Лабораторный практикум по курсу «Методология выбора материалов и технологий в машиностроении» (120

температуры от времени в одной или нескольких точках (кривых охлаждения).

Методика выполнения работы № 2

1.Для заданной марки стали создать модель охлаждения образца, которая будет использоваться при проведении технологических испытаний на прокаливаемость. Модель создается в программе Elcut.

2.Путем моделирования закалки получить семейство кривых охлаждения для различных точек образца для торцовой закалки. Точки должны быть расположены на расстоянии 1 мм друг от друга, самая первая точка – на расстоянии 1 мм от торца образца, охлаждаемого водой. Данные о кривых охлаждения внести на лист программы MS Excel в виде двумерных массивов точек («время – температура»).

3.На основании решения оптимизационной задачи для каждой кривой охлаждения определить явный вид уравнения кривой охлаждения в виде уравнения (2.2).

4.Провести эксперимент по определению распределения значений твердости по сечению детали в зависимости от расстояния до водоохлаждаемого торца на образце для торцовой закалки.

Таким образом, в результате моделирования и технологических испытаний металла данной партии на прокаливаемость экспериментально определяем взаимосвязь кривой охлаждения металла и его твердости, получаемой при охлаждении в соответствии с заданной кривой охлаждения. Эти данные могут быть использованы для прогнозирования распределения значений твердости в объеме детали, изготовленной из стали данной партии.

5.Решить тепловую задачу по моделированию процесса закалки данной детали. Определить кривые охлаждения в точках, число которых достаточно для получения картины распределения структурных составляющих по сечению детали. Решить оптимизационную задачу идентификации кривых охлаждения и определить значения твердости в заданных точках детали.

Варианты заданий

В качестве детали рассматривается цельнокатаное колесо (рис. 2.7). Условия нагрева: печь, сквозной прогрев. Условия охлаж-

31

дения: охлаждение внешнего обода колеса. Интенсивность охлаждения задается коэффициентом теплоотдачи. Геометрические размеры цельнокатаного колеса, коэффициент теплоотдачи и марка стали указаны в табл. 2.4.

Рис. 2.7. Сечение цельнокатаного колеса

32

Окончание табл. 2.4

33

Содержание отчета

1.Название работы, цель, задачи.

2.Графики кривых охлаждения, скоростей охлаждения и коэффициента теплоотдачи для каждой из закалочных сред.

3.Эскиз, схематично отражающий распределение структурных составляющих и значений твердости по сечению образца-детали, выданного преподавателем.

4.Результаты расчетов, соответствующих варианту задания, в табличной форме.

5.Выводы о влиянии охлаждающей способности закалочных сред на прокаливаемость и твердость детали.

ЛИТЕРАТУРА

1.Стали и сплавы. Марочник: справ. издание / В.Г. Сорокин и др.; под ред. В.Г. Сорокина, М.А. Гервасьева. М.: Интермет Инжи-

ниринг, 2003. – 608 с.

2.Смирнов М.А., Счастливцев В.М., Журавлев Л.Г. Основы термической обработки стали: учеб. пособие. М.: Наука и техноло-

гии, 2002. – 519 с.

3.Материаловедение: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова,

4.Гуляев А.П. Металловедение: учебник для вузов (6-е изд., перераб. и доп.). М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

5.ГОСТ 5657–82. Метод испытания на прокаливаемость. М.: Издательство стандартов, 1993. – 10 с.

6.Попова Л.Е., Попов А.А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана: Справочник термиста. 3-е изд., перераб и доп. М.: Металлургия, 1991. – 503 с.

7.Теплофизические свойства веществ: Справочник / под ред. Н.Б. Варгафтика. Л.: Гос. энерг. изд-во, 1956. – 367 c.

8.Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел (3-е изд., перераб. и доп.). М.: Высшая школа, 2001. – 550 с.

34

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

9.Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. – 428 с.

10.Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инже-

неров: Справ. пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. – 512 с.

11.ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. М.: Изд-во стандартов, 1991. – 11 с.

35

Учебное издание

Третьяков Виктор Иванович Ампилогов Алексей Юрьевич

Лабораторный практикум по курсу «Методология выбора материалов и технологий в машиностроении»

Редактор Л. С. Горбенко

Корректор Е.В. Авалова Компьютерная верстка И. А. Марковой

Подписано в печать 07.06.2011. Формат 60 84/16. Изд. № 102. Усл. печ. л. 2,09. Тираж 200 экз. Заказ

Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н. Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

36