Тепловые процессы и материалы при плазменном нагреве
где Р - тепловая мощность источника нагрева;
d - диаметр сопла;
υ - скорость обработки.
В работах Токмакова В.П., Гречневой М.В., Петухова А.В., Скрипкина А.А., Матханова В.Н. приводятся расчетные данные, позволяющие определить температуру нагрева и скорость охлаждения металла. Построены номограммы для выбора оптимальных режимов плазменного упрочнения. Экспериментальные исследования процесса плазменного упрочнения сталей 9ХФ, 40Х, У8, Х12М,проведенные этими авторами , показали, что максимальная поверхностная твердость после упрочнения пропорциональна величине углеродного эквивалента Сэкв
, а глубина упрочнениязависит от коэффициента температуропроводности. Это позволило авторам установить зависимость вида:
HWmax
=f
(
g
, υ, Сэкв);
h
=
f
2
(
g
, υ, а)
В явном виде уравнения этих зависимостей выглядят следующим образом:
HVmax = 10-3 ﴾-
0.308271 υ2+1.23441
g
2
+12.792
a
2
+1.71723 υ
g
- 1.54273 υ
C
экв
– 1.7919 υ+ 0.36981
g
-18.2439
C
экв
+11,223
)
h max = 262.506υ2 +50.3667g2 +1466.729а2 +107.754υg + 53.1505υα - 47.1105gа -
- 938.111υ + 199.495g – 5.6734а + 686.691
Полученные результаты, по мнению авторов, свидетельствуют о хорошем совпадении экспериментальных и расчетных данных, что позволяет, не проводя экспериментов, прогнозировать максимальную твердость и глубину упрочненных поверхностей, табл.2.3., 2.4.
Табл.2.3
Экспериментальные и расчетные значения поверхностной твердости
HWmax
, в зависимости от входных параметров (
g
, υ , С экв)
№ |
V, м/c |
g, кВт/м2 |
C,% |
HVэксп, МПа |
HVрас, МПа |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. |
5 5 5 1 1 1 2,5 2,5 2,5 2,5 |
10 15 25 10 15 25 10 15 20 25 |
0,05 1,05 0,9 0,9 0,45 0,6 0,45 0,75 0,6 0,9 |
6000 10500 9000 6700 5900 5300 3100 4200 4900 9800 |
6383 10156 8702 6359 6045 5852 2961 4369 5202 8000 |
Табл.2.4.
Экспериментальные и расчетные значения глубины упрочнения
от
hmax
входных параметров
№ |
υ, м/c |
g, кВт/м2 |
а, см2/с |
hэксп, МПа |
hрас, МПа |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. |
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 |
10 15 20 25 30 10 15 20 25 10 15 20 25 30 |
0,1 0,15 0,12 0,06 0,08 0,15 0,08 0,06 0,1 0,06 0,1 0,08 0,12 0,15 |
600 890 920 930 1250 310 250 130 410 45 120 140 330 500 |
623 831 882 945 1167 335 162 173 390 53 196 150 343 529 |