| |||||
МЕНЮ
| Технология термической обработкиp> Время подогрева рассчитывается по способу Смольникова [ ]: [pic] [pic] Выдержка при подогреве необходима для выравнивания температуры по сечению детали. Время выдержки обычно принимают равным 25...30% от времени нагрева [pic]. Тогда: [pic] Однако такое значение времени выдержки при подогреве недостаточно, так как данная сталь является легированной и имеет пониженную теплопроводность, поэтому следует увеличить время выдержки, введя поправочный коэффициент равный 3, тогда: [pic] Далее деталь переносят в другую печь с температурой 880°С. Время окончательного подогрева рассчитывается аналогично времени подогрева по способу Смольникова [ ]: [pic] При наличии предварительного подогрева расчётное время нагрева
уменьшают на 20-30% [ ], тогда: [pic] | | | | | | | | | | Рис.14 График режима закалки
Обработка холодом. Обработка холодом заключается в охлаждении закалённой стали до
температуры ниже Мк. Температура Мк данной стали равна -70(С, поэтому
обработку холодом проводится при температуре - 50(С. Рис.15 График обработки холодом Низкий отпуск. Низкий отпуск - это операция термической обработки, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температуры не выше температуры в точке Ас1, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе. Низкий отпуск проводят для снятия внутренних напряжений, возникающих при закалке и обработки холодом. Низкий отпуск данной стали проводят с нагревом до температуры 250°С [ ]. Расчёт времени нагрева и выдержки при низком отпуске. Общее время нагрева и выдержки при низком отпуске: [pic] Время нагрева определяется в зависимости от геометрического показателя, температуры отпуска и нагревательной среды. По справочным данным [ ] для данной детали, имеющей W равный 0,51см, время нагрева для отпуска принимаем 40мин. Время выдержки при низком отпуске определяется следующим образом: | | | | | | | Рис.16 График режима низкого отпуска При низком отпуске мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. 2 Выбор оборудования для всех операций технологического процесса Определение типа производства. Тип производства определяется по коэффициенту закрепления операции: [pic] [pic] Штучное время рассчитывается по формуле: [pic] [pic] Определим такт производства по операции закалки. Для двухсменной работы действительный годовой фонд времени равен 4180ч, годовая программа выпуска равна 200000шт. [pic] Выбор основного оборудования. В крупносерийном производстве применяются печи периодического и непрерывного действия. Учитывая специфику термической обработки данной детали выбираем печи периодического действия. Среди печей периодического действия наибольшее распространение получили камерные и шахтные электрические печи сопротивления. Для данной детали, имеющей форму полого цилиндра, целесообразно выбрать шахтные печи для всех видов термической обработки. Шахтные печи имеет ряд преимуществ: относительная простота
конструкции; компактность; загрузка и выгрузка деталей механизирована для
чего применяются электротельферы, мостовые краны; печи легко
герметизируются с помощью песочных затворов. С учётом размеров детали и
годовой программы выпуска выбираем следующие марки печей: Технические характеристики приведены в таблице3. Технические характеристики шахтных печей Таблица3 [pic] Электропечь сопротивления для цементации. Шахтные муфельные электропечи предназначены для химико-термической обработки деталей и светлого отжига проволоки и ленты из черного и цветных металлов в бунтах. Муфели и приспособления изготовляют из хромоникелевой стали или сплава. Материалом для нагревателей служит нихром Х20Н80 или безникелевые сплавы типа Х27Ю5Т. Рис.17 Шахтная муфельная электропечь типа СШЦМ Температура цементации 930 °С. В качестве футеровки применяют шамот и
теплоизоляционные материалы. Электрические нагреватели располагают на
стенах шахты печи. СШЦМ для газовой цементации мелких деталей. Печь
имеет жароупорный муфель, установленный на подставку, опирающуюся на
футеровку пода печи. Футеровка выполнена из шамотного огнеупорного и
теплоизоляционного материалов. Нагреватели расположены на стенках и поду
шахты печи. Специальные приспособления из жаропрочных сталей,
устанавливаемые в муфель, имеют съемные днища с отверстиями для прохождения
газа-карбюризатора. Печь закрывается крышкой. Крышка имеет механизм подъема
и поворота. В крышке имеются отверстия для подачи в муфель газа-
карбюризатора и отвода отработанной атмосферы. По центру крышки установлен
вентилятор для перемешивания атмосферы в муфеле для получения стабильных
результатов по глубине насыщения углеродом обрабатываемых деталей. Электропечь сопротивления для высокого, низкого отпуска и закалки. На рисунке 18 показана шахтная электропечь типа СШО, СШЗ с
температурой нагрева до 700 °С. Печь работает с окислительной или защитной
атмосферой и представляет собой каркас, футерованный огнеупорными и
теплоизоляционными материалами. Сверху печь перекрывается поворотной
крышкой с механизмом подъема и поворота. Вентилятор расположен внизу печи. Закалочный бак. К оборудованию, предназначенному для охлаждения при закалке, относят
немеханизированные и механизированные закалочные баки, в которых детали
охлаждаются в свободном состоянии, закалочные прессы, закалочные и
гибозакалочные машины, в которых детали (шестерни, валы, листы, рессоры)
закаливаются в зажатом состоянии. При определении объема закалочного бака и его размеров следует
учитывать, что для обеспечения: равномерных условий охлаждения деталей над
ними и под ними должен быть слой закалочной жидкости толщиной не менее Для закалки деталей, применяют баки (рис.19) с механизированным перемещением закалочного стола, на который устанавливается поддон с нагретыми деталями. При помощи пневматического подъемника стол может опускаться и подниматься в баке. Установка для обработки холодом. Для охлаждения небольшого числа отдельных деталей, например, режущего
инструмента, калибров и других изделий из высоколегированной стали
применяют камеры полезным объемом 0,1—1,0м3. Камера шкафная (КТХ)
оборудована компрессорной установкой, обеспечивающей охлаждение до —100°С,
и электронагревателями, позволяющими нагревать камеру до 155°С. На рис.20
показан разрез камеры КТХ. Машинное отделение расположено в нижней части
камеры. Электрические нагреватели расположены под рабочим пространством
камеры. Крыльчатка [pic] вентилятора, вращаемая электродвигателем, направляет поток воздуха в воздухоохладитель, в котором размещён змеевик, последовательно соединённый со змеевиком испарителя, припаянным к поверхности внутреннего корпуса камеры. Через окно в двери можно при включенном осветительном приборе осматривать внутреннее пространство камеры. Моечная машина. Установка для струйно-абразивной обработки деталей. Рис.22 Установка для струйно-абразивной обработки деталей Струйно-абразивная обработка деталей представляет собой процессы, при которых рабочий материал (металлический песок, дробь) вводится в струю газа или жидкости и направляется на очищаемую поверхность. В этом случае кинетическая энергия, сообщенная абразиву, расходуется на удаление загрязнений с поверхности обрабатываемой детали. Так как струйно-абразивная обработка основана на чисто механическом действии абразива, эффективность обработки увеличивается с увеличением твердости абразива и скорости его перемещения. На рисунке 22 приведена схема полуавтоматической установки для струйно-абразивной обработки мелких деталей. Установка состоит из корпуса, барабана, надсопельного бункера, основного бункера, привода, сопел и электрошкафа. В корпусе и барабане имеются двери для загрузки деталей. В верхней части установки помещается вытяжная вентиляция. Внутренняя полость барабана для обработки деталей облицована резиной. Вращение барабан получает от электродвигателя через редуктор и цепную передачу. Работа установки осуществляется следующим образом: в барабан загружаются очищаемые детали, в бункер — металлическая дробь. Загрузочные двери плотно закрываются и включается привод вращения барабана. При вращении барабана дробь захватывается ковшами, прикрепленными к торцам барабана, и загружается в надсопельные бункера, откуда дробь самотеком поступает в сопла. Струя сжатого воздуха с дробью направлена в бункер на детали. Крупные металлические частицы через отверстия в барабане попадают в бункер, а мелкие — отсасываются вытяжной вентиляцией. Через 15—20 мин привод автоматически выключается, барабан останавливается и очищенные детали выгружаются. В аппаратах для струйно-абразивной обработки наиболее изнашиваются сопла, из которых с большой скоростью выбрасываются частицы рабочего материала. Расчёт количества оборудования. [pic]; [pic]печи-час; [pic] [pic] 3. Для закалки: [pic] 3 Выбор приспособления Выбор оборудования зависит от технологии термической обработки,
применяемого оборудования, материалов и габаритов изделия. Так как
приспособление испытывает постоянный перепад температур. Срок их службы
ограничен. В шахтных печах применяются приспособления типа этажерка Выбор методов контроля Контроль параметров технологического процесса. Контроль температуры. Контроль и регулирование температуры в печах проводится с помощью потенциометров. В настоящее время наиболее совершенным прибором является электронный автоматический потенциометр КСП-4. Первичным прибором-датчиком является термопара, тип термопары выбирается в зависимости от рабочей температуры печи. Марки и технические характеристики термопар приведены в таблице 4 Марки и характеристики применяемых термопар ГОСТ 6616-74 Таблица4 Контроль синтина. Контроль расхода синтина осуществляется с помощью ротаметра и должен составлять 6,5...7,2мл/мин или 160...180капель/мин. Контроль качества термически обработанных деталей. Контроль качества после термической обработки проводится по ОСТ 10002- Контроль внешнего вида. Проводится внешний осмотр готовых деталей на коробление и изменение размеров. Контроль внешнего вида проводится на 100%. Контроль твёрдости термически обработанных деталей. Твёрдость является одной из характеристик качества цементации. Контроль глубины цементованного слоя. Для контроля глубины цементованного слоя используют пресс Бринеля. Контроль микроструктуры. Микроструктуру исследуют на микроскопах, вырезанных из цементованных и закалённых образцах с помощью специальных шкал, разработанных для данной стали. Содержание углерода определяется послойным химическим или спектральным анализом. 7. Возможные виды брака и методы его устранения Дефекты возникающие при цементации. 1. Трооститная сетка - образуется при внутреннем окислении. Внутреннее
окисление уменьшает содержание легирующих элементов в твёрдом растворе,
повышает критическую скорость закалки. При закалке в масле приводит к не
мартенситному превращению аустенита. Для устранения трооститной сетки за 2. Обезуглероживание поверхности цементованного слоя - происходит при подстуживании на воздухе и при отсутствии автоматического регулирования углеродного потенциала во втором периоде насыщения. Для устранения обезуглероживания предполагается охладить детали в потоке обработанных газов. 3. Неравномерная глубина цементованного слоя - является результатом равномерности температуры в рабочем пространстве или плохой циркуляции печной атмосферы, при нарушении подачи карбюризатора, понижение температуры, недостаточной выдержке. Дефекты при закалке. 1.Недогрев - возникает в том случае, если сталь была нагрета до температуры ниже критической. Часть сорбита не превращается в аустените, в результате закалки получается структура имеющая низкую твёрдость. Этот дефект можно исправить для чего недогретую сталь отжигают, а затем проводят нормальную закалку. 2.Перегрев - получается, если сталь была нагрета до температуры
намного выше критической или при оптимальной температуре была дана слишком
большая выдержка. При перегреве идёт рост зерна аустенита, мартенсит
становится хрупкостойким. Исправляется отжигом, закалкой Дефекты возникающие при отпуске. 1. Недоотпуск - получается при температуре отпуска ниже нормальной в результате сталь на достигает требуемых свойств. Исправить недоотпуск можно дополнительным отпуском. 2. Переотпуск - получается при температуре отпуска выше нормальной или изменении длительности отпуска. В результате переотпуска сталь не достигает требуемых свойств. Сталь имеет пониженную твёрдость и прочность. 8. Охрана труда При проведении операции термической обработки на участке возникают опасные и вредные производственные факторы, которые оказывают отрицательное воздействие на здоровье и работоспособность человека. Элементы формирующие эти факторы приведены в таблице5. Опасные факторы технологического процесса. Таблица 5 1 Мероприятия по технике безопасности К числу мероприятий по технике безопасности при эксплуатации установок и приборов контроля параметров технологических процессов относятся следующие: при контроле температуры - проходы к первичным преобразователям температуры установленным в труднодоступных местах, должны быть обеспечены смотровыми площадками и лестницами. Все приборы, к которым подводится электропитание должны быть заземлены; при контроле расхода количества и уровня - при эксплуатации расходомеров переменного перепада давления необходимо обеспечивать сброс продуктов продувки в дренажные или канализационные линии для предотвращения загрязнения воздуха. Все приборы, к которым подводится электропитание, должны быть заземлены. Для всех счетчиков, приборов, установок расположенных в труднодоступных местах, должны быть предусмотрены площадки или колодцы с хорошо освещёнными проходами. При работе на электротермическом оборудовании с контролируемыми атмосферами не допускается смешивание горючих газов применяемых при приготовлении контролируемых атмосфер с воздухом, во избежании образования взрывчатой смеси. Строгое соблюдение правил остановки печей и замены контролируемой атмосферы. Перед введении в печь атмосферы из неё необходимо предварительно удалить воздух. Для продувки печей необходимо применять инертные газы. Удаление газов обладающих резким запахом из рабочей зоны должно проводиться местными вентиляторами с отсосами. Для предотвращения отравления в трубопроводах и аппаратах необходимо предусматривать надёжные соединители и прокладки. 2 Мероприятия по охране окружающей среды Термическая обработка металла и эксплуатация электрооборудования в той или иной степени оказывает вредные воздействия на окружающую среду, так как сопровождается образованием большого количества вредных газов, пыли, загрязнённых вод. Поэтому при эксплуатации э.т.о. и выборе среды при термической обработке необходимо учитывать степень отрицательного воздействия этих факторов на окружающую среду. В термическом производстве к основным факторам оказывающих вредное влияние на окружающую среду относятся: 1. выделение тепла в биосферу - почти вся электроэнергия, потребляемая печами, преобразуется в тепло и рассеивается в биосфере в виде потерь или при охлаждении нагретых деталей. Чем мощнее электропечи, тем существеннее этот фактор. Для уменьшения бесполезного рассеивания тепла целесообразно: улучшение теплоизоляции и сокращение всех видов потерь, использование тепла отходящих газов и охлаждающей воды для технологических или коммунальных целей; выделение в атмосферу вредных газов - в термических цехах при нагреве в контролируемых атмосферах, сушке и некоторых других операциях выделяются вредные газы. Для уменьшения загрязнения атмосферы проводятся следующие мероприятия: применение систем газоулавливания и газоочистки, замена технологических процессов с большим газовыделением на другие более совершенные; загрязнение водоёмов производственными сточными водами - в термических цехах в сточные воды попадают растворы кислот, щелочей и солей, применяемые для травления деталей; вода используемая для закалки и промывки изделий и охлаждения печных устройств. Для обезвреживания сточных вод проводятся следующие мероприятия: сточные воды должны перед их сбросом проходить различные методы очистки, обеспечивающие ПДК вредных веществ в воде; после обработки, отстаивания и фильтрования сточные воды сбрасываются в бытовую канализацию; использование водных ресурсов - электротермическое оборудование является крупным потребителем воды, расходуемой на охлаждение элементов печей и устойств. К ней предъявляются высокие требования: для уменьшения забора воды из источников и обеспечения её качества необходимо применять системы оборотного водоснабжения. 6 Мероприятия по противопожарной безопасности При обслуживании электропечей должны быть соблюдены следующие требования безопасности: все токоведущие части электропечей, с которыми возможно соприкосновение обслуживающего персонала, должны быть изолированы или ограждены; ограждения и приборы контроля, к которым подводится электропитание, должны быть заземлены; электрические печи должны иметь блокировку для автоматического отключения нагревательных элементов при открывании дверцы печи. при эксплуатации электротермического оборудования должны использоваться изоляционные средства индивидуальной защиты: рукавицы, диэлектрические галоши, коврики и т.п. 5. при обслуживании электротермического оборудования Правилами эксплуатации электроустановок предусмотрены специальные меры безопасности для защиты обслуживающего персонала от воздействия высоких температур и теплового излучения. Все механизмы управления и обслуживания печей должны быть установлены так, чтобы рабочий не подвергался воздействию высоких температур и вредных газов. Разность температур на поверхности печей и окружающего воздуха не должна превышать 45...60(С. Нормативное обеспечение проекта ГОСТ 9012-59 Металлы. Методы испытания. Измерение твёрдости по ГОСТ 4543-71 Сталь легированная конструкционная. Марки и технические требования. ГОСТ 1913-59 Металлы. Методы испытания. Измерение твёрдости по Роквеллу. Шкалы А, В, С. ГОСТ 12.0.004-79 «ССБТ. Организация обучения работающих безопасности труда. Общие положения.» ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих в литейных и термических цехах». ГОСТ 12.0.002-80 «ССБТ. Безопасность производственного оборудования. Общие требования». ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих. Классификация». ГОСТ 12.3.004-75 «ССБТ. Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности». ГОСТ 12.1.004-85 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования». ГОСТ 12.1.010-76 «ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования». Литература 1. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей под редакцией А.Г.Братухина, Г.К.Язова, Б.Е.Карасева. М.: Машиностроение, 1997г. 410с. 2. А.А.Гарькавый, «Производство деталей авиационных двигателей». М.: Машиностроение, 1977г. 3. Гуляев А.П., «Металловедение». М.: Машиностроение, 1988г. 4. Долотов Г.П., Кондаков Е.А., «Оборудование термических цехов и лабараторий испытания металлов». М.: Машиностроение, 1988г. 336с. 5. Электротермическое оборудование: Справочник под редакцией А.П.Альтгаузена. М.: Энергия, 1980г. 416с. 6. Авиационные материалы. Справочник, тои I под редакцией Туманова А.Т., ОНТИ, 1975. 7. Парфеновская Н.Г., Самоходский А.И. «технология термической обработки металлов». 8. Филлипов С.А., Фиргер И.А. «Справочник термиста». М.: Машиностроение, 1975г. 9. Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г. «Технология термической обработки стали». М.: Металлургия, 1986. 424с. ----------------------- Ванадий (V) содержится в стали в количестве 0,18...0,28%. Имеет:
температуру плавления 1710°C; плотность 5,96 г/смі; кристаллическую решётку Данная сталь является высоколегированной, имеет пониженную теплопроводность, поэтому её нагрев происходит медленнее. Следует увеличить время нагрева на 30%: [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] Понижение температуры до температуры ниже точки конца мартенситного
превращения Мк вызывает превращение аустенита в мартенсит, что повышает
твёрдость стали. Однако, одновременно возрастают внутренние напряжения,
поэтому деталь охлаждают медленно и сразу после обработки холодом проводят
низкий отпуск. [pic] [pic] [pic]ч[pic]ч25мин [pic]
Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|