автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация процесса производства кольцевых заготовок из порошковых материалов

, и

- а Л» «я

На правах рукописи

Хомутов Виктор Иванович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ П0Р02К0ВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов

и производств.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург - 1997

Работа выполнена в Оренбургском государственном университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Вогодухов С.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рапопорт Э.Я. кандидат технических наук, доцент Якунин H.H.

Ведущее предприятие - ОАО Оренбургседьхозреыонт

Защита состоится 25. д-ена^рл 1897 г. в 14.00 час. на заседании диссертационного совета К064.64.01 в Оренбургском государственном университете по адресу: 460352, г. Оренбург, проспект Победы, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургского государственного университета.

Автореферат разослан . иол^д .97 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К064.64.01 к.т.н., доц. Владов Ю.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ Разработки и внедрение конкурентноспособ-ных изделий в различных отраслях народного хозяйства неразрывно связаны с созданием прогрессивных технологических процессов и новых материалов с повышенным потребительским комплексом параметров. В значительной мере этому подходу отвечает порошковая металлургия, методы которой позволяют получать материалы с наперед заданными свойствами, при значительной экономии сырья и энергии.

Несмотря на все преимущества, порошковая металлургия в нашей стране не получила должного распространения вследствие ряда причин; таких как недостаточность исследований и медленное внедрение новых разработок в производство, низкая автоматизация и механизация операций, низкая производительность и большая энергоемкость одной из основных операций — спекания.

Использование индукционного нагрева порошковых прессовок дает возможность концентрировать большие мощности в малых объемах, нагревать прессовки с высокой скоростью, достигать более высоких температур спекания, уменьшить камеру спекания. При этом процесс хорошо автоматизируется и появляется возможность объединить операции прессования и спекания в один комплекс.

В то же время применение индукционного нагрева вследствие специфики передачи энергии в нагреваемый объект вносит определенные особенности в кинетику нагрева и последующего охлаждения. К концу нагрева структурное состояние порошковой композиции не соответствует равновесному.

Основной проблемой является правильная дозировка мощности нагрева, управление высокочастотным нагревателем. Решение вопросов по оптимизации управления нагревом и автоматизации процесса изготовления заготовок позволит наиболее полно использовать преимущества порошковой металлургии и индукционного нагрева. Это и определяет актуальность доставленной задачи.

Работа выполнялась в рамках комплексной программы Минвуза РСФСР "Порошковая металлургия" на 1981-1985 гг по теме 7.3.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка оптимального управления по быстродействию режимам высокочастотного нагрева и установки спе-

кания порошковых материалов.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

— исследовать распределение интенсивности электромагнитного поля индуктора с целью оптимизации его конфигурации;

— исследовать поглощение заготовкой энергии в зависимости от электрофизических свойств прессовок из легированных железогра-фитовых материалов;

— изучить особенности влияния частоты поля и скорости нагрева на прохождение диффузионных процессов и структурообразования при индукционном спекании;

— разработать алгоритм оптимального управления высокочастотным нагревом для качественного спекания порошковых прессовок;

— разработать технологический процесс и установку спекания порошковых заготовок типа кольца.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов состоит в следующем:

— теоретически и экспериментально обоснован технологический процесс спекания порошковых кольцевых заготовок на установках ТВЧ;

— доказано превалирующее влияние контурных токов на процессы нагрева при спекании заготовок из порошковых материалов;

— предложен алгоритм управления процессом спекания, исключающий растрескивание прессовки при высокочастотном скоростном нагреве.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в том, что результаты проведенных исследований могут быть использованы для:

— расчета основных закономерностей скоростного индукционного нагрева заготовок из порошковых материалов;

— проектирования специализированных высокочастотных нагревателей — индукторов;

— создания систем оптимального управления качеством индукционного нагрева;

— разработки автоматических установок для получения порошковых заготовок с применением скоростного индукционного спекания.

Новизна методов и технических решений подтверждается двумя авторскими свидетельствами СССР на изобретение и дипломом Всесоюзного конкурса им. П. Г. Соболевского.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, использованные в диссертационной работе, базируются на теории индукционного нагрева, методах расчета и анализа электромагнитных полей, методах исследования электрофизических и металлографических характеристик и физических свойств порошковых материалов, теории оптимального управления технологическим процессом, теория подобия.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

— закономерности высокочастотного спекания порошковых кольцевых заготовок;

— методика выбора конструктивных параметров кольцевого индуктора для спекания кольцевых заготовок на установках ТБЧ;

— технологический процесс спекания на автоматизированных установках ТВЧ кольцевых заготовок из порошковых материалов;

— алгоритм оптимального по быстродействию управления автоматизированным технологическим процессом спекания кольцевых заготовок из порошковых материалов с применением индукционного нагрева;

— конструкция автоматической установки'для спекания заготовок из порошковых материалов.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ Тема исследования входит составной частью в научно-исследовательскую работу кафедры "Материаловедение и технология материалов" ОГУ, отчеты по НИР гос. регистрация 30051235. Результаты работы использованы для разработки промышленной технологии изготовления порошковых кольцевых заготовок с применением индукционного нагрева при спекании и последующим горячим доуплотнением. Изготовлена опытно-промышленная установка и передана для эксплуатации на Оренбургский локоыотиворемонтный завод.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации и полученные результаты исследований докладывались и обсуждались на:

Г/, V Всесоюзных научно-технических конференциях "Горячее прессование в порошковой металлургии", Новочеркасск, 1979, 1932;

III Уральской региональной конференции "Прогрессивные методы порошковой металлургии в машиностроении", Оренбург, 1930;

Республиканском семинаре "Электрофизические технологии порошковой металлургии", Киев, 1SS2;

V Уральской региональной конференции "Применение порошковых

- б -

композиционных материалов и покрытий в машиностроении", Пермь, 1982;

XIV Научно-технической конференции "Нанесение порошковых покрытий с применением высокочастотного нагрева", Оренбург, 1992;

Международной конференции "Концепция развития высоких технологий индустрии ремонта транспортных средств", Оренбург, 1993.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам выполненного исследования опубликована 21 научная работа, из них 2 авторских свидетельства СССР на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 169 страниц, в том числе 46 рисунков, 22 таблицы, список использованной литературы включает 116 наименований, приложения содержат 11 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ содержит обоснование актуальности диссертационной работы, новизны теш и исследуемых вопросов, а также краткий обзор содержания диссертации.

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена анализу состояния вопроса и задач исследования. В ней рассматривается автоматизация производства конструкционных деталей методами порошковой металлургии. Эта технология по сравнению с традиционными предполагает применение энергосберегающих принципов, более высокую производительность, экологическую безопасность, возможность сокращения производственных площадей, заметное повышение качества продукции при более низкой трудоемкости.

Получение изделий из металлических порошковых материалов предусматривает ряд технологических операции, таких как: подготовительная (на этой стадии подготавливают и смешивают порошки), формование (придание заготовке из порошкового материала геометрической формы и механической прочности, необходимых для последующего изготовления изделий), спекание (в процессе чего происходит превращение прессовки в пористое тело со свойствами, приближающимися к свойствам компактного материала). Спекание является наибо-

лее продолжительной (1-3 часа) и энергоемкой операцией. Такие авторы, как Гегузин И.Я., Родомысельский И.Д., Меерсон Г.А., и др. отмечают , что применение индукционного нагрева позволяет сократить продолжительность до 20-60 с.

В общем случае индукционный процесс описывается системой уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

dB

rot Н - r-E; rot Е =--; div Б = 0; div Е = 0 (1)

d-t

Здесь Н, Е, В - векторы напряженностей магнитного, электрического полей и магнитной индукции; г - удельная электропроводность .

Процесс нагрева непосредственно осуществляется индуцируемыми электромагнитными волнами - внутренними источниками тепла, объемная плотность которых S определяется дивергенцией вектора Пойн-тинга:

3 - - div СЕ-НЗ (2)

Скорость нагрева зависит от мощности, выделяющейся в единице поверхности нагреваемого тела. Известно, что мощность Ро, выделяющаяся в единице поверхности нагреваемого тела при индукционном нагреве выражается следующим образом:

Ро = <KHms, к, f) , ГЗ)

Ф является функцией от амплитуды напряженности! Hms, коэффициента поглощения мощности к и частоты f. В свою очередь, коэффициент поглощения напрямую зависит от таких электрофизических свойств нагреваемого материала, как удельное сопротивление р0 и магнитная проницаемость |io • Последние же определяются составом шихт и механическими свойствами прессуемого материала. Они сильно отличаются от свойств компактных материалов и резко меняются в процессе нагрева. Состав шихты и плотность прессовки, в конечном счете, и определяют механические свойства спеченного изделия.

Напряженность магнитного поля регулируется мощностью, выдаваемой высокочастотной установкой на индуктор. Алгоритм управления мощностью установки определяет эффективность процесса нагрева изделия. В конечном итоге регулируется UO) - суммарная удельная мощность источников тепла в нагреваемом объекте от вре-

мени

Щф) - Р(Ф) / Ртах (4)

В отличие от процессов ручного управления индукционным нагревом металлов, где уже сравнительно хорошо известны технологические процессы и электрофизические характеристики материалов, алгоритм оптимального управления высокочастотным нагревом прессовок не может быть найден без исследования процессов консолидации порошков при индукционном нагреве вследствие отсутствия данных о взаимосвязи электропроводности, теплопроводности, которые, в свою очередь, сильно зависят от количества легирующих элементов, качества порошков, давления прессования, физических свойств и еще многих факторов.

Все это и позволяет сформулировать цель и задачи исследования.

ВТОРАЯ ГЛАВА содержит материалы по•исследованию электрофизических процессов при индукционном нагреве. В первой части главы приведены методики исследований. Наиболее распространенными методами расчета и анализа электромагнитных полей являются: методы основанные на классическом и численном анализе, на аналоговом, физическом и имитационном моделировании. Подход к расчету параметров индукционных устройств во многом зависит от вида электромагнитной системы и задач исследования. 11ршенекие перечисленных методов ограничено присущими им особенностями.

Использование теории подобия позволяет провести эксперименты в упрощенных и конкретизированных условиях и перенести результаты исследований на требуемые объекты. Методы этой теории позволяют использовать ранее накопленный опыт и литературные данные для моделирования нагрева конкретного тела в требуемых условиях. Появляется возможность учета двух составляющих энергии поля Н и Е, магнитной и электрической напряженности. Магнитная напряженность измеряется с помощью датчика или пояса - двухслойной многовитко-ьой обмотки.

Магнитное напряжение при переменном токе определяют на основании измеренной ЭДС в датчике:

Рдв = К-Е/4,441 , (5)

где К - постоянная пояса.

Напряженность электрического поля, измеряемая зондом, между двумя точками и плотность силы тока вычисляются по формулам:

Е = |/2- идв /' 1АВ; (2)

г = г-е = /г-т-адв / 1ав, (7)

где 1дв - расстояние между этими точками.

При экспериментах дм получения достоверных данных очень важно соблюдение требования высокой точности результатов измерений. Важнейшей характеристикой материала при высокочастотном нагреве является его удельное сопротивление. После замеров сопротивления образца й значение удельного сопротивления материала вычисляется с учетом значений геометрических параметров образца по зависимости:

I? • 3

р = --- , (3)

х

где 3 - сечение образца.

Обратной величиной р является удельная проводимость т = 1/р. При статических процессах сопротивление измеряется мостами с точностью до 0,2-0,3 7.. При динамических процессах сопротивление определяется методом амперметра - вольтметра. Относительная магнитная проницаемость, теплопроводность и теплоемкость определяются несколькими методами, но в основном методами сравнения, то есть относительными методами, с точностью 5-10 X.

Для компактных материалов физические свойства хорошо изучены, ввиду чего, для основных компонентов железо-графитовых композиций приведены их физические характеристики и закономерности их изменений.

Вторая часть главы отражает методики и результаты исследований электромагнитных полей индукторов и физических свойств материалов.

Экспериментальные исследования и моделирование полей индукторов позволили сделать вывод о том, что наиболее подходящим для нагрева и спекания кольцевых заготовок является индуктор, подобный катушечному трансформатору. Щелевой-проходной индуктор, сконструированный автором (рис. 1), состоит из двух витков с зазором в 1,5-2,0 раза более высоты прессовки. Радиальный зазор

между индуктором и заготовкой составляет 5-10 мм. В таком индукторе против витков зазора создается довольно протяженное (до двух-трех зазоров величиной) равномерное электромагнитное поле. Это позволяет выставлять заготовки в индуктор через зазор, т.е. перемещать их в перпендикулярном направлении к оси индуктора, причем, во время спекания детали не нужно ни перемещать, ни вращать; равномерное поле обеспечивает равномерный нагрев.

Целевой двухЕигкавий индуктор

1 - витки индуктора; 2 - заготовка РИС. 1.

Исследования изменения удельного сопротивления, в зависимости от содержания легирующих элементов, были проведены при подшихтовке к порошку железа порошков хрома, никеля, меди, серы, стеарата цинка. Экспериментальные измерения показали, что принципиального различия в изменении удельного сопротивления прессованного и компактного материала нет. Наблюдается лишь разница в абсолютных значениях. В отличие от проводимости компактного материала проводимость прессовок при нагреве не уменьшается, а увеличивается, причем очень резко от 20 °С до температур 250-300 °С. В дальнейшем проводимость изменяется в 2-4 раза.

В условиях непрерывного нагрева прессованного материала изменяется общая проводимость. Она обусловлена как изменением пло-вди и величины самого контакта, гак и изменением проводимости за счет температурного -уменьшения. Эти два фактора действуют взаимоисключающе; и ввиду того, что площадь и проводимость контакта

растут быстрее, общая проводимость растет. В начальный период нагрева прессовка представляет собой не проводник, а скорее диэлектрик, поэтому сопротивление падает очень резко (рис. 2).

Изменение удельного сопротивления материалов в процессе индукционного нагрева

1 — чистое железо, 2 — низколегированный материал , 3 — высоколегированный материал.

Рис. 2.

Прессованные материалы антифрикционных и конструкционных деталей обладают магнитной проницаемостью, незначительно отличающейся от проницаемости компактных материалов при индукционном нагреве. Экспериментальные измерения для прессовок из чистого железного порошка 1ШЗМ и шихтованных материалов показали, что относительную магнитную проницаемость следует применять 20-25. Значения теплопроводности, вычисленные через удельное сопротивление и измеренные относительным методом и на приборе, расходятся не более, чем на 7-15 %. Теплопроводность прессовок в 50-100 раз меньше, чем у компактных материалов, и при нагревании увеличивается, изменяясь аналогично сопротивлению. Исходя из общих закономерностей индукционного нагрева и исследований изменения электрофизических характеристик прессованного на основе железа материала, нагрев прессовок до температур 300 °С должен идти с большей скоростью, чем при более высоких температурах.

Эксперименты показали обратную картину кинетики нагрева. Ма-

-I г» - -

тематическая обработка кинетической кривой с применением метода касательных показала, что при температурах около ЗОО °С меняется характер нагрева. Эксперименты с прессованными кольцами и разорванными стальными кольцами показали, что в начальный период - инкубационный - прессовки греются только за счет вихревых токов в микрообъемах аналогично разорванным кольцам. Для сравнения теплового воздействия вихревых и контурных токов применяется термометрический метод. В момент включения нагрева тепловое равновесие отражается зависимостью тепловых потерь:

Рп = с-<1-(с1Г/с1ф), <р ~ о (9)

где сПУскр - начальный угол кинетической кривой нагрева (определяли по диаграмме записи температуры). В микрообъемах удельное сопротивление мало, эффективный скоростной нагрев ТВЧ удалось получить только на частотах 250 - 400 кГц, но тогда наблюдается неравномерность нагрева по кольцу.

Уменьшение сопротивления прессовки во время нагрева приводит к тому, что нагрузка согласуется с генератором, и по прессовке начинает течь мощный контурный ток. Сравнение величины контурного тока и кинетической кривой нагрева показывает совпадение резкого увеличения скорости нагрева, в момент увеличения плотности тока свыше 2 А/мм2.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена исследованию свойств спеченных материалов.

Современное состояние теории процессов спекания порошковых изделий характеризуется наличием различных точек зрения на процесс спекания - образование прочных соединений в твердом состоянии. Однако общепризнанно, что взаимная диффузия элементов прессовки характеризует величину спекания. Основные исследования распределения элементов по диффузионным зонам велись на рентгеновском микроанализаторе МАР-2 и микрозонде "Мхсгозсап-о".

Б контактах железо-никель и железо-графит-никель зона взаимного проникновения около 80 мкм. В контактах железо-хром, желе-зо-графиг-хроы составляет около 70 мкм. В обоих случаях присутствие углерода увеличивает взаимную диффузию. Взаимное проникновение никеля и хрома составляет около 70 мкм. В бинарах с медью диффузия трудно поддается оценке, диффузионная зона составляет

около 10 мкм. Рентгеновский луч микроанализатора МАР-2 составляет 3-8 мкм, микрозонда - 1-5 мкм. По-видимому, истинное проникновение меди в железо больше, чем полученное в эксперименте, заниженные показания связаны с ограниченным растворением меди в железе.

Исследования распределения компонентов по матрице заготовки поршневого кольца показали, что большого отличия величины диффузии при печном и индукционном спекании нет. Легирующие элементы при индукционном спекании диффундируют в железную матрицу заготовки, хорошо в ней растворяются.

Вычисленные по концентрационным кривым коэффициенты диффузии вше, чем расчетные данные для этих элементов при температуре 1250 °С, и, приблизительно, равны расчетам при температуре 1300 °С. Указанное дает возможность утверждать, что в микрообъемах заготовок при высокочастотном нагреве температура выше, чем на поверхности, которая фиксируется пирометром.

Исследования механических свойств материалов, спеченных токами высокой частоты, показали,что они почти по всем основным показателям выше по сравнению со свойствами материалов аналогичного химического состава, спеченных в печах сопротивления по заводским технологиям, однако хуже обрабатываются.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА* посвящена вопросам оптимизации технологического процесса нагрева.

Учитывая особенность изделия и своеобразие процесса, для поиска оптимального режима нагрева, в работе использовали метод поиска на объекте.

Б качестве основного критерия оптимальности, ввиду особенности диффузионных высокотемпературных процессов, выбраны минимум времени нагрева или максимум производительности. При таком критерии необходимо определить режим нагрева, обеспечивающий за минимально возможное время достижение заданной температуры по всему объему изделия, при заданных параметрах нагревательной установки, ограничениях на допустимые величины термических напряжений и скоростью подъема температуры на всем протяжении процесса.

Математическая постановка задачи оптимизации для базовой мо-

*Гл. 4 выполнена при консультации к.т.н., доц. С.И.Павлова

дели приведенной ранее сводится к определению программы U(?)

Umax >и(ф) * 0 для ЧЪ > <Р > 0 (10)

при ограничениях

Тогр, Ф, СО, ф0] > Т^ (х, <?). (11)

При нагреве систем с распределенными параметрами программа оптимального управления напряжением на индукционном нагревателе представляет собой последовательность этапов "включить - выключить".

Учитывая существенную нелинейность процессов, происходящих при нагреве изделий из порошков, оптимальное напряжение для каждого участка нагрева принимает значения отличные от предельно допустимых.

Таким образом, задача оптимального управления сводится к поиску вектора параметров

UonT = С( U (¡Pt). опт)] , (1 = 1, 2, ... п> (12)

где Ai опт ~ длительность i-ro интервала постоянства.

Процедура поиска оптимального управления сводится к двум шагам:

1) определение "нулевого приближения" управления на основе выявленных физических закономерностей нагрева порошковых материалов;

2) нахоздение оптимального управления на основе метода поиска оптимума на объекте.

Анализ экспериментальных данных кинетики нагрева, структурных составляющих материала, величины контурных токов и т.д., порошковых прессовок при индукционном нагреве с постоянной мощностью на индукторе позволил выделить четыре характерных этапа нагрева.

Г этап (20-300 °С) индукционный нагрев не эффективен - так называемый инкубационный период. Напряжение U на индукторе принимается максимально возможным, критерий скончания периода конгур-¡¡ый ток более 2 А/мм2.

II этап (300-300 °С) формируются токовые жгуты. Для выравнивания температуры по сечению напряжение U выбирается из условия предотвращения растрескивания заготовки методом предельных точек.

III этап после прохождения точки Кюри плотность тока по сечению заготовки за счет подбора частоты выравнивается. Прессовки

чению заготовки за счет подбора частоты выравнивается. Прессовки греются в режиме сквозного нагрева.

IV этап (1200 °С и более) в местах контактов порошинок образуется жидкая фаза. Мощность установки должна быть снижена до уровня иСр (четкого срабатывания датчиков автоматической системы слежения за температурой и прохождения диффузионных процессов).

В результате оптимизации получена программа управления мощностью индуктора в зависимости от времени (рис. 31. Мощность на индукторе однозначно задается регулятором мощности.

Оптимальная программа управления индукционным нагревом порошковых заготовок поршневых колец дизеля в соответствии с формулой 12

t, с

Рис. 3.

Экспериментальные кривые нагрева порошковых заготовок поршневых колец, реализованные на установке ИЗ представлены на рис.4.

По кинетическим кривым получены следующие продолжительности процессов. При постоянной мощности, не превышающей критическую, по градиенту температур и термонапряяений - 49 секунд, кривая 1.

По оптимальной программе без предварительного нагрева до 300 °С - 34 секунды, кривая 2.

По оптимальной программе с предварительным косвенным нагревом - 21 секунда, кривая 3.

Применение оптимального управления индукционным нагревом позволяет более чем в двое сократить продолжительность процесса

Экспериментальное кинетические кривые нагрева

т,°с

300

400

г-2 / / ,

0

10

20

30

40

50

X. ,С

1 - при постоянном задании 0,4 Ъ'Сч»); 2 - при оптимальном регулировании без предварительного нагрева, записана с помощью термопары, (4 зоны регулирования); 3 - при оптимальном регулировании с предварительным нагревом, записанная через фотопирометр, (3 зоны регулирования)

Рис. 4.

ПЯТАЯ ГЛАВА посвящена разработке технологии и оборудования для индукционного нагрева при производстве порошковых деталей.

Быстрота индукционного спекания, возможность автоматизации процесса, размещение термического оборудования непосредственно у индуктора позволяют объединить в один комплекс операции прессования и спекания. Технико-экономическое сравнение эффективности индукционного нагрева с нагревом в печах сопротивления показывает, что в диапазоне температур 20-250 °С, коэффициент полезного действия нагрева за счет теплопроводности прессованного материала выше коэффициента использования энергии индукционного нагрева. Начиная с температур 500 °С, индукционный нагрев становится эффективнее косвенного. В диапазоне температур 800-1200 °С стоимость индукционного нагрева ниже стоимости нагрева в электропечах в 2-4 паза.

Установка спекания представляет следующий комплекс: пресс основного прессования; печь предварительного нагрева, с температурой 300 °С; двухвитковый проходной индуктор подключенный к высокочастотной установке; пресс доуплотнения. Эта схема признана изобретением. В ней автором лично были разработаны: печь предва-

рителыгого нагрева, двухвитковый индуктор, оптимальная программа управления индукционным нагревом порошковых прессовок.

вывода

1. Разработана методика расчета и конструирования двухвитко-вых щелевых индукторов для спекания конструкционных деталей типа кольца, состоящий из двух витков с зазором в 1,5-2,0 раза более высоты прессовки.

2. Теоретически обосновано и экспериментально установлено то, что основное влияние на процесс нагрева и спекания оказывают контурные токи, которые возникают в заготовке, при температуре более 250 °С когда их плотность становится более 2 А/мм2.

3. Экспериментально установлено, что электропроводность и теплопроводность прессовок в 50-100 раз меньше тех же характеристик компактного материала, а магнитная проницаемость и теплоемкость ниже на 10-20 X.

4. Выявлены критические скорости нагрева прессовок в диапазоне 800-300 °С. Они зависят от качества шихты и размеров прессовки и составляют 35-50 °С/с.

5. Установлено, что механические свойства материалов, спеченных токами высокой частоты почти по всем основным показателям выше свойств материалов спеченных в печах сопротивления.

6. Разработана оптимальная программа управления по быстродействию индукционным нагревом порошковых заготовок поршневых колец, позволяющая вдвое сократить процесс высокочастотного спекания, состоящая из четырех участков, отличающихся продолжительностью и величиной мощности на индукторе.

7. Разработана промышленная технология автоматизированного изготовления кольцевых спеченных заготовок и автоматическая установка для их спекания, состоящая из пресса основного прессования, проходной печи с температурой 300 °С, двухвиткового индуктора высокочастотного нагрева, пресса доупдотнения.

3. Результаты работы, внедренные на Оренбургском Локомативо-ремонтном заводе дали экономический эффект 35,6 тыс. рублей (по ценам 1SS9 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Домогацкий В.И., Хомутов В.И., Ефремекко С.А., Кошелев С.И. Принципиальные основы высокочастотного индукционного нагрева спеченных заготовок. IV всесоюзная научно-техническая конференция "Горячее прессование в порошковой металлургии" - Новочеркасск, 1979, с.140 (доля 0.3).

2. Домогацкий В.И., Гущин ¡O.e., Кузнецов П. М., Рябов A.C., Хомутов В. И. "Спекание токами высокой частоты прессовок типа тел вращения". Сборник "Порошковая металлургия" - Пермь, ПГО1, 1979, с.36 (доля 0.2).

3. Домогацкий В. И., Хомутов В. И. "Принципиальные основы выбора режимов спекания токами высокой частоты прессовок для деталей машиностроения". III Уральская научно-техническая конференция "Прогрессивные методы порошковой металлургии в машиностроении" -Оренбург, 1980, с.13 (доля 0.5).

4. Домогацкий В. И., Хомутов В.И., Якимов С.Р. Необходимость предварительного нагрева перед индукционным спеканием порошковых прессовок. V Уральская региональная конференция по порошковой металлургии и композиционным материалам "Применение порошковых композиционных материалов и покрытий в машиностроении" - Пермь, 1983, с.32 (доля 0,4).

5. A.C. 942S86(CCCP) Установка для изготовления спеченных изделий. Домогацкий В.И., Бурба A.A., Ефременко С.А., Гущин Ю.С., Хомутов В.И., Якимов С.Р. - 1982 (доля 0,15).

6. Хомутов В.И. Влияние индуктированных токов на процессы спекания порошковых заготовок. Тез. док. Республиканского семинара "Электрофизические технологии в порошковой металлургии" - Ки-

А Г, С. г\г\

*=t), i-.SJO.

7. A.C. 1031647(СССР) Установка для изготовления спеченных изделий. Домогацкий В.И., Бурба A.A., Гущин Ю.С., Хомутов В.И., Кошелев С.И., Якимов С.Р. - 1983, (доля 0,15).

3. Хомутов Б.Я., Исследование структурных процессов при спекании на установке ТВЧ с небольшими временными выдержками. Повышение износостойкости режущего инструмента и деталей машин путем нанесения упрочняющих и антикоррозионных покрытий. Тез. Докл. На-