References

lim

Литье и металлургия

Litiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)

1683-60652414-0406

BNTU

10.21122/1683-6065-2017-2-88-96

lim-1998

Research Article

Материаловедение

Science of materials

ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ

SPECIAL FEATURES OF MAGNETIC PULSE HARDENING PROCESSING OF STEEL CYLINDRICAL PRODUCTS OF VARIABLE CROSS-SECTION

Алифанов

А. В.

Alifanov

A. V.

alifanov_aav@mail.ru

Ционенко

Д. А.

Tsionenko

D. A.

Minsk, 6, P. Brovki str.

Милюкова

А. М.

Miliukova

A. M.

Горчанин

А. И.

Harchanin

A. I.

Малеронок

В. В.

Maleronak

V. V.

Физико-технический институт НАН БеларусиБеларусьPhysical-Engineering Institute of National Academy of Sciences of BelarusBelarus

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиБеларусьBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsBelarus

Барановичский государственный университетБеларусьBaranovichi State UniversityBelarus

2017

04072017

028896

2017

Алифанов А.В., Ционенко Д.А., Милюкова А.М., Горчанин А.И., Малеронок В.В.

Alifanov A.V., Tsionenko D.A., Miliukova A.M., Harchanin A.I., Maleronak V.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://lim.bntu.by/jour/article/view/1998

Посредством метода конечных элементов с использованием программы FEMM произведены расчеты индукции магнитного поля, создаваемого цилиндрическим индуктором в магнитно-импульсной установке, и соответствующей напряженности магнитного поля вблизи поверхности цилиндрических заготовок постоянного и переменного сечения. Показано, что при обработке изделий сложного профиля упрочнению подвергаются в основном участки, расположенные на минимальном расстоянии от спирали индуктора. Для обеспечения упрочнения удаленных от индуктора участков необходимо либо увеличивать силу максимального импульса тока, либо использовать разъемный индуктор переменного внутреннего диаметра, повторяющий профиль изделия. Боковые поверхности выступов, расположенные перпендикулярно оси системы, не подвергаются упрочнению вследствие малого градиента плотности энергии магнитного поля вблизи их поверхности. При близком расположении выступов (менее 1 см) на поверхности изделия материал поверхности в пространстве между ними не испытывает достаточного упрочняющего воздействия.

The calculations of the magnetic field induction and the magnetic field intensity were carried out by the Finite Element Method (FEM) with the use of the software FEMM. The cylindrical inductor of the Magnetic-Pulse Installation (MPI) generates the magnetic field near the surface of the cylindrical steel product as of the uniform as well as variable cross section. It is shown that the regions of the products of the complex cross-section located at the minimal distance to the helix inductor are exposed to highest level of hardening. It is necessary to increase the current pulse in the inductor or to use a split inductor with the variable inner diameter repeating the product profile for hardening of the product regions located at large distances from inductor. The side surfaces of protrusions that are perpendicular to the axis of the system are not exposed to hardening due to the low gradient of the energy density of magnetic field near its surface. In the case of close proximity of the protrusions (for distance less than 1 cm), the material on the product surface in the space between protrusions is not exposedto sufficient hardening.

стальные изделияпостоянное сечениепеременное сечениемагнитно-импульсная обработкавектор магнитной индукциивектор напряженности магнитного полясиловые линии

steel productsuniform cross sectionvariable cross sectionmagnetic-pulse processingthe magnetic induction vectorthe magnetic field intensity vectorthe magnetic field lines

References1

Алифанов А. В. Механизм упрочнения легированных сталей в импульсном магнитном поле / А. В. Алифанов, Ж. А. Попова, Н. М. Ционенко // Литье и металлургия. 2012. № 4. С. 151–155.

Alifanov A. V., Popova Zh. A., Tsionenko N. M. Mehanizm uprochnenija legirovannyh stalej v impul’snom magnitnom pole

Малыгин Б. В. Магнитное упрочнение инструментов и деталей машин / Б. В. Малыгин. М.: Машиностроение, 1998. 130 с.

[The mechanism of hardening of alloyed steels in impulse magnetic field]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metallurgy, 2012, no. 4, pp. 151–155.

Алифанов А. В. Магнитострикционный механизм образования мелкодисперсной структуры в стальных изделиях при магнитно-импульсном воздействии / А. В. Алифанов, Д. А. Ционенко, А. М. Милюкова, Н. М. Ционенко // Весцi НАН Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. 2016. № 4. С. 31–36.

Malygin B. V. Magnitnoe uprochnenie instrumentov i detalej mashin [Magnetic hardening of tools and machine parts]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1998, 130 p.

Alifanov A. Modeling of non-stationary diffusion of alloying elements on exposure of steel samples to magnetic pulses / A. Miliukova, Zh. Popova, D. Tsionenko. 15-th International Scientific Conference «TRANSFER 2014». Alexander Dubcek University of Trencin, 23–24.10.2014, Trencin, Slovakija. 2014. Р. 10–14.

Alifanov A. V., Tsionenko D. A., Miljukova A. M., Tsionenko N. M. Magnitostrikcionnyj mehanizm obrazovanija melkodispersnoj struktury v stal’nyh izdelijah pri magnitno-impul’snom vozdejstvii [Magnetostrictive mechanism of the formation of a fine-dispersed structure in steel products under magnetic-pulse action]. Vesti NAN Belarusi, Ser. fіz.-mat. navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Ser. fiz.-mat. Sciences, 2016, no. 4, pp. 31–36.

Импульсные методы обработки материалов. Мн.: Наука и техника, 1977. 216 с.

Alifanov A. Modeling of non-stationary diffusion of alloying elements on exposure of steel samples to magnetic pulses. A. Miliukova, Zh. Popova, D. Tsionenko. 15-th International Scientific Conference – «TRANSFER 2014». Alexander Dubcek University of Trencin, 23–24.10.2014, Trencin, Slovakija. Р. 10–14.

Алифанов А. В. Расчет давлений в системе «индуктор-заготовка» при магнитно-импульсной обработке металлов / А. В. Алифанов, А. В. Акулов, Ж. А. Попова, А. С. Демянчик // Вестн. БарГУ. Сер. физ.-мат. наук. Техн. науки. 2013. Вып. 1(4). С. 31–37.

Impul’snye metody obrabotki materialov [Impulse methods of processing materials]. Minsk, Nauka i tehnika Publ., 1977, 216 p.

Alifanov A. V., Akulov A. V., Popova Zh. A., Demjanchik A. S. Raschet davlenij v sisteme «induktor-zagotovka» pri magnitno-impul’snoj obrabotke metallov [Calculation of pressures in the «inductor-billet» system for magnetic-pulse processing of metals]. Vestnik BarGU. Ser. fiz.-mat. nauk. Tehn. Nauki = Bulletin of the BarGU. Ser. fiz.-mat. Sciences. Techn. Science, 2013, vyp. 1(4), pp. 31–37.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.