Реферати українською » Транспорт » Технологічний процес обробки шестерень зі сталі 12ХН3А


Реферат Технологічний процес обробки шестерень зі сталі 12ХН3А

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Федеральне агентство за освітою

Державне освітнє установа

вищого професійної освіти

«>Комсомольский-на-Амуре державний

технічний університет»

Інститут КП МТВ

КафедраМТНМ

Курсова робота

з дисципліни: «Теорія й технологія термічної іхимико-термической обробки»

2008


Зміст

Запровадження

1.Цементация поверхні заготовок

1.1 Загальні засади

1.2 Режим цементації

1.3 Устаткування для цементації

1.4 Завантаження печі і ведення процесу цементації

1.5 Очищення від окалини

2. Термічна обробка після цементації

2.1Закалка і низькотемпературний відпустку

3. Контроль

3.1 Технологічний контроль

3.2 Контроль якості виробів

3.2.1 Контроль якостіцементованних виробів

3.2.2 Контроль якості загартованих виробів

Список використаних джерел


Запровадження

Дляцементуемих виробів застосовуютьнизкоуглеродистие (0,1–0,25% З) стали. Після цементації, гарту й низького відпустки цих сталейцементованний шар повинен мати твердість HRЗ 58–62, а серцевина >HRC 20–40.Сердцевинацементуемих сталей повинен мати високі механічні властивості, особливо підвищений межа плинності, ще, повинна бути спадковомелкозернистой.

Для деталей відповідального призначення, відчувають в експлуатації значні динамічні навантаження, застосовуютьхромоникелевие і більшесложно-легированние стали.

Одночасне легування хромом і нікелем підвищує міцність, пластичність і в'язкість серцевини. Нікель, крім, того, підвищує міцність і в'язкістьцементованного шару.

>Хромоникелевие сталималочувствительни до перегріву при тривалої цементації і схильні допересищению поверхневих верств вуглецем. Велика стійкістьпереохлажденногоаустенйта у сферіперлитного і проміжного перетворень забезпечує високупрокаливаемость хромонікелевої сталі.

Малюнок 2 – Діаграмаизотермического перетворенняпереохлажденного аустеніту дляцементуемих стали12ХН3А внецементованном (зліва) іцементованном (справа) станах


>Цементация поверхні заготовок

 

1.1 Загальні засади

>Цементацией (>науглероживанием) називаєтьсяхимико-термическая обробка, яка полягає вдиффузионном насиченні поверхневого шару стали вуглецем при нагріванні внауглероживающей середовищі (>карбюризаторе). Остаточні властивостіцементованних виробів набувають після гарту й низького відпустки. Призначення цементації і наступного термічної обробки – надати поверхневому прошарку високу твердість і зносостійкість, підвищити межа контактної витривалості і межа витривалості на вигині за збереження в'язкому серцевини.

>Цементация широко застосовується для зміцненнясреднеразмерних зубчастих коліс, валів коробки передач автомобілів, окремих деталей рульового керування, валів швидкохідних верстатів, шпинделів і багатьох інших деталей машин. Нацементацию деталі надходять після механічного оброблення зприпуском на грубе і остаточне шліфування 0,05–0,010 мм. В багатьох випадках цементації піддається тільки п'яту частину деталі, тоді ділянки, які підлягають зміцнення, покривають тонким шароммалопористой міді (0,02–0,04 мм), яку завдають електролітичним способом, чи ізолюють спеціальнимиобмазками, які з суміші вогнетривкої глини, піску і азбесту, замішаних на рідкому склі. Задля більшої стабільності і забезпечення якості рекомендують деталі передцементацией піддати промиванні в 3 – 5%содовом розчині.

Процес газової цементації має низку переваг протицементацией в твердомукарбюризаторе:

· підвищується продуктивність процесу з порівнянню зцементацией в твердомукарбюризаторе, бо потрібно витрачати час на упаковку і прогрів ящиків;

· скорочується потрібна виробнича площу і кількість робочої сили в, оскільки зайвими в упаковці і розпакуванню деталей, зберіганні і транспортування ящиків ікарбюризатора;

· скорочується потреба ужаростойком матеріалі, оскільки витрата його замуфели і пристосування при газової цементації набагато менше, ніж ящики при цементації в твердомукарбюризаторе;

· з'являється можливість регулювання процесу задля отриманняцементованного шару заданої глибини та насиченості;

· зменшується деформація деталей внаслідок більш рівномірного нагріву до робочої температури;

· з'являється можливість безпосередньої гарту деталей після цементації;

· застосування печей безперервного дії дозволяє цілком механізувати і автоматизувати процес і час виявляють агрегат для термічної обробки потокової лінії механічного цеху.

>Углеводороди є головниминауглероживающими газами, причому головну роль у тому числі грає метан. Зміст метану вцементующей середовищі 1 – 40%. Окис вуглецю якнауглероживающий компонент за умов газової цементації має другорядне значення, хоча зміст їх у газової фазі може становити значної величини (до 30%). Зміст кисню і двоокису вуглецю зазвичай невелике і у сумі вбирається у 2 – 3%; зміст водню, що єобезуглероживающим газом, вцементующей середовищі може становити 80%.

Нині найперспективніших методом газової цементації є насичення вендотермической атмосфері з контрольованим вуглецевим потенціалом. На початку процесу (в активний період насичення) підтримують високий вуглецевий потенціал атмосфери з допомогою добавки доендотермической атмосфері неопрацьованого вуглеводневої газу (метану чипропана-бутана). У дифузний період вуглецевий потенціал атмосфери встановлюється 0,8 – 1,0% і кількість який додається вуглеводневої газу різко зменшується.

Прийнято розрізняти повну і ефективну товщинуцементованного шару (див. рис. 3).

За ефективну товщину приймають сумузаевтектоидной,евтектоидной навіть половинадоевтектоидной зони шару. Ефективна товщинацементованного шару зазвичай становить 0,5–1,8 мм у виняткових випадках сягає 6 мм на великих контактних навантаженнях нацементованную поверхню.

Структура після цементації виходить грубозернистої у зв'язку з тривалої витримкою деталей за нормальної температуринауглероживания. Тривалістьизотермической витримки при цементації залежить від заданої товщини шару і маркицементируемой стали.


Малюнок 3 – Ділянка діаграмиFе–FезС. Зміна змісту вуглецю і структури за "товщиноюцементованного шару (схема):t ц – температура цементації;t31 температура нагріву за першої загартуванню;t32 температура нагріву під час другої загартуванню.


1.2 Режим цементації

 

Температура цементації. Температурний режим цементації складається з цих двох, іноді із трьох періодів. У період відбувається нагрівання деталей до заданої робочої температури. Другий період відповідає витримці при робочої температурі процесу, яка за період залишається незмінною. Після закінчення витримки, якщо здійснюють безпосередню загартування деталей, настає третій період –подстуживание до температури гарту.

Головний чинник температурного режиму цементації – робоча температура процесу. На заводах цю температуру встановлюють в інтервалі 900 – 1000 °З. З підвищенням температури швидкість цементації різко зростає. Тому вчені та виробничники вишукують можливості підвищення температури процесу. У цьому виникають такі труднощі: погіршення механічних властивостей металу внаслідок зростання зерна за високої температури й відповідне зниження стійкості устаткування й пристосувань. Крім цього, можливі й інші труднощі, наприклад збільшення деформації деталей під впливом високої температури.

 

Малюнок 4 – Вплив температури на глибинуцементационного шару


При сучасному технічному рівні виробництва сталей цей спектакль застаріло.Промишленностью освоєно випуск нових марок легованих сталей, які мають сталістю проти підвищення зерна аустеніту.

При високотемпературної цементації спадковомелкозернистих сталей кілька збільшуються розміри зерна. Однак у результаті наступної правильно проведеної термічної обробки цих сталях немає погіршення механічних властивостей протицементацией при звичайній температурі.

На малюнку 4 показано вплив температури на глибинуцементованного шару при різної тривалості процесу.

Деталі зі сталі12ХН3А після високотемпературної цементації (930 °З) потрібно піддавати загартуванню з повторного нагріву; інакше нічого очікувати забезпечена необхідна витонченість.

Тривалість цементації. Загальна тривалість цементації складається від суми часу, який буде необхідний прогріву деталей до робочої температури процесу, часу витримки нині температурі щоб одержатицементованного шару заданої глибини і часуподстуживания.

Тривалість періоду прогріву в печах залежить ваги садки, температури печі в останній момент завантаження, теплової потужності печі та ініціативною робочою температури процесу

Тривалість періоду витримки щоб одержатицементованного шару заданої глибини залежить головним чином температури і необхідної глибини шару, у своїй мають значення також активністькарбюризатора і хімічний складцементуемой стали.

Швидкість цементації іншого постійної навіть за одному й тому ж температурі. Як відомо, зі збільшенням глибини шару зменшується. Якщо прийняти це у певних інтервалах глибини шару цю швидкість постійної, що сьогодні практично цілком можна, то тут для даної температури процесу тривалість може бути наближено визначити, розділивши задану величину шару на середню швидкість цементації. У табл. 2 наведено середні значення швидкості газової цементації залежно від температури щодо різноманітних інтервалів глибини шару.

Як очевидно з таблиці, при цементації на глибину 1,5 мм за нормальної температури процесу 930 °З час цементації становить 8–10 год. Тривалість нагріву становить 30 – 40% загального часу цементації.

Таблиця 2 – Середні значення швидкості газової цементації при

Глибина шару, мм Швидкість що за різних температурах,мм/ч
900 °З 925 °З 950 °З 975 °З 1000 °З

До 0,5

0,5–1,0

1,0–1,5

1,5–2,0

2,0–2,5

0,45

0,30

0,20

0,15

0,12

0,55

0,40

0,30

0,20

0,15

0,75

0,55

0,40

0,25

0,20

-

0,75

0,55

0,35

0,25

-

0,95

0,75

0,55

0,40

Наведені цифрові даних про швидкості цементації є усередненими і може слугувати лише як орієнтовні розробки технологічного процесу газової цементації.

Режим охолодження. Режим охолодження деталей після цементації багато чому визначає властивостіцементованного шару. Швидкість охолодження мусить бути обрано те щоб забезпечити мінімальнекоробление деталей, відсутність тріщин, карбідної сітки у разі необхідності – можливість механічного оброблення. Практично після газовоїццементации охолодженнядедеталей здійснюють надворі й узакалочних середовищах.

При цементації легованих сталей від режиму охолодження залежить схильність до утворення тріщин. Тріщини всіх видів прихимико-термической обробці виникають внаслідок внутрішніх напруг. Ці напруги викликаються неоднорідністю структури різних зонцементованного шару, що притаманне його природі. У легованих сталях внаслідок охолодження після цементації в шарі можуть утворитися зони зі структурою мартенситу,троостита і залишкового аустеніту, мають різні удільні обсяги, що викликає поява внутрішніх напруг.

Сутність всіх рекомендацій профілактики тріщин, пов'язаних із структурними перетвореннями вцементованном шарі, у тому, щоб запобігти появі у ньомуполосчатой структури, що з зон з різними питомими обсягами.

Для кожної марки стали є власна «небезпечна» швидкість охолодження, сприяє освіті найбільш неоднорідною структури, яка то, можливо причиною виникнення тріщин. Щоб запобігти тріщин охолодження потрібно прискорити чи уповільнити залежно від марки стали, типу деталей та інших умов.

>Цементация з безпосередньою загартованістю має низку переваг: зменшується, а деяких випадках повністю усувається освіту окалини іобезуглероживание, підвищується продуктивність і знижуються видатки обробку, з'являється можливість суміщення всього циклу обробки одному агрегаті з повним механізацією і автоматизацією всіх операцій. Недоліками такого процесу є підвищена деформація деталей і підвищення кількості залишкового аустеніту в стали. Частково ці недоліки усуваютьсяподстуживанием різних температурах процесу деталей перед загартованістю. Залежно від марки стали температураподстуживания можливо, у межах 780 – 840 °З. Слід пам'ятати, щоподстуживание перед загартованістю надворі чи печі без захисної середовища викликає поверховеобезуглероживание, унаслідок чого знижується міцність деталей на 20 – 30%.

Для зменшеннякоробления деталей при загартуванню зцементационного нагріву на практиці вітчизняних і зарубіжних заводів почали застосовуватицементацию з безпосередньою загартованістю в гарячому олії. Деталі розладнуються у маслі до температури 150 – 200 °З, а наступне охолодження до звичайній температури відбувається надворі чи баці з холодним олією.

1.3 Устаткування для цементації

Для цементації, гарту й низького відпустки невеликих партій шестерні, валів, кілець тощо. серед захисного газу застосовують камерні універсальні печі, об'єднані у єдину конструкцію.

Камерна універсальна електропічСНЦ5.10. 3,2/10 зображено на рис. 6

Технічні характеристики печі:

Потужність печі – 80 кВт;

Маса одноразової завантаження – 400 кг;

Маса садки нетто – 300 кг;

Витрата газу – 12–15 м /год;

Розміри садки500х1000х320 мм;

Маса агрегату 13 т;

Малюнок 5 –Механизированная електропіч:

1 – нагрівальна камера; 2 – >закалочная камера; 3 – підйомний столик; 4 – вентилятор; 5 – нагрівачі; 6 – ланцюгової механізм для пересуванняподдона з деталями

1.4 Завантаження печі і ведення процесу цементації

>Электропечь складається з камери нагріву, тамбура ззакалочним мастильним баків на єдиній каркасі, щитів управління і механізму завантаження і розвантаження. У тамбурі печі й у камері нагріву встановлено вентилятори задля забезпечення циркуляції атмосфери печі.

>Нагревательную ізакалочную камеру можна заповнювати захисної атмосферою, яка захищаєзакаливаемие деталі від окислення іобезуглероживания. З допомогою ланцюгового механізму 6 кошик з деталями по котрі спрямовують роликам переміщують у нагрівальну камеру 1. Після нагрівання і витримки тим самим ланцюговим механізмом кошик переміщують узакалочную камеру 2 і зі столиком 3 занурююється узакалочную рідина (олію). Після охолодження столик піднімаєтьсяпневмомеханизмом, і кошик вивантажується з печі. Деталі нагріваються внаслідок випромінюванняелектронагревателей 5 іконвективного теплообміну.Вентилятори 4, встановлених у нагрівальною камері, і взакалочном баці, призначені для інтенсифікації теплообміну і рівномірного нагріву і охолодження деталей.

У цьомумеханизированой електропечі проводять весь цикл термічної обробки деталей, наприклад, загартування і давали відпустку, і навітьцементацию.

1.5 Очищення від окалини

Задля чистоти сталевих поковок, які мають заборонена зміцнення поверхні, застосовують мокрупескоструйную очищення (рис. 5).Поковки очищають всередині камери на поворотному столі завантажувальної візки пістолетом, з яких під впливом стиснутого повітря викидається суміш піску та води (пульпу). Для видалення водяний пилу вгорі камери передбачені отвори для витяжною труби вентиляційної системи.Загрузочная візок складається з платформи, станини, двох пар коліс і поворотного столу" з ковзанками. Рух візки й обертання столу виробляється вручну.Катки і колеса встановлено на кулькових підшипниках і надійно захищені від влучення води та піску.

Малюнок 6 –Гидропескоструйная установка

1 – камера; 2 – дверцята з гумової фіранкою; 3 – джойстик клапаном; 4 – ліхтар; 5 – пульт управління; в-поворотний стіл; 7 – пістолет; 8 – змішувач; 9 – настил з металевих аркушів; 10 – драбина; 11 – відстійник; 12 – насос для пульпи; 13 – трубопровід; 14 – привід змішувача; 15 –витяжная труба.

 

Термічна обробка після цементації. Для одержання заданої комплексу механічних властивостей після цементації необхідне додаткове термічна обробка деталей.

Залежно та умовами роботи, і навіть від обраної виготовлення деталі стали режимупрочняющей термічної обробки то, можливо різний. Длятяжелонагруженних тертьових деталей машин, відчувають за умов роботи динамічнийнагружение, внаслідок термічної обробки потрібно одержати як високу поверхневу твердість, а й високу міцність (наприклад, для зубчастихколес-високую міцність на вигин) і високі ударну в'язкість. Задля більшої зазначених властивостей потрібно отримати дрібне зерно як у поверхні деталі, і у серцевині. У цих відповідальних випадкахцементованние деталі піддають складної термічній обробці, складається з двох послідовно проведенихзакалок і низького відпустки.

За першої загартуванню деталь нагрівають до температури на 30–50 °З вище температури >Ас ізцементируемой стали. За такої нагріванні всього обсягу деталі встановитьсяаустенитное стан (рис. 7).Нагрев до температур, лише трохи перевищують >Ас3, викликаєперекристаллизацию серцевини деталі із заснуванням дрібногоаустенитного зерна, що забезпечить витонченість продуктів розпаду. При температуріt3, очевидно на рис.

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація