123812 (592860), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

б) в жидкой среде легко осуществим местный нагрев рабочей части концевого инструмента на необходимой длине и получение на данном участке заданной высокой твердости при сохранении более низкой твердости на соседних участках, например на направляющей или хвостовой части инструмента;

в) концевые инструменты можно помещать в расплавленную соль в строго вертикальном положении на необходимую длину, что позволяет уменьшить искривление этих инструментов относительно оси;

г) жидкая среда, защищая нагреваемый инструмент от непосредственного воздействия кислорода воздуха, препятствует окислению его поверхности в процессе нагрева;

д) в момент переноса закаленного инструмента в охлаждающую среду на его поверхности сохраняется тонкая пленка застывшей соли, которая защищает инструмент от интенсивного окисления в процессе охлаждения.

В таблице приведены основные и заменяющие составы солей, которые применяют для предварительного и окончательного нагрева инструмента под закалку в средне- и высокотемпературных соляных ваннах, работающих при 750-950 °С и 1050-1300 °С соответственно; помимо основных компонентов – хлористого бария и натрия, в них вводят ректификаторы, предохраняющие инструмент от обезуглероживания в процессе нагрева.

Закалка стали заключается в ее нагреве до температуры на 30-50 ºС выше критической точки Ас₃ и последующим ускоренным охлаждением для получения преимущественно мартенситной структуры. В таблице 1.4 приведены характеристики охлаждающих способностей различных закалочных сред.

Таблица 1.4 – Относительная охлаждающая способность закалочных сред при слабой их циркуляции

Охлаждающая среда и ее температура	Температура пузырькового кипения, ºС	Относительная интенсивность охлаждения
Н2О, 20 ºС	400-100	1,0
Н2О, 40 ºС	350-100	0,7
Н2О, 80 ºС	250-100	0,2
10% р-р NaCl в Н2О 20 ºС	650-100	3,0
10% р-р NaCl в NaOH 20 ºС	650-100	2,0
50% р-р NaОН в Н2О 20 ºС	650-100	2,0
Масло минеральное 20-200 ºС	500-250	0,3

Предварительный подогрев. Благодаря высокому коэффициенту теплоотдачи нагрев инструмента в расплавленных солях происходит с большой скоростью. Чтобы обеспечить равномерный прогрев по сечению, уменьшить внутренние напряжения и деформацию и снизить опасность образования трещин, нагрев режущего инструмента производят ступенчато, используя для этой цели различные по составу среды. Число ступеней предварительного подогрева и температуру каждой ступени выбирают в зависимости от химического состава стали и габаритных размеров инструмента.

Первый подогрев для инструмента проводят при 500-600 ºC в соляной ванне, имеющей состав соли 60% NaOH + 40%NaCl.

Второй подогрев проводят при 850 ºC в соляной ванне, имеющей состав соли 78% ВаС1₂ + 22% NaCl.

Окончательный нагрев производят до высоких температур (для стали Р6М5 1200-1230 ^оС), который позволяет получить зерно 10-11-го балла (ГОСТ 5639-65). Состав соли 100% ВаС1₂.

Охлаждение при закалке быстрорежущих сталей должно обеспечить сохранение высокой концентрации углерода и легирующих элементов в твердом растворе, а также сведения до минимума закалочной деформации, отсутствие трещин. Охлаждение деталей проводим в закалочном баке с маслом И-20А до температуры 300 ^оС, а затем на воздухе.

Таблица 1.5 - Марки индустриальных масел.

Показатель		И-12А	И-20А	И-30А	И-40А	И-50А
Кинематическая вязкость при 50 ºС мм г/с		10-14	17-23	28-33	35-45	47-65
Индекс вязкости не меньше		-	85	85	85	85
Температура вспышки в открытом тигле, не ниже застывания не выше, ºС		165 - 30	180 - 15	190 - 15	200 - 15	200 - 20
Зольность, % не более		0,005	0,005	0,005	0,005	0,005
Содержание (массовая доля) воды, механических примесей водорастворимых кислот и щелочей, серы, %	Отсутствует

Отпуск должен обеспечить получение высокой вторичной твердости и снятия закалочных напряжений для повышения прочности и превращения остаточного аустенита.

В сталях этого класса в зависимости от температуры отпуска проходят различные процессы:

1. Обеднение мартенсита углеродом и в некоторой степени легирующими элементами, выделение и коагуляция цементитного карбида (150-300 °С), в состав которого могут входить хром, вольфрам, молибден. В результате этого отпуска понижается твердость, но повышаются прочность, пластичность и вязкость, что является следствием снижения склонности к хрупкому разрушению в результате уменьшения концентрации углерода в мартенсите и снятия возникших при закалке напряжений.

2. Распад мартенсита и образование специальных карбидов хрома (400-600°С). Присутствие таких дисперсных карбидов, отличающихся симметрией решетки от основной фазы (мартенсита), повышает твердость.

3. Пластичность и вязкость стали при этом снижаются. Более высокий отпуск (600-650 °С) усиливает выделение карбидов и их коагуляцию, вызывает еще больший распад мартенсита и снижает твердость. Прочность и ударная вязкость при этом также несколько снижаются.

3. Распад остаточного аустенита. Остаточный аустенит теплостойких сталей (штамповых и быстрорежущих) из-за высокой легированности очень устойчив и превращается лишь в результате отпуска выше 500° С. В процессе выдержки при 500-600° С из аустенита выделяется часть углерода и легирующих элементов в виде карбидов. Обедненный аустенит превращается в мартенсит при охлаждении. Температура начала мартенситного превращения остаточного аустенита повышается тем сильнее, чем больше была выдержка или температура отпуска, т. е. чем больше был обеднен остаточный аустенит.

Для более полного превращения остаточного аустенита, отпуск быстрорежущих сталей необходимо повторять 2-4 раза в зависимости от состава стали. Наибольшее количество остаточного аустенита превращается при первом отпуске. Положительная роль многократного отпуска, применяемого для быстрорежущих сталей, состоит в том, что он повышает сопротивление пластической деформации из-за более полного превращения остаточного аустенита. Кроме того, многократный отпуск снимает напряжения, созданные закалкой и превращением остаточного аустенита в мартенсит.

Для стали Р6М5 принимаем трехкратный отпуск при 560 ^оС по 1 часу с охлаждением на воздухе после каждого отпуска до температуры цеха.

Для удаления с поверхности инструмента остатков солей, применяют 3 ÷ 5% раствор Na₂CO₃ или каустическую соду, а также моечный состав типа лабомид при температуре 70-80 ^оС, 10 минут.

1.4.4 Расчет и описание температурно-временных параметров технологических процессов

Каждая операция термической и химико-термической обработки характеризуется следующими параметрами:

• температурой нагрева;

• общим временем процесса;

• средой нагрева;

• средой охлаждения.

1) Температура нагрева

а) Для обеспечения мартенситной структуры, а, следовательно, и необходимых механических свойств, проводится закалка стали Р6М5 с температуры 1220 ºС. Повышение температуры закалки выше данной температуры и вызванный этим рост зерна аустенита обнаруживается, в первую очередь, в получении более грубой структуры мартенсита или грубого крупнокристаллического излома.

б) Отпуск является окончательной операцией термической обработки. Основное влияние на свойства стали оказывает температура отпуска. Ее устанавливают в зависимости от состава стали и требуемой для данного инструмента твердости. Так как фреза из стали Р6М5 требует высокой твердости 61-64 HRC, то отпуск проводится трехкратный при температуре 560 ºС. На рисунке 1.4 показана зависимость твердости стали от температуры отпуска.

Рисунок 1.4 – Зависимость твердости стали Р6М5 от температуры отпуска

Общее время закалки определяется по формуле:

τ_общ = τ_с.п. + τ_и.в. + τ_з.в.;

где, τ_с.п. – время сквозного прогрева до температуры закалки, мин.;

τ_и.в. – время изотермической выдержки для завершения фазовых превращений в стали, мин.

,

где К₁ – коэффициент, характеризующий удельное время прогрева и зависящий от материала изделия, состава и температуры нагревающей среды, мин/см;

V/F – отношение объема к поверхности равновеликих по габаритным размерам инструмента и образцов простой формы, см;

К_Ф – критерий формы образцов;

К_к – коэффициент конфигурации инструмента.

Принимаем:

К₁ = 5,1 мин/см;

;

где, Н – высота дисковой фрезы, Н = 2 см;

D – наружный диаметр, D = 15 см;

d – внутренний диаметр, d = 4,4 см.

см;

;

К_Ф = 1,038.

мин

При нагреве изделий вместе с приспособлением расчетное время увеличивается на 20 ÷ 30 %, получаем время нагрева:

τ_с.п. = 2,88 + 30% = 2,88 + 0,864 = 3,8 мин.

τ_и.в. = 0,08W + 0,2V + 0,15Mo = 0,08×6 + 0,2×1,9 + 0,15×5,2 = 1,8 мин.

τ_з.в. = 5 мин;

τ^'_общ = τ_с.п. + τ_и.в. + τ_з.в.= 3,8 + 1,8 + 5 = 10,6 мин.

Отношение времени выдержки при первом, втором и третьем подогревах к времени выдержки при окончательном нагреве принимаем равным 3:1; 2:1; 1:1 соответственно. τ_{1нагрев} = 11,2 мин; τ_{2нагрев} = 33,6 мин.

Охлаждение проводим в соляной ванне до 300 ^оС:

τ_охл = 3 мин.

τ_общ = 10,6 + 16,2 + 38,6 + 3 = 68,4 мин.

Время трехкратного отпуска, составит:

τ_отп = τ_{1 +} τ_{2 +} τ₃ + τ_з.в.= 60 + 60 + 60 + 10 = 190 мин.

Температура нагрева 560 ^оС.

Рисунок 1.5 – Схема термической обработки дисковых фрез.

1.4.5 Разработка и описание технологической карты термической обработки деталей

Технологическая карта – часть маршрутной технологии, это основной документ термического участка, в которой указан маршрут перемещения деталей по участку.

Дисковые фрезы подаются на термический участок с помощью электропогрузчика в контейнерах, вместе с сопроводительными документами, предварительно обезжиренные в 5 - 10% содовом растворе.

После они помещаются в приспособление для термообработки и загружаются в печь, где нагреваются до температуры 550 ˚С, затем до 850 ˚С, далее до температуры 1220 ^оС. После закалки детали охлаждаются до 300 ^оС, а затем до температуры цеха.

Перед нагревом в отпускной печи дисковые фрезы моются. После этого детали загружают в отпускную печь и нагревают до температур 560 ºС, выдерживаются 1 час, а затем охлаждаются и опять нагреваются до 560 ^оС, 1 час. Охлаждение детали после отпуска осуществляется на воздухе.

По окончании цикла термической обработки детали проходят очистку.

Последняя операция - контроль качества деталей после термической обработки:

1. для 3-5% от партии деталей производится проверка твердости. Твердость измеряется на твердомере Роквелла;

2. 100% наружный осмотр, не допускающий окалину, трещины, задиры и другие дефекты;

3. для 2-3 шт. от каждой садки производится анализ микроструктуры, осуществляемый в экспресс-лаборатории.

После этого детали вместе с сопроводительными документами транспортируются в контейнерах в сборочный цех.

Технологическая карта на термическую обработку фрез из стали Р6М5 приведена в приложении А.

1.4.6 Контроль производства

В цикле производственного процесса изготовления инструмента термическая обработка является операцией, от которой во многом зависит качество выпускаемой продукции. Поэтому контроль осуществляется в двух направлениях: контроль технологического процесса (по операцию и оборудованию) и контроль готовой продукции (после термической обработки).

Контроль технологического процесса производится по следующим параметрам: температурный режим, среда обработки, продолжительность операции и т.д.

Характеристики

Список файлов ВКР