 |
Способы упрочнения авиационного зубчатого колеса
|
|
|
|
| Способ поверхностного упрочнения | Марка стали | Виды ХТО и ТО | Свойства | Заключение | |||
| σH limb, МПа | σF limb, МПа | Твердость, HRC | Толщина слоя h, мм | ||||
| поверхность сердцевина | |||||||
| Цементация | 16Х3НВФМБ-Ш | Цементация + закалка + низкий отпуск | ≤1290 | 57-63 30-42 | 0,5-2,0 | Оптимальная обработка | |
| Азотирование | 16Х3НВФМБ-Ш | Закалка + высокий отпуск + азотирование | ≤1050 | HV 500-750 24-40 | 0,1-0,5 | Не достигается необходимая толщина слоя | |
| Нитроцементация | 20Х3МВФ-Ш | Нитроцементация + закалка + низкий отпуск | ≤1290 | 57-63 30-42 | 2,4-3,0 | Требуемые пределы контактной выносливости и выносливости при изгибе не достигаются | |
| Поверхностная закалка | 40ХН | Закалка с применением ТВЧ + низкий отпуск | 800-1050 | 48-58 25-35 | 2,4-3,0 | Не достигается необходимая твёрдость |
Выбор марки стали или сплава целесообразно проводить при помощи матрицы оптимизации. Последовательность выбора марки стали является следующей:
1. В таблицу (матрицу оптимизации) заносятся заранее обоснованно выбранные частные параметры оптимизации (Х1, Х2, Х3…): основные механические свойства (показатели прочности, долговечности, надёжности) и технологические свойства: (обрабатываемость давлением, резанием, свариваемость, способность к литью, а также прокаливаемость и т.д.), которые имеют принципиальное значение для способа изготовления детали. При значительном различии в химическом составе материалов и способа их упрочнения в таблицу включается также и экономический показатель – стоимость.
2. Каждому свойству присваивается свой «коэффициент весомости» (К1, К2, К3…) в зависимости от значимости этого свойства (данного частного параметра) для данного материала. Сумма всех «коэффициентов весомости» должны быть равна единице.
|
|
|
3. Каждый критерий, включённый в таблицу, оценивается по пятибалльной системе. Баллы перемножаются с числом, характеризующем «весовую категорию свойства»; полученная величина (оценка свойства) проставляется в соответствующей графе (табл. 2).
Таблица 2
Матрица оптимизации
| Марка материала | Частные параметры оптимизации | Сумма весовых коэффициентов | Итоговое место (значимость) | |||
| Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | |||
| Весовые коэффициенты частных параметров | ||||||
| Относительные значимости частных параметров | ||||||
| К1 | К2 | К3 | К4 | |||
| Суммарные весовые коэффициенты частных параметров |
4. Путем суммирования полученных оценок свойств определяются суммарные баллы, которые сравниваются для различных марок сталей.
5. В соответствии с суммой баллов каждой марке материала присваивается место (порядковый номер). Марка стали, получившая больше баллов принимается в качестве рациональная для изготовления детали.
Пример матрицы оптимизации для выбора стали для колец подшипника приведён в табл. 3.
Таблица 3
Пример матрицы оптимизации для выбора марки материала (широкоподшипниковые стали)
баллов
Примечание: числитель – оценка свойства по пятибалльной системе; знаменатель – произведение «баллы хкоэффициент весомости»
Оптимизация химического состава производится с помощью матрицы в следующей последовательности:
Пример матрицы оптимизации для группы сталей для деталей подшипников качения приведён в таблице 3.
На пятом этапе необходимо дать обоснование необходимости использования тех или иных видов термической обработки, применяемых на различных этапах маршрута изготовления детали. Разработка технологии термической обработки, как предварительной, так и окончательной включает: определение температурно-временного режима, выбор сред нагрева и охлаждения, а также положения деталей в рабочем пространстве печи и т.п.
|
|
|
Выбор температурных и временных режимов термической или химико-термической обработок предпочтительно осуществлять, используя графический материал. Для этого необходимо построить зависимости типа: «температура – свойство», «время процесса – свойство», «скорость охлаждения – свойство», «толщина диффузионного слоя – свойство» и т.п. При отсутствии таких зависимостей следует использовать номограммы, табличные данные и, в крайнем случае, приводить значения параметров термической обработки по рекомендациям справочников. На всех графических зависимостях необходимо указывать те значения, которые соответствуют требуемому свойству. В заключение должна быть составлена таблица или графическая иллюстрация рекомендуемых режимов предварительной и окончательной термической обработки с указанием температуры, времени выдержки, состава среды, давления (для ХТО), параметры ионно-плазменного напыления. Иногда, при нескольких вариантах термической обработки возможен также её выбор по матрице оптимизации.
В итоге работа должна заканчиваться составлением технологической карты на проведение термической обработки. Образец технологической карты приведен в табл. 4. Она должна включать в себя перечень технологических операций термической обработки в последовательности их осуществления. В карте указываются температура, продолжительность нагрева, время выдержки при температуре, среда нагрева и охлаждения. Приводятся сопутствующие операции (промывка, правка, измерение твердости и т.д.). Желательно указывать типы оборудования для термической обработки и аппаратуры для оценки качества. Необходимо также разработать конструкцию приспособления для термической обработки партии изделий (пример на рис. 3).
Таблица 4
|
|
|
