Development of Induction Heating Processing Modes for Melting Corrosion-Resistant Coatings of Steel Components with Taking the Hardening into Account
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2024-2-65-75Keywords:
induction heating, technological process, electrical characteristics, Curie point, current frequency, hardness, hardening, protective coatings, steel workpiece, experimental setup, stepper motor, movement mechanismAbstract
An electrical processing installation for melting the coatings applied to the surface of cylindrical steel workpieces has been developed along with a technology for melting a corrosion-resistant coating during the induction heating of a cylindrical steel workpiece with such coating under rotation conditions. The current frequency and other parameters of the high-frequency induction installation were selected to ensure the maximum heat release in the corrosion-resistant coating when it is melted on the cylindrical steel workpiece surface. Calculations and studies of surface distributions of current density and temperature along the workpiece length during induction heating were carried out. Calculation and experimental studies of the induction heating, coated steel workpiece thermal state, and hardness distributions along the workpiece radius with and without hardening were carried out. The calculated and experimental heating curves of the coated steel workpiece surface are compared with taking two Curie points into account. Based on the experimental studies, improved properties and structure of corrosion-resistant coatings on steel workpieces after melting them using the developed technological process have been obtained.
References
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
Downloads
Published
2023-12-21
Issue
Section
Electrotechnology and Electrophysics (Technical Sciences) (2.4.4)
