Дипломная работа: Плазменное поверхностное упрочнение металлов

а плотность мощности: g _т = g _эф / 4 rd

где g_эф - эффективная тепловая мощность.

Из (2.22) следует, что для максимальной глубины закалки необходимо, чтобы выполнялось условие:

(2.24)

g _т √ t ₁ = Т_пл аср√π / 4а

Кроме того, сканирующая плазменная струя создает концентрированный источник тепла диаметром 2 r , скорость которого определяется из амплитуды и час­тоты колебаний, тогда время нагрева можно записать как:

(2.25)

t ₂ = 2( 2 r / 4 df ) = r / df

Множитель 2 означает, что в крайних точках пятно нагрева находится вдвое дольше, чем в промежуточных. Тогда плотность мощности соответственно равна:

( 2.26)

g _т2 = g_n / π r ²

С целью исключения оплавления поверхности в крайних точках необходимо выполнение условия:

(2.27)

g ₂ √ τ₂ ‹ g ₁ √τ₁ ≤ Т_пл аср√π / 4а

Амплитуда и частота сканирования должны соответствовать выражениям

(2,28)

√ d /f ‹ πr√8υ

или

Выражение (2.28) показывает, что частота сканирования должна увели­чиваться с уменьшением пятна нагрева, с ростом скорости обработки и ам­плитуды сканирования. На тепловые процессы и размеры упрочненной зоны, помимо параметров режима работы плазмотрона (сила тока, расход газа и т.) оказывают влияние и параметры ведения технологического упрочнения, такие как скорость обра­ботки, дистанция обработки, угол наклона плазменной струи (дуги) к об­рабатываемому изделию и др.

При разработке технологических процессов на практике необходимо иметь простые ₉ удобные аналитические выражения для расчета основных па­раметров упрочнения. В работах по плазменному упрочнению [10, 12 - 14] ис­пользуются различные аналитические выражения. Так в работе [12] скорость нагрева локальной зоны определяется из выражения:

где g_s - плотность мощности плазменной дуги;

α, λ- коэффициенты температуропроводности и теплопроводности;

τ - время воздействия;

h- глубина упрочнения.

Значение плотности мощности плазменной дуги достаточнойдля фазовыхпревращений определяют:

где Т_зак - температура закалки;