МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ОБЪЕМНО - ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЙ ЗАКАЛКИ КОЛЕЦ КАССЕТНОГО ПОДШИПНИКА

Abstract

Одной из последних тенденций в современном машиностроении является применение инновационных «закрытых» подшипниковых узлов с повышенным межсервисным и гарантийным сроком, которые отвечают самым высоким требованиям в плане надежности и долговечности. Для достижения высоких эксплуатационных показателей таких подшипниковых узлов необходимо при их изготовлении использовать современные технологии и передовое оборудование. В работе рассмотрены проблемы разработки математической модели и численных методов расчета физико-механических параметров материала кольца кассетного подшипника во время и после электроиндукционной закалки, а также оптимизации ее режимов с целью обеспечения необходимой картины твердости, остаточных напряжений и аустенита. Полученные результаты могут быть использованы при создании промышленной технологии и оборудования для применения при массовом производстве кассетных подшипников. В работе получена математическая мульти-физическая модель, состоящая из взаимосвязанных уравнений электромагнитного поля Максвелла и уравнений теплопроводности Фурье с соответствующими граничными условиями, дополненная соотношениями, моделирующими превращение микроструктуры стали из одного состояние в другое в процессе термообработки. Математическая модель верифицирована на тестовых задачах, а также «настроена на подшипниковую сталь» (по результатам решения тестовых задач идентифицированы недостающие характеристики стали). Решены задачи моделирования одношаговой объемной закалки внутреннего кольца и трех-этапной объемно-поверхностной закалки наружного кассетного подшипника с оптимизацией режимов закалки исходя из условий обеспечения твердости на поверхности 59<ИЯС<63 (с глубиной слоя s > 2 мм) и в ядре заготовки - ИЯС<45 с достижением минимума потребляемой энергии.