Методика определения теплового состояния втулки цилиндра при центрoбежном индукционном напекании
Авторы: Баширов Р.Дж., Амиров Ф.Г. | Опубликовано: 06.08.2022 |
Опубликовано в выпуске: #8(749)/2022 | |
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Технология машиностроения | |
Ключевые слова: центробежное индукционное напекание, восстановление цилиндров, индукционный нагрев, порошковые покрытия, порошковый слой, тепловая энергия |
Распределение температуры во втулке цилиндра судового двигателя при ее нагреве и охлаждении — один из важнейших факторов, под действием которых формируются структура и свойства покрытий в процессе восстановления цилиндра методом центробежного индукционного напекания. Проведены экспериментальные исследования, позволившие получить графики распределения температуры по диаметрам втулки цилиндра судового двигателя при ее нагреве и охлаждении. Установлено, что на процесс напекания порошковых материалов существенно влияют теплофизические свойства втулки. Изменяя скорость нагрева, можно получать покрытия при различных значениях температуры и времени напекания. Выполнено моделирование распределения температуры в стенке втулки цилиндра при центробежном индукционном напекании в зависимости от времени напекания, а также с учетом геометрических параметров втулки, теплоотдачи, теплопроводности, материала втулки, температуры внешней среды и т. д. Получены выражения для определения распределения температуры в стенке втулки цилиндра при центробежном индукционном напекании. Задавая значения параметров центробежного индукционного напекания, по полученным формулам можно смоделировать и заранее получить распределение температуры в стенке втулки цилиндра. Для визуального отображения изменения температурного поля во втулке при центробежном индукционном напекании выполнено моделирование в среде Autodesk Fusion 360.
Литература
[1] Дорожкин Н.Н., ред. Центробежное припекание порошковых покрытий при переменных силовых воздействия. Минск. Наука и техника. 1993. 159 с.
[2] Дорожкин Н.Н., Абрамович Т.М., Жорник В.И. Получение покрытий методом припекания. Минск, Наука и техника, 1980. 176 с.
[3] Fu X., Wang B., Tang X. et al. Study on induction heating of workpiece before gear rolling process with different coil structures. Appl. Therm. Eng., 2017, vol. 114, pp. 1–9, doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.11.192
[4] Wrona E., Nacke B., Schwenk W. Solving complex induction hardening tasks by numerical methods. Proc. Int. Symp. on Heating by Electromagnetic Sources, 2004, pp. 593–598.
[5] Fang X., Wang J., Cao W. Induction heating of large-diameter thin-walled elbow based on skin effect. Oil & Gas Storage and Transportation, 2017, vol. 36, no. 8, pp. 958–963.
[6] Liu S., Shi H., Feng L. Transformer harmonic loss model considering skin effect and proximity effect. Dianli Zidonghua Shebei / Electr. Power Autom. Equip., 2015, vol. 35, no. 3, pp. 133–139, doi: http://dx.doi.org/10.16081/j.issn.1006-6047.2015.03.021
[7] Mitschang P., Rudolf R., Neitzel M. Continuous induction welding process, modelling and realisation. J. Thermoplast. Compos. Mater., 2002, vol. 15, no. 2, pp. 127–153, doi: https://doi.org/10.1177%2F0892705702015002451
[8] Гафо Ю.Н. Определяющие уравнения феноменологической теории ползучести порошковых материалов. Минск, Тонпик, 2006, с. 18–19.
[9] Nagy S. Optimizations of induction heating installations. Acta Electrotehnica, 2004, vol. 45, pp. 117–121.
[10] Novac M. Numerical modeling of induction heating process using inductors with circular shape turns. J. Electr. Electron. Eng., 2008, no. 1, pp. 107–110.
[11] Lupi S. Modeling for research and industrial development in induction heating. 4th Int. Conf. on EM Processing of Material EPM, 2003, pp. 32–33.
[12] Jankowski T.A. Experimental observation and numerical prediction of induction heating in a graphite test. COMSOL Conf., 2009. 354 p.
[13] Doležel I., Kropík P., Ulrych B. Induction heating of thin metal plates in time-varying external magnetic field solved as nonlinear hard-coupled problem. Appl. Math. Comput., 2013, vol. 219, pp. 7159–7169, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.amc.2011.08.042
[14] Баширов Р.Д. Технологическое обеспечение состояния поверхностного слоя. Ученые записки, 1996, № 2, с. 43–47.
[15] Баширов Р.Д. Определение оптимальной температурно-временной области при индукционном напекании втулки цилиндра. Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта. Мат. 3-й регион. науч.-тех. конф. Новороссийск, НГМА, 2002, с. 150–153.
[16] Баширов Р.Д. О влиянии технологических параметров центробежного напекания на сцепляемость покрытия с основой втулки цилиндра. Вестник Одесского Национального морского университета, 2002, № 2, с. 224–228.
[17] Баширов Р.Д. Моделирование распределения температуры в стенке втулки цилиндра при центробежном индукционном напекании. Вестник Астраханского государственного университета, 2004, № 1, с. 184–186.
[18] Сосновский И.А., Белявин К.Е., Худолей А.Л. Технология индукционного нагрева в процессах центробежного нанесения покрытий. В: Перспективные материалы и технологии. Т. 1. Витебск, ВГТУ, 2015, с. 300–313.
[19] Белоцерковский М.А., Куриленок А.А., Сосновский И.А. Получение наноразмерных компонентов в антифрикционном покрытии при индукционной центробежной наплавке порошковых шихт на основе медных сплавов. Инновационные технологии в машиностроении. Мат. Межд. науч.-тех. конф. Новополоцк, ПГУ, 2015, с. 23–25.
[20] Гафо Ю.Н., Сосновский И.А. Кинетика уплотнения при центробежном индукционном припекании покрытий из металлических порошков. Новые материалы и технологии в машиностроении, 2011, № 13, с. 9–11.
[21] Мягков Л.Л., Сивачев В.М. Методика определения теплового состояния среднеоборотного дизеля с учетом кипения охлаждающей жидкости. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 7, с. 22–28, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-7-22-28