 |
Расчет и описание температурно-временных параметров технологических процессов
|
|
|
|
Все операции термической и химико-термической обработки характеризуются следующими параметрами
1. температурой нагрева;
2. средой нагрева;
3. общим временем операции;
4. средой охлаждения.
1. Температура нагрева детали определяется положением критических точек А1 и А3 и с учетом кинетики перехода структурных составляющих в твердый раствор и его распад, а также способа проведения операции.
а) Температура нагрева для нитроцементации выбирается в интервале температур от 840 - 870 ºС. В нашем случае (в соответствии с литературными данными) температура нитроцементации от 840 до 870 ºС. Выбираем 860 ºС.
б) Температура нагрева под закалку должна быть выше критической Ас1 на 30 - 50 ºС. Для стали 25 ХГТ Ас1 = 763 ºС, таким образом температура нагрева под закалку:
Тн = Ас1 + 50 = 763 + 50 = 813 ºС.
в) Температура нагрева для отпуска выбирается в зависимости от остаточных напряжений (по графику).
Выбираем температуру отпуска 180 ºС.
2. Выбор нагревающей среды производиться с учетом желательности применения газовых искусственных атмосфер для нагрева без окисления и обезуглероживания.
а) В качестве источника углерода при ХТО используют природный газ. При нитроцементации в печь подается 90 - 94% эндогаза и 6-10 %СНu
б) Так как деталь перед химико-термической обработкой подвергалась термической обработке, то закалку следует проводить в защитной атмосфере, а т. к. закалка проходит непосредственно с цементационного нагрева, то целесообразно применять в качестве защитной атмосферы- эндогаз.
в) Отпуск проводится в защитной атмосфере
3. Выбор среды (скорости) охлаждения определяется:
· химическим составом стали,
· видом термической обработки;
|
|
|
· необходимой конечной структурой;
· кинетикой распада твердого распада;
· размерами сечений,
· конфигурацией изделия;
· свойствами охлаждающей среды.
а) В соответствии с выше сказанным
τобщ = τн + τвыд
гдеτобщ - общее время нагрева, ч.;
τн - время нагрева до температуры операции, мин.;
τвыд - время выдержки для завершения структурных или диффузионных превращений, мин.
τн = К1 К2 W
где К1 - коэффициент нагреваемой среды, мин/см; К2 - коэффициент равномерности нагрева; W - геометрический показатель изделия, см.
Для закалки принимаем
К1 = 40 мин/см.
К2 = 1,4
Геометрический показатель изделия рассчитывается по следующей формуле:
W = [(Д - d) x L ]_ [4L +2/ (Д - d)]
где Д - наружный диаметр колеса, см., Д = 11,3 м;
d - внутренний диаметр колеса, см., d = 3,5 см;
L - длина нагреваемой части, см., L = 5,3 см.
W = [(11,3 – 3,5) x 5,3 ] = 1,12 см.
[4 х 5,3+2 х (11,3 – 3,5)]
τн = 40 х 1,4 х 1,12 = 62 мин.
Принимаем 62 мин = 1,03 часа.
Время выдержки рассчитывается по следующей формуле:
τвыд = h сл. ср _ V
где τвыд - время выдержки, ч.;
hср. сл. - средняя толщина нитроцементированного слоя; hср. сл. = 1,2 мм.;
V - скорость процесса цементации, мм/час, V = 0,115 мм/час.
τвыд = 1,2 = 10,43 0,115
τобщ = τн + τвыд = 10,43 + 1,03 = 11,46 ч.
Принимаем 11,46 ч.~ 12 часов.
Время низкого отпуска принимаем 120 мин.
Разработка и описание технологической карты химико-термической обработки деталей
Технологическая карта - часть маршрутной технологии.
Технологическая карта - это основной документ термического участка, в которой указан маршрут перемещения детали по участку.
Зубчатое колесо подается на термический участок с помощью электропогрузчика в контейнерах с сопроводительными документами (сертификаты, печати на деталях). Детали после механической обработки обезжириваются в 5% содовом растворе. После чего зубчатые шестерни перемещаются на место складирования цементационной печи СШЦМ-6.12/10 и по мере необходимости детали поступают в печь. В печи происходит их науглераживание при температуре 930ºС. После подстуживания начинается закалка (непосредственно после цементации, т. е. с цементационного нагрева). Детали находятся в печи приблизительно 10 часов. Нагрев для цементации ведется в среде эндогаз + СH4 (6-7%), а для закалки среда эндогаз.
|
|
|
После закалки детали охлаждаются в закалочном баке до 20 ºС. В качестве закалочной жидкости применяют масло И-20.
Перед нагревом в отпускной печи детали промываются в масле в моечной машине в 5% содовом растворе при температуре 60 - 80 ºС.
Отпуск шестерни также ведется в защитной атмосфере. Нагрев проводится до температур 180 ºС. Продолжительность пребывания деталей в печи составляет 2 часа. Охлаждение после нагрева производится на воздухе.
После завершения цикла термической обработки детали перемещаются на место складирования готовых изделий.
Контроль производства
Контроль производства осуществляется в двух направлениях:
1) контроль технологического процесса - по операциям и оборудованию;
2) контроль качества готовой продукции - после термической обработки.
Контроль технологического процесса производится по следующим параметрам:
· Температурный режим регулируется с помощью приборов для измерения, регулирования и записи температуры;
· Газоанализаторы прямого и косвенного контроля Н2О и СО2, приборы для измерения давления применяются для среды обработки и интенсивности ее циркуляции в рабочем пространстве;
· Продолжительность операции для оборудования периодического и непрерывного действия контролируется с помощью времени, аппаратуры для световой и звуковой сигнализации.
Контроль качества готовой продукции включает в себя:
1) Выявление наружных трещин, сколов, раковин и других дефектов проверяются с помощью магнитной дефектоскопии;
2) Определение соответствия размеров изделия и допусков, заданных в технических условиях;
3) Контроль твердости после закалки и отпуска измеряется твердомером Бринелля;
4) Анализ макро- и микроструктуры проверяется с помощью микроскопа МИМ-8М;
5) Проверка механических свойств;
Контроль качества деталей производится на участке ОТК и в экспресс-лаборатории. После контроля на каждой детали ставится штамп и составляется сопроводительный документ по годности партии деталей. После этого партия с помощью электропогрузчика поступает в сборочный цех.
|
|
|
|
|
|
