KURSOVKM (729843), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Время нагрева при отпуске зависит от температуры, нагревательной среды, формы и размеров детали. Для данного зубчатого колеса, имеющего геометрический показатель тела W, равный 0,5 мм. Время нагрева при отпуске с температурой 650°С рассчитывается по формуле [ ]:

Рис.13 График режима высокого

отпуска

Учитывая пониженную теплопроводность стали, увеличиваем время нагрева на 50%:

.

Время выдержки определяем с учётом структурных превращений, которые должны произойти при высоком отпуске цементованного изделия. Как следует из литературных данных равно 2-4 ч. Принимаем равным 3ч [ ]:

ч

Закалка.

Закалка - это операция термической обработки, заключающаяся в нагреве стали на 30-50°С выше критических точек Ас3 - для доэвтектоидных и Ас1 - для заэвтектоидных сталей и выдержке при этой температуре для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении со скоростью выше критической. Сталь 12Х2НВФА является доэвтектойдной, критическая точка Ас3 равна 840°С, поэтому температура нагрева при закалке равна . Оптимальной охлаждающей средой при закалке для данной стали является масло, так как оно быстро охлаждает сталь в интервале температур минимальной устойчивости аустенита и замедлено в интервале температур мартенситного превращения, то есть при охлаждении в масле происходит одновременное мартенситообразование во всей детали, и снижается возможность образования закалочных трещин. В результате закалки прочность и твёрдость увеличиваются, а пластичность и вязкость снижается.

Структура после закалки: на поверхности мелкоигольчатый мартенсит, с равномерно распределёнными карбидами и аустенит остаточный, в сердцевине - малоуглеродистый мартенсит.

Расчёт времени нагрева и выдержки при закалке.

Для закалки общее время пребывания детали в печи рассчитывается следующим образом:

- время подогрева; - время выдержки при подогреве; - время окончательного нагрева; - время выдержки при окончательном нагреве.

Время подогрева рассчитывается по способу Смольникова [ ]:

- суммарный физический фактор нагрева, зависящий от температуры нагрева, нагревательной среды и материала детали, мин/см; - коэффициент равномерности нагрева; - геометрический показатель тела.

Коэффициент К принимаем равным =45 мин/см [ ], =1,3 мин/см[ ],W=0,51см (см. ранее). Следовательно, время подогрева детали составляет:

Выдержка при подогреве необходима для выравнивания температуры по сечению детали. Время выдержки обычно принимают равным 25...30% от времени нагрева . Тогда:

Однако такое значение времени выдержки при подогреве недостаточно, так как данная сталь является легированной и имеет пониженную теплопроводность, поэтому следует увеличить время выдержки, введя поправочный коэффициент равный 3, тогда:

Принимаем время выдержки при подогреве равным 30мин.

Далее деталь переносят в другую печь с температурой 880°С. Время окончательного подогрева рассчитывается аналогично времени подогрева по способу Смольникова [ ]:

При наличии предварительного подогрева расчётное время нагрева уменьшают на 20-30% [ ], тогда:

Принимаем время окончательного нагрева равным 20мин.

Рис.14 График режима закалки

Принимаем время окончательной выдержки равным 30мин.

Общее время:

Обработка холодом.

О бработка холодом заключается в охлаждении закалённой стали до температуры ниже Мк. Температура Мк данной стали равна -70°С, поэтому обработку холодом проводится при температуре - 50°С.

Рис.15 График обработки

холодом

Низкий отпуск.

Низкий отпуск - это операция термической обработки, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температуры не выше температуры в точке Ас1, выдержке при этой температуре и охлаждении на воздухе. Низкий отпуск проводят для снятия внутренних напряжений, возникающих при закалке и обработки холодом. Низкий отпуск данной стали проводят с нагревом до температуры 250°С [ ].

Расчёт времени нагрева и выдержки при низком отпуске.

Общее время нагрева и выдержки при низком отпуске:

Время нагрева определяется в зависимости от геометрического показателя, температуры отпуска и нагревательной среды. По справочным данным [ ] для данной детали, имеющей W равный 0,51см, время нагрева для отпуска принимаем 40мин.

Время выдержки при низком отпуске определяется следующим образом:

Рис.16 График режима

низкого отпуска

При низком отпуске мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска.

1. Выбор оборудования для всех операций технологического процесса

Определение типа производства.

Тип производства определяется по коэффициенту закрепления операции:

- такт производства, мин; - время на обработку одной садки, мин.

-действительный годовой фонд времени, час; -годовая программа выпуска, шт.

Штучное время рассчитывается по формуле:

- основное оперативное время на обработку одной садки, мин;

- основное технологическое время, мин;

- вспомогательное не перекрываемое время, мин;

- количество деталей в садке, шт;

- количество одновременно обслуживаемых печей, ед;

- время на организационное обслуживание рабочего места в % от оперативного;

- время на техническое обслуживание рабочего места в % от оперативного;

- время на отдых и личные потребности в % от оперативного.

Определим такт производства по операции закалки. Для двухсменной работы действительный годовой фонд времени равен 4180ч, годовая программа выпуска равна 200000шт.

; ;

[ ]; [ ]; [ ]

;

Производство с коэффициентом закрепления операции равный 1,23 является крупносерийным (ГОСТ 31108-74).

Выбор основного оборудования.

В крупносерийном производстве применяются печи периодического и непрерывного действия. Учитывая специфику термической обработки данной детали выбираем печи периодического действия. Среди печей периодического действия наибольшее распространение получили камерные и шахтные электрические печи сопротивления. Для данной детали, имеющей форму полого цилиндра, целесообразно выбрать шахтные печи для всех видов термической обработки.

Шахтные печи имеет ряд преимуществ: относительная простота конструкции; компактность; загрузка и выгрузка деталей механизирована для чего применяются электротельферы, мостовые краны; печи легко герметизируются с помощью песочных затворов. С учётом размеров детали и годовой программы выпуска выбираем следующие марки печей:

- для цементации - шахтную муфельную электропечь сопротивления типа СШЦМ 6.12/9;

- для высокого отпуска - шахтную электропечь сопротивления типа СШЗ 6.12/7;

- для закалки - шахтную электропечь сопротивления типа СШО 6.12/10;

- для низкого отпуска - шахтную электропечь сопротивления типа СШЗ 6.12/7;

- для обработки холодом - холодильная установка КТХ.

Технические характеристики приведены в таблице3.

Технические характеристики шахтных печей Таблица3

Электропечь сопротивления для цементации.

Шахтные муфельные электропе­чи предназначены для химико-тер­мической обработки деталей и светлого отжига проволоки и ленты из черного и цветных металлов в бунтах. Муфели и приспособления изготовляют из хромоникелевой стали или сплава. Материалом для нагревателей служит нихром Х20Н80 или безникелевые сплавы типа Х27Ю5Т.

Рис.17 Шахтная муфельная электропечь типа СШЦМ

Температура цементации 930 °С. В качестве футеровки применяют шамот и теплоизоляционные ма­териалы. Электрические нагрева­тели располагают на стенах шах­ты печи. СШЦМ для газовой цементации мелких деталей. Печь имеет жа­роупорный муфель, установленный на подставку, опирающуюся на футеровку пода печи. Футеровка выполнена из шамотного огнеупорного и теплоизоляционного материалов. Нагреватели расположены на стенках и поду шахты печи. Специальные при­способления из жаропрочных сталей, устанавливаемые в му­фель, имеют съемные днища с отверстиями для прохождения газа-карбюризатора. Печь закрывается крышкой. Крышка имеет механизм подъема и поворота. В крышке имеются отверстия для подачи в муфель газа-карбюризатора и отвода отработанной атмосферы. По центру крышки установлен вентилятор для перемешивания атмосферы в муфеле для получения стабильных результатов по глубине на­сыщения углеродом обрабатываемых деталей. Вентилятор вклю­чается после загрузки партии деталей в муфель и работает в те­чение всего времени химико-термической обработки. Для равно­мерного нагрева муфеля, а следовательно, и обрабатываемых де­талей печь по высоте разделена на две самостоятельные темпе­ратурные зоны. Верхняя часть печи теряет больше теплоты в окру­жающее пространство, чем нижняя часть, поэтому верхняя зона потребляет больше электрической энергии. В шахтной печи с му­фелем исключается взаимодействие электрических нагревателей с цементующей атмосферой. Условия работы нагревателей в печах с муфелем и обычных печах с воздушной атмосферой аналогичны. Шахтные печи изготовляют различной мощности.

Электропечь сопротивления для высокого, низкого отпуска и

Характеристики

Список файлов реферата