Разработка расчетно-экспериментального метода моделирования прокаливаемости деталей различной формы и размеров

• Автор: Левин, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ.

1.1. Уравнение теплопроводности. .

1.1.1. Общий вид уравнения теплопроводности

1.2. Зависимость тепловых свойств материала от температуры .

1.3. Аналитические методы решения уравнения теплопроводности.

1.3.1. Методы разделения переменных или метод Фурье. .

1.3.3. Метод теплового источника .

1.3.3. Операционный метод.

1.4. Приближенные методы
1.4.1. Интегральный метод.
1.4.2. Метод Био
1.4.3. Численные методы решения уравнения теплоцроводности
1.5. Методы определения прокаливаемости.
1.6. Постановка задачи
2. УРАВНЕНИЕ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ПРОЦЕССА
ЗАКАЛКИ
2.1. Выбор параметра моделирования теплового процесса объемной закалки.
2.2. Дифференциальное уравнение для моделирования объемной закалки.
2.3. Граничные условия
2.4. Определение размеров образцов для моделирования
режима термической обработки.
стр.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ СООТНОШЕНИЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ, ГЛЕТОДЫ РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПО СЕЧЕНИЯМ ПОЛУФАБРИКАТОВ .
3.1. Цель экспериментальной проверки
3.2. Сопоставление экспериментальных данных по распределению твердости в стержнях с расчетными . .
3.3. Методика моделирования прокаливаемости на стержневых образцах.
3.4. Распределение твердости по сечению сложной формы. .
3.5. Моделирование прокаливаемости крупногабаритных изделий на образцах малых размеров.
3.6. Примеры обработки экспериментальных данных и
расчеты прокаливаемости .
3.7. Границы применения уравнения для моделирования прокаливаемости III
4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ВНЕДРЕНИЯ МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕ1Ш0В0Г0 СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КОЛЕСА ПРИ ЗАКАЛКЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Ср=со*лД , ^=солл-Ь , этому уравнению посвящена большая часть литературных источников по теории теплопроводности [-1,2-,4] • •^я Решения уравнений (1. ТС^. Граничные условия для уравнений (1. Тж) , ( І. Аіоо1І1оо ) ; Ї. Б) условие (1. Каждое из приведенных уравнений теплопроводности с начальными и граничными условиями полностью определяет температурное поле. Доказаны существование и единственность решения для уравнения (1. Описание температурного поля дифференциальным уравнением теплопроводности - не единственный способ задания температурного поля. Интегральная форма уравнения теплопроводности для одномерного случая (пластина) имеет вид ; . ОС, 2 5с. Т,<Т , а левая часть разность тепла, прошедшую через плоскости ос, и ос| ,и тепло, выделяемое тепловыми источниками. Дифференциальное уравнение теплопроводности обладает свойством максимального значения: решение уравнения Т^/с) достигает максимального (минимального) значения или в начальный момент времени *1 = 0 или в точках границы . М , то при отсутствии источников тепла не может быть создана температура большая М . Доказательство дано в 1. Качественный характер изменения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости с температурой, а также связь их с линейным расширением и электропроводностью следует из законов физики твердого тела ? Удовлетворительная теория теплопроводности создана для металлов, свободных от примесей, когда теплопроводность определяется движением электронов - электронной проводимостью Л ЭЛ . Для конструкционных металлов и сплавов эта теория выполняется только приближенно. АР - С /т. Таким образом, обе составляющие коэффициента теплопроводности зависят от температуры. Теплопроводность чистых металлов с хорошей электропроводностью (медь, серебро) определяется с достаточной точностью без учета теплопроводности решетки. Для большинства чистых металлов в диапазоне температур от 0В до высоких коэффициент теплопроводности, как правило, уменьшается, хотя и незначительно. Зависимость коэффициента теплопроводности сталей и сплавов от степени легирования и термической обработки подтверждена многочисленными данными ? С увеличением легирования коэффициент теплопроводности уменьшается, а температурная зависимость может быть различной. Если для чистого железа коэффициент теплопроводности уменьшается в интервале температур 0*Т<г 0 °С в два раза, то у малолегированных сталей уменьшение коэффициента теплопроводности составляет 1,2-1,6 раза. Коэффициент теплопроводности аустенитных сталей увеличивается с температурой. Легирование существенно снижает коэффициент теплопроводности при низких температурах, при высоких температурах это влияние незначительно. Характерная особенность коэффициента теплопроводности жаропрочных материалов на основе железа, никеля, титана и алюминия - увеличение его с ростом температуры. При температурах ниже с*, -»^ превращения дана форглула, учитывающая наряду с химическим составом и температуру ? Т + В , бтп/м • К ? Лоренца и не зависящий от температуры. Для ферритных сталей °ІІ = 2,, ? Измерение электропроводности ЄГ значительно проще, чем экспериментальное определение коэффициента теплопроводности, поэтому приведенная зависимость позволяет найти температурную зависимость коэффициента с учетом химического и фазового состава. Особенности изменения теплофизических свойств стальных поковок больших сечений рассмотрены в монографии Г. Г.Немзера[ю] . Отмечено, нто изменение теплофизических свойств, вызванных зональной ликвацией в слитках, достигает %. Изменение теплофизических свойств в . С составляет -0 %. Имеются расхождения в свойствах одного и того же материала, приведен пример - сталь ХНЗМ в диапазоне температур 0-0 °С по разным данным имеет различия в свойствах на - %. Теплофизические свойства экспериментально получены на малых образцах. В крупных поковках коэффициенты теплопроводности и температуропроводности в интервале высоких температур меньше на - %. Неучет фазовых превращений в расчете температурных полей поковок приводит к ошибке, достигающей 0-0 °С, если использованы экспериментальные данные в режиме нагрева образца.