Возможности магнитной обработки и магнитных установок

№80-1,

Технические науки

Применяемые на практике методы магнитной обработки материалов различны как по своим физическим и технологическим принципам, так и по конструктивным исполнениям установок. Магнитную и магнитно-импульсную обработку применяют для упрочнения различных деталей, конструкций и сборочных единиц, например, заклепочных, сварных, резьбовых соединений; зубчатых и червячных передач; опорных устройств и муфт; рессор и пружин; стальных канатов и тросов грузоподъемных машин; режущего инструмента и т.д.

Похожие материалы

Применяемые на практике методы магнитной обработки материалов различны как по своим физическим и технологическим принципам, так и по конструктивным исполнениям установок. Магнитную и магнитно-импульсную обработку применяют для упрочнения различных деталей, конструкций и сборочных единиц, например, заклепочных, сварных, резьбовых соединений; зубчатых и червячных передач; опорных устройств и муфт; рессор и пружин; стальных канатов и тросов грузоподъемных машин; режущего инструмента и т.д.

Высокая эффективность упрочнения мартенситной структуры и увеличение предела выносливости по сравнению с сорбитной при поверхностной пластической деформации объясняется более высокой плотностью дефектов, образующихся при деформировании стали с большим содержанием углерода в твердом растворе, а также дополнительным упрочняющим влиянием взаимодействия дислокаций с атомами углерода в мартенсите. Эксплуатационные характеристики деталей машин определяются качеством поверхностного слоя. В тонком поверхностном слое возникают усталостные трещины, происходят процессы коррозии и начинается изнашивание. На процессы изнашивания при контактном взаимодействии будут оказывать влияние как геометрические характеристики поверхностного слоя (макро-отклонения, волнистость, шероховатость), так и физико-механические свойства (твердость и остаточные напряжения, глубина и степень деформационного упрочнения, структурное состояние металла). Шероховатость (высота, форма неровностей и их направление) в значительной степени влияет на износостойкость деталей. Результаты исследований показали, что 70–80 % всей вариации показателей износостойкости связаны с параметрами шероховатости.

Металлизированные покрытия, также нашедшие широкое применение в машиностроении, имеют недостатки. Исследованиями установлено, что в металлизированном покрытии имеется большое количество пор. Поры хорошо удерживают масло при работе деталей в узлах трения с применением смазки. Однако, при работе поверхностей трения в условиях контакта с жидкой средой такие покрытия разрушаются из-за расклинивающего эффекта жидкости в порах. Поры необходимо закрыть, и это возможно только при помощи дополнительной обработки методом пластического деформирования.

Режущий инструмент обрабатывают как постоянным магнитным полем, так и магнитно-импульсным полем напряженностью 100–2000 кА/м, при длительности импульса 0,1–4,5 с. Время и величина напряженности магнитного поля зависит от материала инструмента и его размеров. При этом стойкость инструмента, обработанного в магнитном поле, повышается в 2–4 раза.

Симметричные детали машин (валы, оси, подшипники, штоки и т.д.) диаметром меньше диаметра внутренней полости соленоида (индуктора) обрабатывают непосредственно в этой полости напряженностью 200–800 кА/м при продолжительности импульса 0,3–1,0 c, а диаметром более диаметра соленоида локально напряженностью поля 600–1000 кА/м и продолжительностью импульса 0,6–I,0 с. Испытания таких деталей показали, что магнитно-импульсная обработка повышает долговечность узла на 50 %.

В работе [5] приводятся сведения об обработке магнитно-импульсным полем зубчатых колес и шестерен. Обработка проводилась по трем схемам: при свободном перемещении колес в полости соленоида, локальной обработки колес по контуру, профильной обработке колес большого диаметра. Стальные колеса обрабатывались при напряженности поля 300–650 кА/м и импульсе 0,2–0,6 с, а из сплавов меди и титана — 800–1500 кА/м и импульсе 0,5–1,0 с. Опыты показали, что магнитно-импульсная обработка повышает стойкость зубчатых колес в 1,2–2 раза.

Крупногабаритные детали из серого, ковкого и высокопрочного чугуна, конструкционных и легированных сталей обрабатывают локально по всей рабочей поверхности контакта в шахматном порядке за 2–10 циклов. Опыты показывают, что благодаря импульсной магнитной обработке улучшаются свойства материалов деталей, работающих в узлах трения, снижается износ.

Стальные тросы, канаты и другие металлические тяговые детали обрабатывают в полости соленоида при равномерном перемещении вдоль оси соленоида. Испытания канатов показали, что обработка импульсным магнитным полем повышает их долговечность в 1,5–2 раза.

В работе [5] приводятся сведения о магнитно-импульсной обработке резьбовых крепежных деталей (болтов, шпилек, гаек) из сталей и сплавов цветных металлов. Режимы обработки: напряженность 400–1000 кА/м, длительность импульсов 0,2–1,0 с. Испытания резьбовые соединений показали, что ударная вязкость материала крепежных изделий повышается на 15 %, а износ резьбы уменьшался на 30 %.

Качество рессор и пружин часто определяет работоспособность машин и механизмов в сложных динамических условиях [6]. Проводилась магнитно-импульсная обработка рессор и пружин напряженностью 500–1000 кА/м и импульсом 0,5–1,0 с, число циклов 2–10, интервал между циклами 3–5 мин. Результаты испытаний показали, что многократная магнитно-импульсная обработка повышает долговечность рессор и пружин в 1,3–2 раза.

На практике для обработки деталей магнитным полем в основном применяются установки BHBVH, ЭМО, МИУРИ, УМОИ-50, «Импульс-ЗМ», БУР-83, «Контакт» и др., которые различаются конструктивно, напряженностью магнитного поля, назначением [1]. Имеющиеся установки для МИО создают магнитное поле напряженностью 50–2000 кА/м (максимальная сила тока в соленоидах 50–2030А) при мощности (рассчитанной для нормальной работы) до 200 кВт. Для расположения установок в цехах или на полигонах необходима площадь не более 5–10 м2.

Список литературы

  1. Малыгин, Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин /Б.В. Малыгин.– М.: Машиностроение, 1989. – 112 с
  2. Насосы: Справочное пособие / К. Бадене, А. Градевальд [и др.] пер. с нем. В.В. Малюшенко, М.К. Бобка. – М.: Машиностроение, 1979. – 502 с.
  3. Насосы и компрессоры. /М.: Недра. – 1974. – 296 с.
  4. Котов, О.К. Поверхностное упрочнение деталей химико–термическими методами / О.К. Котов. – М.: Машиностроение, 1969. – 344 с.
  5. Малыгин, Б.В. Магнитное повышение долговечности работы и коррозионной стойкости оборудования пищевой промышленности / Б.В. Малыгин // Пищевая промышленность. – 1987. – №1. – С.47–48.
  6. Малыгин, Б.В., Тихонов С.А. Магнитное упрочнение рессор и пружин./Б.В. Малыгин, С.А. Тихонов. – Машиностроение, 1988. – №7. – С. 20–21.