Выбор параметров индукционного нагрева для оплавления нанесенных защитных покрытий стальных деталей

М. А. Федин; А. Б. Кувалдин; А. Р. Лепешкин; С. С. Кондрашов; С. А. Федина; И. Е. Жмурко; О. И. Ильинская; Б. Чэнь

doi:10.34831/EP.2023.13.70.002

Выбор параметров индукционного нагрева для оплавления нанесенных защитных покрытий стальных деталей

М. А. Федин, А. Б. Кувалдин, А. Р. Лепешкин, С. С. Кондрашов, С. А. Федина, И. Е. Жмурко, О. И. Ильинская, Б. Чэнь

Аннотация

Разработаны 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 другие параметры индукционной установки повышенной частоты для обеспечения максимального тепловыделения в коррозионно-стойком 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. Проведено сравнение расчетной и экспериментальной кривых нагрева поверхности стальной заготовки с покрытием с учетом двух точек Кюри. На основании проведенных экспериментальных исследований получены улучшенные свойства и структура коррозионно-стойких покрытий стальных заготовкок после оплавления с использованием разработанного технологического процесса.

Ключевые слова

индукционный нагрев, технологический процесс, стальная заготовка, плотность тока, защитные покрытия, точки Кюри, режим работы, частота тока, электрические характеристики, твердость на поверхности, экспериментальная установка

Полный текст:

PDF

Литература

Кондрашов С. С. Исследование процессов индукционного нагрева стальной заготовки с оплавлением коррозионно-стойкого покрытия с учетом двух точек Кюри / С. С. Кондрашов, М. А. Федин, А. Б. Кувалдин, А. Р. Лепешкин, И. Е. Жмурко // Промышленная энергетика. — 2023. — № 3. — С. 45 – 51.

Кудинов, В. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование / В. В. Кудинов, Г. В. Бобров. — М.: Металлургия, 1992. — 432 с.

Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений. Справочник / Под ред. А. А. Герасименко. — М.: Машиностроение, 1987. — Т. 1. — 688 с.

Kuvaldin, A. B. Simulation of thermal state of parts with ceramic coatings in a high frequency electromagnetic field / A. B. Kuvaldin, A. R. Lepeshkin, O. I. Ilyinskaya, M. A. Fedin, A. O. Kuleshov // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. — 2021. — V. 85. — No. 12. — Рр. 1507 – 1509.

Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии. Справ. изд. / Под ред. Б. В. Строкана, А. М. Сухотина. — Л.: Химия. — 1987. — 280 с.

Балдаев, Л. Х. Газотермическое напыление: учеб. пособие / Под общ. ред. Л. X. Балдаева / Л. Х. Балдаев, В. Н. Борисов, В. А. Вахалин. — М.: Маркет ДС, 2007. — 344 с.

Смирнова, Е. А. Методы обработки самофлюсующихся покрытий. Индукционное оплавление / Е. А. Смирнова // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. — 2011. — № 4 (135). — С. 258 – 262.

Рудницкий, А. Ю. Технология получения износостойких покрытий газопламенным напылением с последующей индукционной закалкой // Сб. науч. статей по материалам VI Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные научные исследования: инноватика в современном мире». — Уфа, 2021. — С. 37 – 44.

Федин, М. А. Разработка методики расчета индукционной установки для оплавления коррозионностойких покрытий / М. А. Федин, А. Б. Кувалдин и др. // Фёдоровские чтения — 2020: L Междунар. научно-практич. конф. с элементами научной школы / Под общ. ред. Ю. В. Матюниной. — М.: Издательский дом МЭИ, 2020. — С. 139 – 146.

Кондрашов, С. С. Применение индукционного нагрева для оплавления напыленного коррозионностойкого покрытия. НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ / С. С. Кондрашов, А. О. Кулешов, М. А. Федин // Сб. науч. трудов. В 9 ч. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. — С. 54 – 58.

Кувалдин, А. Б. Скоростные режимы индукционного нагрева и термонапряжения в изделиях: монография / А. Б. Кувалдин, А. Р. Лепешкин. — М.: ИНФРА-М, 2019. — 273 с.

Fedin M. A., Kuvaldin A. B., Kondrashov S. S. Calculation of the Process of Induction Melting of Corrosion-Resistant Coatings. Proceedings — International Ural Conference on Measurements, UralCon, 2021, 2021 — September, pp. 450 – 454.

Кондрашов, С. С. 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 / С. С. Кондрашов, М. А. Федин, А. Б. Кувалдин, С. А. Федина, Б. Чень // Фёдоровские чтения – 2022: LII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием / Под общ. ред. Ю. В. Матюниной. — М.: Издательский дом МЭИ, 2022. — С. 117 – 124.

Lepeshkin, A. R. Modelling the stressed state of thermal protective coating of turbine blades taking into account action forces from the gas flow / A. R. Lepeshkin, V. V. Nazarov, O. I. Ilinskaya, et al. // Journal of Physics: Conference series. 4th All-Russian Scientific Conference Thermophysics and Physical Hydrodynamics with the School for Young Scientists, TPH. 2019. Т. 1359. 012101.

Установки индукционного нагрева / Под ред. А. Е. Слухоцкого. — Л.: Энергоиздат, 1981. — 325 с.

Кувалдин, А. Б. Теория индукционного нагрева. Ч. 2. Методы расчёта и моделирование: учеб. пособие / А. Б. Кувалдин, М. А. Федин. — М.: Издательство МЭИ, 2020. — 88 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.13.70.002