Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ Разработки и внедрение конкурентноспособ-ных изделий в различнш отраслях народного хозяйства неразрывно связаны с созданием прогрессивных технологических процессов и новых материалов с повышенным потребительским комплексом параметров. В значительной мере этому подходу отвечает порошковая металлургия, методы которой позволяют получать материалы с наперед заданными свойствами, при значительной экономии сырья и энергии.
Несмотря на все преимущества, порошковая металлургия в нашей стране не получила должного распространения вследствие ряда причин; таких как недостаточность исследований и медленное внедрение новых разработок в производство, низкая автоматизация и механизация операций, низкая производительность и большая энергоемкость одной из основных операций — спекания.
Использование индукционного нагрева порошковых прессовок дает возможность концентрировать большие мощности в малых объемах, нагревать прессовки с высокой скоростью, достигать более высоких температур спекания, уменьшить камеру спекания. При этом процесс хорошо автоматизируется и появляется возможность объединить операции прессования и спекания в один комплекс.
В то же время применение индукционного нагрева вследствие специфики передачи энергии в нагреваемый объект вносит определенные особенности в кинетику нагрева и последующего охлаждения. К концу нагрева структурное состояние порошковой композиции не соответствует равновесному.
Основной проблемой является правильная дозировка мощности нагрева, управление высокочастотным нагревателем. Решение вопросов по оптимизации управления нагревом и автоматизации процесса изготовления заготовок позволит наиболее полно использовать преимущества порошковой металлургии и индукционного нагрева. Это и определяет актуальность доставленной задачи.
Работа выполнялась в рамках комплексной программы Минвуза РСФСР "Порошковая металлургия" на 1981-1985 гг по теме 7.3.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка оптимального управления по быстродействию режимам высокочастотного нагрева и установки спе-
кания порошковых материалов.
Поставленная цель предполагает решение следующих задач:
исследовать распределение интенсивности электромагнитного поля индуктора с целью оптимизации его конфигурации;
исследовать поглощение заготовкой энергии в зависимости от электрофизических свойств прессовок из легированных железогра-фитовых материалов;
изучить особенности влияния частоты поля и скорости нагрева на прохождение диффузионных процессов и структурообразования при индукционном спекании;
разработать алгоритм оптимального управления высокочастотным нагревом для качественного спекания порошковых прессовок;
разработать технологический процесс и установку спекания порошковых заготовок типа кольца.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов состоит в следующем:
теоретически и экспериментально обоснован технологический процесс спекания порошковых кольцевых заготовок на установках ТВЧ;
доказано превалирующее влияние контурных токов на процессы нагрева при спекании заготовок из порошковых материалов;
предложен алгоритм управления процессом спекания, исключающий растрескивание прессовки при высокочастотном скоростном нагреве.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в том, что результаты проведенных исследований могут быть использованы для:
расчета основных закономерностей скоростного индукционного нагрева заготовок из порошковых материалов;
проектирования специализированных высокочастотных нагревателей — индукторов;
создания систем оптимального управления качеством индукционного нагрева;
разработки автоматических установок для получения порошковых заготовок с применением скоростного индукционного спекания.
Новизна методов и технических решений подтверждается двумя авторскими свидетельствами СССР на изобретение и дипломом Всесоюзного конкурса им. П. Г. Соболевского.
с _ - U
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, использованные в диссертационной работе, базируются на теории индукционного нагрева, методах расчета и анализа электромагнитных полей, методах исследования электрофизических и металлографических характеристик и физических свойств порошковых материалов, теории оптимального управления технологическим процессом, теория подобия.