Обработка поверхностей деталей летательных аппаратов
Содержание 1. Индукционная поверхностная закалка 1. Общие сведения об индукционном нагреве………………………...3 2. Исходные данные и задача расчета………………………………….3 3. Расчет параметров…………………………………………………….5 2. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием 2.1 Общие сведения ……………………………………………………..10 2.2 Исходные данные и задача расчета…………………………………10 2.3 Расчет параметров дробеударного упрочнения резьбы…………...11 2.4 Расчет параметров алмазного выглаживания цилиндрической поверхности…………………………………………………………..12 3. Список использованных источников……………………………………….14 1. Индукционная поверхностная закалка 1. Общие сведения об индукционном нагреве В основе метода лежат два физических закона: закон электромагнитной индукции Фарадея (возникновение индукционных токов в проводнике, который находится в переменном магнитном поле); и закон Джоуля-Ленца (нагрев проводников электрическом током). Закона электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Закон Джоуля–Ленца: Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током: [pic]. 2. Исходные данные и задача расчета Диаметр заготовки [pic]=50 мм.
Длина заготовки подвергаемой закалке [pic]=50 мм.
Материал детали: Углеродистая сталь 12Х2Н4А [pic] Рис.1 Эскиз детали Характеристики материалов:
Плотность стали [pic] [pic]
Удельная теплоемкость [pic] [pic]
Теплопроводность [pic] [pic]
Температуропроводность [pic]=20 [pic]
Удельное электрическое сопротивление [pic]=1.2 [pic] Характеристики индуктора: Число витков [pic]
Покрытие Ан.Окс.100 из.
[pic]- сплав (АМГ6)
Удельное электрическое сопротивление (АМГ6) [pic] [pic] [pic] Рис.2. Индуктора с деталью 1- индуктор; 2- канал для протока воды; 3-деталь Температурный режим: Температура поверхности [pic] [pic]
Минимальная [pic] [pic]
Скорость нагрева [pic] [pic] Задача расчета: - Расчитать глубину закаленного слоя на частотах [pic] [pic]
- Необходимую плотность мощности [pic] [pic]
- Амплитуду тока в индукторе [pic] А.
- Мощность технологической установки [pic] [pic]
- Выбрать схему нагрева и охлаждения детали
- Привести эскиз индуктора
- Дать рекомендации по выбору частоты [pic] в зависимости от глубины
закалки. 3. Расчет параметров Толщина скин-слоя [pic] (1): [pic] (1)
[pic] – удельное электрическое сопротивление материала заготовки
[pic] относительная магнитная проницаемость, ( = 1;
[pic] магнитная постоянная, [pic]= 1,257 [pic]
[pic]– частота, [pic]
Для одновиткового индуктора шаг намотки S равен длине индуктора L.
Времени нагрева [pic] находим по формуле (2): [pic] (2) [pic] с.
Толщина скин-слоя в зависимости от частоты тока [pic], где [pic] - частота
в [pic]: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] Запишем толщину скин-слоя ( в безразмерном виде : [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] Здесь [pic]– безразмерный параметр.
По графику на рис.3. определим [pic] при [pic]: [pic] Рис.3. Решение задачи нагрева одномерного полубесконечного тела внутренними источниками теплоты [pic] [pic]
[pic] [pic] Зная безразмерную [pic], определим ( : [pic]
[pic] [pic]
[pic] [pic]
По графику на рис.3 определим глубину закалки [pic] в безразмерном виде: [pic] [pic]
[pic] [pic] Переведем [pic] в размерный вид используя выражение [pic]: [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] На основе проведенных расчетов можно сделать вывод о том, что при
увеличении частоты тока [pic] глубина закалки уменьшается. Наилучший
результат был получен при [pic][pic] при глубине закалки [pic] [pic] или
2.55 мм. Расчет плотности мощности. Обычно при расчетах плотность мощности [pic]определяется из условия
заданных [pic] и времени нагрева [pic]по формуле : [pic] (3) [pic] [pic] [pic][pic]
[pic][pic] [pic][pic] Из полученных плотностей тока выберем наибольшую[pic][pic],
т.к. она обеспечивает необходимую мощность электромагнитной энергии на
всех частотах. Расчет амплитуды тока в индукторе.
Амплитуда тока [pic] в зависимости от частоты [pic]:
[pic] (4) [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] [pic] [pic] Наибольшая амплитуду тока в индукторе: [pic] [pic] Расчет мощности технологической установки. [pic] будем выбирать из соотношения: [pic],
где [pic] кпд блока питания; [pic] находится по формуле:
[pic]-длина индуктора, равная длине обрабатываемого участка [pic] [pic]
Мощность технической установки [pic] [pic]
Выберем[pic] из ряда мощностей технической установки [pic]16; 25; 63; 100;
160 [pic]
т.е. [pic] [pic]
Тогда необходимая плотность мощности: [pic] или [pic] [pic] В связи с выбором мощности установки необходима коррекция
времени и скорости нагрева, а также амплитуды тока:
Из выражения (3) получаем: [pic]
[pic]с.
Из (2) выражение для [pic]: [pic]
[pic] [pic]
Из выражения (4) для амплитуды тока получаем:
[pic] [pic] Рекомендации по выбору частоты и режимам нагрева и охлаждения: Для получения максимальной глубины закаленного слоя рекомендуется
назначить частоту [pic] равной 10 [pic]
После закалки рекомендуется применить охлаждение в воде или масле и отпуск
для снятия внутренних напряжений при Т =200(С. 2.Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием. 2.1 Общие положения. Обработка дробью применяется для упрочнения разнообразных деталей
планера и двигателей летательных аппаратов – лонжеронов, бимсов,
монорельсов, деталей шасси, обшивок, панелей, лопаток турбины и
компрессора, подшипников и т.д. Сущность дробеударного упрочнения заключается в бомбардировке
поверхности детали потоком дроби, обладающей значительны запасом
кинетической энергии. Источником энергии дроби является струя газа,
жидкости, центробежная сила или ускорение силы тяжести. В зависимости от
типов и конструктивного исполнения технологических установок (оборудования)
скорость дроби может изменяться от 10 до 100 [pic]. Основным достоинством дробеударной обработки является возможность
эффективного упрочнения деталей различной конфигурации, имеющих мелкие
надрезы, пазы, галтели и резьбовые поверхности. Усталостная прочность детали после упрочнения дробью повышается на
15…50% в зависимости от марки материала и режимов упрочнения. Изменения
размеров деталей после дробеударного упрочнения незначительны и исчисляются
микронами. Поэтому точностные характеристики деталей определяются
операциями, предшествующими упрочнению (шлифование, чистовое точение и
др.). 2.2 Исходные данные и задача расчета
Эскиз детали приведен на рис.1.
Деталь изготовлена из стали 12Х2Н4А;
Предел прочности [pic] [pic]
Плотность стекла [pic][pic]
Предварительная обработка детали: термоупрочнение и чистовое точение с
шероховатостью:
[pic][pic]
После обработки ППД исходная шероховатость не должна ухудшиться.
Для обработки резьбы (см. рис.4.) использовать стеклянную дробь. Диаметр
стеклянной дроби из следующего ряда: 100; 160; 200; 250 [pic] [pic] Рис.4. фрагмент резьбы детали Задача расчета Расчитать параметры дробеударного упрочнения резьбы и алмазного
выглаживания цилиндрической поверхности. 2.3. Расчет параметров дробеударного упрочнения резьбы.
Назначим диаметр стеклянной дроби согласно исходным требованиям
([pic]
|
