материала; а, Ь- поправочные коэффициенты;
1С - собственная индуктивность разрядного контура, Гн;
С - емкость накопителя, Ф.
Условные обозначения на схеме лабораторной установки ПРУ - пускорегулирующее устройство;
ПУ/В - повышающее устройство и выпрямитель;
С - емкостной накопитель;
ИИ - индуктор импульсный;
ИВ - индуктор высокочастотный;
К1, К2 - автоматические выключатели;
Р - механический разрядник;
ПР - пояс Роговского;
ЛС - интегрирующая цепь;
03 - осциллограф запоминающий;
ЭМ - электромагнит;
РВ - реле времени;
В-выпрямитель;
И-инвертор;
ТУ - высокочастотный трансформатор;
ВИП - вторичный источник питания;
СУИ - система управления инвертором.

1 Обоснование метода поверхностного упрочнения
1.1 Влияние физико-механических характеристик сталей на износ
1.2 Анализ методов поверхностного упрочнения сталей
1.3 Особенности методов магнитной обработки сталей
1.4 Механизм магнитного упрочнения сталей
Выводы
2 Моделирование комбинированной магнитно-импульсной обработки
2.1 Диффузия магнитного поля в обрабатываемый металл
2.2 Распределение энергии магнитного поля в металле
2.3 Дислокационная модель упрочнения
Выводы
3 Экспериментальное исследование процесса комбинированной магнитно-импульсной обработки
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Измерение импульсного тока
3.3 Методика проведения эксперимента
3.4 Результаты экспериментов
3.4.1 Исследования обработки цилиндрической поверхности режущего инструмента
3.4.2 Исследования обработки плоской поверхности режущего инструмента
3.4.3 Исследования обработки сложной поверхности режущего инструмента
Выводы
4 Инженерная методика расчета оборудования для комбинированной мапштно-импульсной обработки
4.1 Выбор структурной схемы комбинированной МИО
Согласно этой теории существует зависимость плотности дислокаций от внутренних напряжений (2.40) [46] и считается, что основная причина деформационного упрочнения - упругое взаимодействие дислокаций друг с другом [44].

За счет перемещения (скольжения) дислокаций повышается их плотность, и, соответственно, повышается амплитуда случайного поля внутренних напряжений, противодействующего движению дислокаций, находящихся в различных плоскостях скольжения. Следовательно, учитывая напряжения сопротивления движению дислокаций ас, дополнительное напряжение за счет образования новых дислокаций по механизму Франка-Рида и предел текучести до упрочнения оот определим зависимость предела текучести обработанного поверхностного слоя металла от плотности дислокаций в нем:
аТ=о„+Аа0Т = о0Т + ^ Ь/р. - 1 ■' (2.41)
2я1 V) 3 л
Для оценки статической прочности возможно использовать эмпирическое соотношение [44] А(Гг=АНУ/3, где АНУ - повышение твердости по шкале Виккерса относительно твердости необработанного металла. Выразим объемную плотность дислокаций через абсолютное повышение твердости материала после обработки с учетом 2.37:
Г АНУ-2х(1-у)

А 1 (2.42)
Преобразуем 2.39 с учетом 2.42 получим:
16ж2{1-уУ I 4а
77—ГГ

•5 (2.43)
С2Ь<т0р(3 + 2х(1-')У жЬ(1~у) [ Ь(1-и);
Выразив энергию УУ через вводимую энергию магнитного поля (2.25), с учетом распределение энергии (п. 2.2) и не учитываю потерю энергии в воздушном зазоре индуктора ввиду её малости относительно общей вводимой энергии, получим зависимость: