2. Расчетная часть

Расчетная зависимость для определения температуры в точке при плазменной обработке поверхности дугой прямого действия ( точечный быстродвижущийся источник нагрева в полубесконечном теле) :

. (2 .1)

где - плоский радиус-вектор, выражающий рассто­яние от точки А до источника тепла,(y₀ и Z₀ - неподвижные координаты точки А, связанные с изделием), см;

- время, отсчитываемое от момента пересечения источником нагрева плоскости Y₀0Z₀, в которой расположена точ­ка А, с;

- эффективная тепловая мощность источника нагрева, кал;

- эффективный КПД нагрева (при плазменной обработке = 0,8);

V_обр - скорость обработки, см/с;

- коэффициент теплопроводности, для стали ЗОХГСА = 0,095 кал / см ∙ сек ∙ ^оС;

а - коэффициент температуропроводности, см² / c.

По применяемым при обработке режимам (таблица 2.1) рассчитывается мгновенная скорость охлаждения по формуле: (2 .2)

где Т_min - температура минимальной устойчивости аустенита, для стали ЗОХГСА 570°С;

Т₀ - исходная температура обрабатываемого изделия.

Ширина закаленного участка зоны термического влияния R_x для Т_{мах ≈ 870} ^оС в зависимости от скорости плазменной обработки и силы тока, а также максимальная температура нагрева Т_мах в зависимости от расстояния до источника тепла R_x равных: 0,1; 0,2: 0,3; 0,4; 0,5 см рассчитываются по формулам 2.3 и 2.4 :

. (2.3)

(2.4)

где: c∙g – обьемная теплоемкость, для стали ЗОХГСА = 1,24 кал / см³ ∙ ^оС.

Таблица 2.1.- Режимы плазменной обработки

Марки­ровка образца	Скорость обработки, м/ч	Сила тока, А	Напря­жение, В
1	15	300	70
2	45	300	70
3	75	300	70
4	45	100	70
5	45	500	70

Таблица 2.2. Результаты исследований

Марки­ровка образца	Скорость охлаждения, °С/с	Глубина ЗТВ, мм
		Расчетная	Под микроскопом
1
2
3
4
5

3. Экспериментальная часть

3.1 Материалы и оборудование.

- Плазменная установка с источником питания постоянного тока.

- Пластины из стали 3ОХГСА размером 250 х 150 х 16 мм - 6 шт.

- Маятниковая пила с абразивными кругами в количестве 1 шт.

-Шлифовальная бумага № 3...№ 000 по 0,5 м², фильтровальная бумага - 0,5м².

-3%-ный спиртовый раствор HNO₃ – 20мл, спирт-ректификат - 25 мл.

- Микроскоп МИМ-6 - 1 шт.

- Станок для полировки шлифов.

- Металлическая линейка, секундомер, цифровые клейма.