Разработка технологических режимов индукционного нагрева для оплавления коррозионностойких покрытий стальных деталей с учетом закалки
Ключевые слова:
индукционный нагрев, технологический процесс, электрические характеристики, точка Кюри, частота тока, твердость, закалка, защитные покрытия, стальная заготовка, экспериментальная установка, шаговый двигатель, механизм перемещения
Аннотация
Разработана электротехнологическая установка для оплавления нанесенных покрытий на поверхность цилиндрических стальных заготовок и технология оплавления коррозионно-стойкого покрытия при индукционном нагреве стальной цилиндрической заготовки с указанным покрытием в условиях вращения. Выбраны частота тока и иные параметры индукционной установки повышенной частоты для обеспечения максимального тепловыделения в коррозионностойком покрытии при его оплавлении на поверхности стальной цилиндрической заготовки. Проведены расчеты и исследования поверхностных распределений плотности тока и температуры по длине заготовки при индукционном нагреве. Выполнены расчетные и экспериментальные исследования индукционного нагрева, теплового состояния стальной заготовки с покрытием и распределений твердости по радиусу заготовки с учетом и без закалки. Проведено сравнение расчетной и экспериментальной кривых нагрева поверхности стальной заготовки с покрытием с учетом двух точек Кюри. На основании экспериментальных исследований получены улучшенные свойства и структура коррозионно-стойких покрытий на стальных заготовках после оплавления с использованием разработанного технологического процесса.
Литература
1. Кудинов В. В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. М.: Металлургия, 1992.
2. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений / под ред. Герасименко А.А. М.: Машиностроение, 1987. Т. 1.
3. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R., Ilyinskaya O.I., Fedin M.A., Kuleshov A.O. Simulation of Thermal State of Parts with Ceramic Coatings in a High Frequency Electromagnetic Field // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85(12). Pр. 1507—1509.
4. Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии / под ред. Строкана Б.В., Сухотина А.М. Л.: Химия, 1987.
5. Балдаев Л.Х., Борисов В.Н., Вахалин В.А. Газотермическое напыление. М.: Маркет ДС, 2007.
6. Смирнова Е.А. Методы обработки самофлюсующихся покрытий. Индукционное оплавление // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского гос. политехн. ун-та. 2011. № 4(135). С. 258—262.
7. Рудницкий А.Ю. Технология получения износостойких покрытий газопламенным напылением с последующей индукционной закалкой // Фундаментальные и прикладные научные исследования: инноватика в современном мире: Сб. науч. ст. по материалам VI Междунар. науч.-практ. конф. Уфа, 2021. С. 37—44.
8. Федин М.А. и др. Разработка методики расчета индукционной установки для оплавления коррозионностойких покрытий // Фёдоровские чтения — 2020: Материалы L Междунар. науч.-практ. конф. с элементами научной школы. М.: Издат. дом МЭИ, 2020. С. 139—146.
9. Кондрашов С.С., Кулешов А.О., Федин М.А. Применение индукционного нагрева для оплавления напыленного коррозионностойкого покрытия // Наука. технологии. инновации: Сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. С. 54—58.
10. Кувалдин А.Б., Лепешкин А.Р. Скоростные режимы индукционного нагрева и термонапряжения в изделиях. М.: Инфра-М, 2019.
11. Fedin M., Kuvaldin A., Kondrashov S. Calculation of the Process of Induction Melting of Corrosion-Resistant Coatings // Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. Magnitogorsk, 2021. Pp. 450—454.
12. Кондрашов С.С., Федин М.А., Кувалдин А.Б., Федина С.А., Чень Б. Моделирование процесса индукционного нагрева для оплавления защитных покрытий, обеспечивающих защиту деталей механизмов от воздействия агрессивных сред, высоких температур и давлений в программном комплексе Comsol Multiphysics // Фёдоровские чтения — 2022: Материалы LII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. М.: Издат. дом МЭИ, 2022. С. 117—124.
13. Lepeshkin A.R. e. a. Modelling the Stressed State Of Thermal Protective Coating Of Turbine Blades Taking Into Account Action Forces From The Gas Flow // J. Phys.: Conf. Series. Proc. IV All-Russian Sci. Conf. Thermophys. and Phys. Hydrodynamics with the School for Young Scientists. Yalta, 2019. V. 1359. P. 012101.
14. Установки индукционного нагрева / под ред. Слухоцкого А.Е. Л.: Энергоиздат, 1981.
15. Электротермическое оборудование / под ред. Альтгаузена А.П. М.: Энергия, 1980.
---
Для цитирования: Федин М.А., Лепешкин А.Р., Кувалдин А.Б., Кондрашов С.С., Терентьев Е.В., Сулейманов Ф.Р. Разработка технологических режимов индукционного нагрева для оплавления коррозионностойких покрытий стальных деталей с учетом закалки // Вестник МЭИ. 2024. № 2. С. 65—75. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-65-75
#
1. Kudinov V. V., Bobrov G.V. Nanesenie Pokrytiy Napyleniem. Teoriya, Tekhnologiya i Oborudovanie. M.: Metallurgiya, 1992. (in Russian).
2. Zashchita ot Korrozii, Stareniya i Biopovrezhdeniy Mashin, Oborudovaniya i Sooruzheniy. Pod Red. Gerasimenko A.A. M.: Mashinostroenie, 1987;1. (in Russian).
3. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R., Ilyinskaya O.I., Fedin M.A., Kuleshov A.O. Simulation of Thermal State of Parts with Ceramic Coatings in a High Frequency Electromagnetic Field. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021;85(12):1507—1509.
4. Korrozionnaya Stoykost' Oborudovaniya Khimicheskikh Proizvodstv: Sposoby Zashchity Oborudovaniya ot Korrozii. Pod Red. Strokana B.V., Sukhotina A.M. L.: Khimiya, 1987. (in Russian).
5. Baldaev L.Kh., Borisov V.N., Vakhalin V.A. Gazotermicheskoe Napylenie. M.: Market DS, 2007. (in Russian).
6. Smirnova E.A. Metody Obrabotki Samoflyusuyushchikhsya Pokrytiy. Induktsionnoe Oplavlenie. Nauchno-tekhnicheskie Vedomosti Sankt-Peterburgskogo Gos. Politekhn. Un-ta. 2011;4(135):258—262. (in Russian).
7. Rudnitskiy A.Yu. Tekhnologiya Polucheniya Iznosostoykikh Pokrytiy Gazoplamennym Napyleniem s Posleduyushchey Induktsionnoy Zakalkoy. Fundamental'nye i Prikladnye Nauchnye Issledovaniya: Innovatika v Sovremennom Mire: Sb. Nauch. St. po Materialam VI Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. Ufa, 2021:37—44. (in Russian).
8. Fedin M.A. i dr. Razrabotka Metodiki Rascheta Induktsionnoy Ustanovki dlya Oplavleniya Korrozionnostoykikh Pokrytiy. Fedorovskie Chteniya — 2020: Materialy L Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. s Elementami Nauchnoy Shkoly. M.: Izdat. Dom MEI, 2020:139—146. (in Russian).
9. Kondrashov S.S., Kuleshov A.O., Fedin M.A. Primenenie Induktsionnogo Nagreva dlya Oplavleniya Napylennogo Korrozionnostoykogo Pokrytiya. Nauka. Tekhnologii. Innovatsii: Sb. Nauch. Tr. Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2019:54—58. (in Russian).
10. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R. Skorostnye Rezhimy Induktsionnogo Nagreva i Termonapryazheniya v Izdeliyakh. M.: Infra-M, 2019. (in Russian).
11. Fedin M., Kuvaldin A., Kondrashov S. Calculation of the Process of Induction Melting of Corrosion-Resistant Coatings. Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. Magnitogorsk, 2021:450—454.
12. Kondrashov S.S., Fedin M.A., Kuvaldin A.B., Fedina S.A., Chen' B. Modelirovanie Protsessa Induktsionnogo Nagreva dlya Oplavleniya Zashchitnykh Pokrytiy, Obespechivayushchikh Zashchitu Detaley Mekhanizmov ot Vozdeystviya Agressivnykh Sred, Vysokikh Temperatur i Davleniy v Programmnom Komplekse Comsol Multiphysics. Fedorovskie Chteniya — 2022: Materialy LII Vseros. Nauch.-prakt. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. M.: Izdat. Dom MEI, 2022:117—124. (in Russian).
13. Lepeshkin A.R. e. a. Modelling the Stressed State Of Thermal Protective Coating Of Turbine Blades Taking Into Account Action Forces From The Gas Flow. J. Phys.: Conf. Series. Proc. IV All-Russian Sci. Conf. Thermophys. and Phys. Hydrodynamics with the School for Young Scientists. Yalta, 2019;1359:012101.
14. Ustanovki Induktsionnogo Nagreva. Pod Red. Slukhotskogo A.E. L.: Energoizdat, 1981. (in Russian).
15. Elektrotermicheskoe Oborudovanie. Pod Red. Al'tgauzena A.P. M.: Energiya, 1980. (in Russian)
---
For citation: Fedin M.A., Lepeshkin A.R., Kuvaldin A.B., Kondrashov S.S., Terent’ev E.V., Suleimanov F.R. Development of Induction Heating Processing Modes for Melting Corrosion-Resistant Coatings of Steel Components with Taking the Hardening into Account. Bulletin of MPEI. 2024;2:65—75. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-65-75
2. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений / под ред. Герасименко А.А. М.: Машиностроение, 1987. Т. 1.
3. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R., Ilyinskaya O.I., Fedin M.A., Kuleshov A.O. Simulation of Thermal State of Parts with Ceramic Coatings in a High Frequency Electromagnetic Field // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85(12). Pр. 1507—1509.
4. Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии / под ред. Строкана Б.В., Сухотина А.М. Л.: Химия, 1987.
5. Балдаев Л.Х., Борисов В.Н., Вахалин В.А. Газотермическое напыление. М.: Маркет ДС, 2007.
6. Смирнова Е.А. Методы обработки самофлюсующихся покрытий. Индукционное оплавление // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского гос. политехн. ун-та. 2011. № 4(135). С. 258—262.
7. Рудницкий А.Ю. Технология получения износостойких покрытий газопламенным напылением с последующей индукционной закалкой // Фундаментальные и прикладные научные исследования: инноватика в современном мире: Сб. науч. ст. по материалам VI Междунар. науч.-практ. конф. Уфа, 2021. С. 37—44.
8. Федин М.А. и др. Разработка методики расчета индукционной установки для оплавления коррозионностойких покрытий // Фёдоровские чтения — 2020: Материалы L Междунар. науч.-практ. конф. с элементами научной школы. М.: Издат. дом МЭИ, 2020. С. 139—146.
9. Кондрашов С.С., Кулешов А.О., Федин М.А. Применение индукционного нагрева для оплавления напыленного коррозионностойкого покрытия // Наука. технологии. инновации: Сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. С. 54—58.
10. Кувалдин А.Б., Лепешкин А.Р. Скоростные режимы индукционного нагрева и термонапряжения в изделиях. М.: Инфра-М, 2019.
11. Fedin M., Kuvaldin A., Kondrashov S. Calculation of the Process of Induction Melting of Corrosion-Resistant Coatings // Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. Magnitogorsk, 2021. Pp. 450—454.
12. Кондрашов С.С., Федин М.А., Кувалдин А.Б., Федина С.А., Чень Б. Моделирование процесса индукционного нагрева для оплавления защитных покрытий, обеспечивающих защиту деталей механизмов от воздействия агрессивных сред, высоких температур и давлений в программном комплексе Comsol Multiphysics // Фёдоровские чтения — 2022: Материалы LII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. М.: Издат. дом МЭИ, 2022. С. 117—124.
13. Lepeshkin A.R. e. a. Modelling the Stressed State Of Thermal Protective Coating Of Turbine Blades Taking Into Account Action Forces From The Gas Flow // J. Phys.: Conf. Series. Proc. IV All-Russian Sci. Conf. Thermophys. and Phys. Hydrodynamics with the School for Young Scientists. Yalta, 2019. V. 1359. P. 012101.
14. Установки индукционного нагрева / под ред. Слухоцкого А.Е. Л.: Энергоиздат, 1981.
15. Электротермическое оборудование / под ред. Альтгаузена А.П. М.: Энергия, 1980.
---
Для цитирования: Федин М.А., Лепешкин А.Р., Кувалдин А.Б., Кондрашов С.С., Терентьев Е.В., Сулейманов Ф.Р. Разработка технологических режимов индукционного нагрева для оплавления коррозионностойких покрытий стальных деталей с учетом закалки // Вестник МЭИ. 2024. № 2. С. 65—75. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-65-75
#
1. Kudinov V. V., Bobrov G.V. Nanesenie Pokrytiy Napyleniem. Teoriya, Tekhnologiya i Oborudovanie. M.: Metallurgiya, 1992. (in Russian).
2. Zashchita ot Korrozii, Stareniya i Biopovrezhdeniy Mashin, Oborudovaniya i Sooruzheniy. Pod Red. Gerasimenko A.A. M.: Mashinostroenie, 1987;1. (in Russian).
3. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R., Ilyinskaya O.I., Fedin M.A., Kuleshov A.O. Simulation of Thermal State of Parts with Ceramic Coatings in a High Frequency Electromagnetic Field. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021;85(12):1507—1509.
4. Korrozionnaya Stoykost' Oborudovaniya Khimicheskikh Proizvodstv: Sposoby Zashchity Oborudovaniya ot Korrozii. Pod Red. Strokana B.V., Sukhotina A.M. L.: Khimiya, 1987. (in Russian).
5. Baldaev L.Kh., Borisov V.N., Vakhalin V.A. Gazotermicheskoe Napylenie. M.: Market DS, 2007. (in Russian).
6. Smirnova E.A. Metody Obrabotki Samoflyusuyushchikhsya Pokrytiy. Induktsionnoe Oplavlenie. Nauchno-tekhnicheskie Vedomosti Sankt-Peterburgskogo Gos. Politekhn. Un-ta. 2011;4(135):258—262. (in Russian).
7. Rudnitskiy A.Yu. Tekhnologiya Polucheniya Iznosostoykikh Pokrytiy Gazoplamennym Napyleniem s Posleduyushchey Induktsionnoy Zakalkoy. Fundamental'nye i Prikladnye Nauchnye Issledovaniya: Innovatika v Sovremennom Mire: Sb. Nauch. St. po Materialam VI Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. Ufa, 2021:37—44. (in Russian).
8. Fedin M.A. i dr. Razrabotka Metodiki Rascheta Induktsionnoy Ustanovki dlya Oplavleniya Korrozionnostoykikh Pokrytiy. Fedorovskie Chteniya — 2020: Materialy L Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. s Elementami Nauchnoy Shkoly. M.: Izdat. Dom MEI, 2020:139—146. (in Russian).
9. Kondrashov S.S., Kuleshov A.O., Fedin M.A. Primenenie Induktsionnogo Nagreva dlya Oplavleniya Napylennogo Korrozionnostoykogo Pokrytiya. Nauka. Tekhnologii. Innovatsii: Sb. Nauch. Tr. Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2019:54—58. (in Russian).
10. Kuvaldin A.B., Lepeshkin A.R. Skorostnye Rezhimy Induktsionnogo Nagreva i Termonapryazheniya v Izdeliyakh. M.: Infra-M, 2019. (in Russian).
11. Fedin M., Kuvaldin A., Kondrashov S. Calculation of the Process of Induction Melting of Corrosion-Resistant Coatings. Proc. Intern. Ural Conf. Electrical Power Eng. Magnitogorsk, 2021:450—454.
12. Kondrashov S.S., Fedin M.A., Kuvaldin A.B., Fedina S.A., Chen' B. Modelirovanie Protsessa Induktsionnogo Nagreva dlya Oplavleniya Zashchitnykh Pokrytiy, Obespechivayushchikh Zashchitu Detaley Mekhanizmov ot Vozdeystviya Agressivnykh Sred, Vysokikh Temperatur i Davleniy v Programmnom Komplekse Comsol Multiphysics. Fedorovskie Chteniya — 2022: Materialy LII Vseros. Nauch.-prakt. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. M.: Izdat. Dom MEI, 2022:117—124. (in Russian).
13. Lepeshkin A.R. e. a. Modelling the Stressed State Of Thermal Protective Coating Of Turbine Blades Taking Into Account Action Forces From The Gas Flow. J. Phys.: Conf. Series. Proc. IV All-Russian Sci. Conf. Thermophys. and Phys. Hydrodynamics with the School for Young Scientists. Yalta, 2019;1359:012101.
14. Ustanovki Induktsionnogo Nagreva. Pod Red. Slukhotskogo A.E. L.: Energoizdat, 1981. (in Russian).
15. Elektrotermicheskoe Oborudovanie. Pod Red. Al'tgauzena A.P. M.: Energiya, 1980. (in Russian)
---
For citation: Fedin M.A., Lepeshkin A.R., Kuvaldin A.B., Kondrashov S.S., Terent’ev E.V., Suleimanov F.R. Development of Induction Heating Processing Modes for Melting Corrosion-Resistant Coatings of Steel Components with Taking the Hardening into Account. Bulletin of MPEI. 2024;2:65—75. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-65-75
Опубликован
2023-12-21
Выпуск
Раздел
Электротехнология и электрофизика (технические науки) (2.4.4)
