Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Разработка режимов термической обработки





Реферат

 

25 с., 6 табл., библ., 5 наим.

Термообработка, перлит, феррит, закалка, отпуск, нормализация, химический состав, легирующие элементы, цементация.

 

Данная работа посвящена обоснованию необходимости применения стали, указанной на чертеже, и разработка предложений по возможности её замены при изгатовлении распределительного вала. В работе сначала анализируются условия эксплуатации распределительного вала, выясняются требования, предьявляемые к нему. По полученым данным обосновывается использование стали, указанной на чертеже, предлогается её заменитель и разрабатывается режим термической обработки, обеспечивающий необходимый уровень механических свойств металла.

 

Содержание

 

Реферат

 

Введение

 

1. Анализ условий работы детали

 

2. Обоснование применения используемой стали и

предложения по её замене для конкретной детали

 

3. Разработка режимов по термической обработке

 

4. Поверхностное упрочнение, защитное покрытие

 

5. Разработка технологии изготовления детали

 

6. Возможные причины брака термической обработки

 

7. Мероприятия по технике безопасности при термической обработке

 

Заключение

 

Список используемой литературы

 

Введение

Распределительный вал является одним из важнейших элементов различных механизмов и машин.

Он служит для передачи вращающего момента.

При расположении вала в головке цилиндров привод осуществляется цепной или зубчато ременной передачей, в блоке целиндров по средствам шестерён.

Распред вал в зависимисти от области применения изготовляется из различных материалов.

Самый распространённый-сталь.

 

 

Анализ условий работы детали.

В механических передачах, различных узлах машин содержаться распред валы, предназначенные для потдерживания вращающих элементов машин.

Вали представляют собой звенья механизма, передающие крутящие моменты и по мимо изгиба испытывающие кручение.



Распред валы являются существенной частью автомтических машин, паровых и двигателей внутреннего сгорания.

Распред вал приводится в действие с помощью соответствующей передачи.

Распред вал на двигателе служит для привода клапанов.

Кулочки взаимодействующие с толкателями клапанов, а также опорные шейки, эксцентрики и отдельные торцевые опорные поверхности должны обдадать высокой изностойкостью.

Один из вариантов изготовления и упрочнения распред вала.

Валы из цементируемых сталей упрочняемые цементацыей с последующей поверхностной закалкой при поверхностном индукционном нагреве кулачков и шеек.

В этом случае облегчаеся обработка вала резаньем, но возростает общая трудоёмкость и сложность термо обработки.

Распред вал при эксплуотации можент иметь следующие дефекты:
погнутось, трещины, износ опорных шеек и кулачков по профилю.

Прогнутость вала устроняется правкой на прессе .

Опорные шейки ремонтируют шлифованием до ремонтных размеров.

Кулачки, изношенные по высоте, шлифуют на полировально шлифовальных станках.

При значительном уменьшени диаметра цилинрической части кулочка, а также при наличии рисок и раковин, не удоляемых мелко зернистым бруском, распред вал заменяют.

 

 

2. Обоснования применения используемой стали и предложения по замене её для конкретной детали.

 

Сталь 20Х – коннструкционная, легированноя.

Назначение – втулки, валы, шестерни, обоймы, гильзы, диски, рычаги и др. тетали к которым применяются требования высокой поверхностной твёрдости при не высокой прчности сердцевины детали.

Таблица 2.1

Температура критических точек.

 

Ас1 Ас2 (Асм) Аr3 (Аrсм) Аr1 Мн
750 825 755 665 390

 

Таблица 2.2

Химический состав % (ГОСТ 4543-71)

 

C Si Mn Cr

P

S

Cu

Ni
0.17-0.23 0.17-0.37 0.5-0.8 0.7-1.0 0.035

0.035

0.3

0.3

                     

 

 

Механические свойства проката

 

Заготовка – пруток.

Важные термробраблтки-

Цементация - 920-950 на воздухе

Закалка - 800 в масле

Отпуск – 190 на воздухе

Сечение – 60 мм

Условный предел текучести не менее 390 Мпа

 

Временное сопротивление разрыву ( предел прочности при растяжении) – не менее 640 Мпа

Относительное удлиннение при разрыве не менее13 %

Относительное сужение не менее 40%

Ударная вязкость, определённая на образце с концентраторами типа U (KCU) – не менее 49Дж\см

Твердость по бринелю не более 250

 

Таблица 2.3

Мех. свойства  (ГОСТ 8479-70)

 

Термо-обработ-ка

Сечение

КП

Gо2 δ5 Ψ

Kcu Дж\см

НВ,не бол

   МПа

       %

                      Не менее

Закалка, отпуск До 100 275 275 530 20 40 44 156-197

 

Технологические свойства

 

Температура ковки, начала 1260, конца 750.

Заготовки сечением до 200 мм охлаждаются на воздухе, 201-700 подвергаются низкотемпературному отжигу.

Сваривается без ограничений (кроме химико термической обработки деталей)

Способы сварки- ручная дуговая сварка, контактная.

Обробатывается резаньем – в горячем состоянии при НВ 131 и Gв=450Мпа,Коб.ст=1,3 ,Котв.спл=1,7

Заменитель – стали 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ

 

Таблица 2.4

Механические свойства при температуре отпуска 200 С

 

Температура отпуска

Go2 G1 δr Ψ

кcu

Дж\см

         МПа

            %

200

Пруток диаметром 25 мм, зкалка 900 ,масло

650 880 18 58 118

 

 Таблица 2.5

Предел выносливости при n=10

 

            G1, МПа          Состояние стали
                  412 Цементация.закалка.низкий отпуск. Gо,2=790 МПа, Gв=930 МПа, hrc 57-63

 

 

Таблица 2.6

Ударная вязкость kcu, Дж\см

 

                            температура

состояние

+20 -20 -40 -60
280-286 280-289 277-287 268-274 Пруток диаметром 115мм,закалка,отпуск

 

 

Легированные стали обладают лучшими механическими свойствами после термической обработки (закалки, отпуска). В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15-20 мм) механические свойства легированных сталей выше, чем углеродистых. Особенно сильно повышаются предел текучести, относительное сужение и ударная вязкость. Это объясняется тем, что легированные стали обладают меньшей критической скоростью закалки, а, следовательно, лучшей прокаливаемостью. После термической обработки они имеют более мелкое зерно и более дисперсные структуры. Из-за большей прокаливаемости и меньшей критической скорости закалки легированная сталь позволяет производить закалку деталей в менее резких охладителях (масле, воздухе), что уменьшает деформацию изделий и опасность образования трещин. Для изготовления распределительного вала нужно выбирать сталь, которая обладает перечисленными свойствами и деталь, которая выполняется, должна иметь вязкую сердцевину и твердую поверхность. Данная сталь 20Х удовлетворяет этим требованиям и поэтому подходит для изготовления данного распределительного вала.

 

Разработка режимов термической обработки

 

Основными видами термической обработки, различно изменяющими структуру и свойства стали и назначаемыми в зависимости от требований, предъявляемых к полуфабрикатам (отливкам, поковкам, прокату и т.д.) и готовым изделиям, являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

 

Отжиг I рода

Этот вид отжига в зависимости от температурных условий выполнения устраняет физическую или химическую неоднородность, созданную предшествующими обработками. Характерная особенность этого отжига состоит в том, что устранение неоднородности происходит независимо от того, протекают ли в сплавах при этой обработке фазовые превращения или нет. Поэтому отжиг I рода можно производить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений.

 

Гомогенизация.

 Диффузионный отжиг применяют для слитков легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллической ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому разрушению, к анизотропии свойств и возникновению таких дефектов, как шиферность и флокены.

Оющая продолжительность диффузионного отжига (нагрев, выдержка и медленное охлаждение) больших садок металла достигает 50-100 часов и более. Продолжительность выдержки – 8-20 часов.

Для удаления поверхностных дефектов слитки после отжига иногда подвергают нагреву при 670-680 С в течение 1-16 часов, что снижает твердость.

Рекристаллизационный отжиг– нагрев холоднодеформированной стали выше температуры рекристаллизации, выдержка при этой температуре с последующим охлаждением. Этот вид отжига применяют и после холодной обработки давлением и как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования.температура отжига для достижения рекристаллизации по всему объему и сокращения времени процесса превышает температуру порога рекристаллизации. Продолжительность нагрева от 0.5 до 1.5 часов. Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для отливок, сварных изделий, деталей после оюработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т.п. возникли остаточные напряжения. отжиг стальных изделий проводится при температуре 160-700 С с последующим медленным охлаждением. Отжиг для снятия сварных напряжений проводится при 650-700 С.

Отжиг II рода

Заключается в нагревестали до температуры выше точки Ас3 или Ас1, выдержке и последующим, как правило, медленном охлаждении, в результате которого фазовые превращения приводят к достижению практически равновесного структурного состояния.

После отжига углеродистой стали получаются структуры: феррит и перлит в доэвтектоидных сталях, перлит в эфтектоидной стали, перлит и первичный цементит в доэфтектоидных сталях. После отжига сталь обладает низкой твердостью и прочностью при высокой пластичности. Фазовая перекристаллизация, происходящая при отжиге, измельчает зерно и устраняет видмонштеттову и другие неблагоприятные структуры стали.

Отжиг в промышленности в большинстве случаев является подготовительной термической обработкой. Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат. Понижая проюность и твердость, отжиг улучшает обработку резанием средне и высокоуглеродистой стали. Измельчая зерно, снимая внутреннее напряжение и уменьшая структурную неоднородность, он способствует повышению пластичности и вязкости. Иногда отжиг является окончательной термической обработкой.

Различают следующие виды отжига: полный, изотермический, неполный.

Нормализация

Она заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 50 С, а эвтектоидной стали выше Аст также на 50 С, непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждений на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекрристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковке или штамповке.

Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность ферритно-цементитной структуры и увеличивает количество перлита. Это повышает на 10-15% прочность и твердость нормализованной средне и высокоуглеродистой стали по сравнению с отожженной.

Нормализация горячекатанной стали повышает ее сопротивление хрупкому разрушению, что характеризуется снижением порога хладноломкости и повышением работы развития трещины.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получении более высокой чистой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высокого отпуска. Механические свойства будут при этом несколько ниже, но изделия подвергнутся меньшей деформации по сравнению с получаемой при закалке и вероятность появления трещин практически исключается.

Нормализацию с последующим высоким отпуском (600-650 С) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность и трудоемкость этих двух операций выше, чем одного отжига.

Для конкретной детали (распределительного вала) нормализация проходит при температуре 880 С с последующим охлаждением на воздухе.

Закалка

Закалка – это термическая обработка, заключается в нагреве стали до температуры выше критической или температуры растворения избыточных фаз, выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую. Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.

Инструментальную сталь в основном подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь – для повышения прочности, твердости, повышения достаточно высокой пластичности и вязкости, а для ряда сталей и высокой износостойкости.

Доэвтектоидной стали нагревают до температуры на 30-50 С выше точки Ас3. В этом случае сталь с исходной структурой перлит-феррит при нагреве приобретает аустенитную структуру, которая при последующем охлаждении со скоростью выше критической превращается в мартенсит. Закалку от температур соответствующих межкритическому интервалу (Ас1-Ас3), не применяются.

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают несколько выше Ас1. При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого количества вторичного цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворимых частиц карбидов, обладающих высокой твердостью. Интервал колебания температур закалки большинства сталей невелик (15-20 С).

Для многих сталей температура нагрева под закалку значительно превышает критические точки Ас1 и Ас3 (150-200 С), что необходимо для перевода в твердый раствор специальных карбидов и получения требуемой легированности аустенита.

Охлаждение при закалке должно обеспечить получение структуры мартенсита в пределах заданного сечения изделия и не должно вызвать закалочных дефектов: трещин, деформаций, короблений и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях. Обычно для закалки используют неклеящие жидкости – воду, водные растворы солей и щелочей, масла.

Существуют различные способы закалки: непрерывной, прерывистой, ступенчатой, закалка с самоотпуском, изотермическая и светлая закалка.





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2019 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.