110083 (Технология изготовления распределительного вала)
Описание файла
Документ из архива "Технология изготовления распределительного вала", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "остальные рефераты" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "остальные рефераты" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "110083"
Текст из документа "110083"
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
-
Анализ условий работы детали
-
Обоснование применения используемой стали и
предложения по её замене для конкретной детали
-
Разработка режимов по термической обработке
-
Поверхностное упрочнение, защитное покрытие
-
Разработка технологии изготовления детали
-
Возможные причины брака термической обработки
-
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.
1. 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 | Gв | 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.
3. 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.