Основные виды операций термообработки стали

Восстановление деталей нанесением гальванических покрытий.

Проектирование технологических процессов (ТП) обработки деталей

Различают три вида технологических процессов: единичный, типовой и групповой. Разрабатываются технологические процессы при подготовке производства к выпуску новых изделий, их модернизации и ремонту.
Рекомендуется нижеследующий порядок разработки единичных ТП:

1. Установление типа производства и организационных форм выполнения ТП.

2. Выбор вида заготовки и её размеров.

3. Установление плана и методов обработки поверхностей и последовательности выполнения технологических операций (технологического маршрута).

4. Выбор оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента.

5. Определение режимов обработки и норм времени.

6. Определение классификации работ (профессий и разрядов рабочих).

7. Оценка технико-экономической эффективности.

8. Оформление технологической документации.

Установлению типа производства по изготовлению конкретной детали предшествует изучение её конструкции и технических
условий на изготовление, эксплуатацию, а также определение программы выпуска и производственных условий цеха (состав оборудования), где будет обрабатываться деталь. Выбор исходной заготовки (прокат, литьё, поковка и др.) оценивается её себестоимостью, качеством и минимальными затратами на обработку. План обработки детали – это последовательность обработки различных поверхностей детали с установлением метода обработки (точение, фрезерование и т. д.). При выборе типа-размера станков исходят из операций обработки, габаритов заготовки, обеспечения необходимой точности и шероховатости. Установление режимов резания основывается: – на данных об изготавливаемой детали (чертёж и технические условия) и заготовке; – роде материала заготовки, его характеристике; – форме, размерах заготовки и допусках на обработку; – точности и качестве обработки детали; – паспортах станков. Профессия и разряд рабочего устанавливается по тарифно-квали­фи­кационным справочникам.

Восстановление деталей нанесением гальванических покрытий применяется для компенсации износа рабочих поверхностей деталей, при нанесении защитно – декоративных и антикоррозионных покрытий. Сущность процесса заключается в следующем. Два электрода (положительный – анод, отрицательный - катод) помещают в электролит и пропускают через него постоянный ток. При возникновении разности потенциалов электрически заряженные ионы начинают двигаться в определенном направлении: к катоду движутся положительные ионы (катионы), к аноду – анионы (отрицательные ионы). На катоде разряжаются положительные ионы, вследствие этого выделяется металл и водород. На аноде происходит разряд отрицательных ионов, при этом выделяется кислород и кислотный остаток.

При гальваническом покрытии катодом является деталь, на которую производят покрытие, а анодом – металлическая пластина. Различают растворимые и нерастворимые аноды. Растворимые аноды изготавливают из металла, который осаждается на деталь, нерастворимые – из свинца. При этом для пополнения электролита ионами металла в электролит добавляют вещества, содержащие ионы осаждаемого металла.

Основными видами термической обработки являются:
Отжиг, Нормализация, Отпуск, Старение, Закалка

Отжиг заключается в нагреве сталей до температур выше фазового превращения с последующей выдержкой и медленным охлаждением сплава вместе с печью. В результате отжига получают структуру перлит с ферритом или цементитом, и сталь приобретает высокую пластичность и низкую твёрдость.

Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат, заготовки из углеродистой и легированной стали. Различают следующие виды отжига: неполный, полный, низкотемпературный, диффузионный и рекристализационный.

Если после нагрева охлаждение происходит не вместе с печью, а на воздухе, то такую операцию называют нормализацией. Нормализация – нагрев стали выше критической А3, выдержка при этой tОС и последующее охлаждение на спокойном воздухе. Применяют для улучшения механических свойств низко- и среднеуглеродистых сталей, снятия внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости (уменьшения твердости). Получаемая структура после нормализации – мелкопластинчатая перлитного класса (перлит, сорбит, троостит).

Для низкоуглеродистых сталей структура и свойства после отжига и нормализации ничем не отличаются. При этом операция нормализации дешевле отжига. По этой причине для низкоуглеродистых сталей рациональней проводит нормализацию. Отличия в структуре появляются с повышением содержания углерода.

Закалка – нагрев стали до температур выше фазовых превращений с последующим быстрым охлаждением со скоростью выше критической. Цель закалки – придать стали большую твердость. Применяют для получения однородной структуры и требуемых свойств. По способу нагрева различают закалку: после сквозного (объемного) нагрева; после поверхностного нагрева ТВЧ, контактного нагрева, нагрева в электролитах, газовым пламенем с последующим быстрым охлаждением. Поверхностная закалка обеспечивает получение высокой поверхностной твердости на глубину до 4 ¸ 5мм.
После закалки сталь приобретает неравновесную метастабильную структуру и обладает высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и повышенной хрупкостью. Закалка не является окончательным видом термической обработки.

Для устранения избыточных напряжений и повышенной хрупкости сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.

Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже фазовых превращений с последующим охлаждением. Отпуск – заключительная операция термообработки после закалки. Выполняют для стабилизации структуры стали, снижения внутренних напряжений, повышения ее вязкости и некоторого снижения твердости. В результате отпуска структура стали переходит к более равновесному состоянию, твердость снижается, апластичность повышается. С увеличением температуры отпуска повышаются пластические свойства и снижается прочность стали. Улучшение – закалка сталей с последующим высоким отпуском.

Старение – выдержка деталей из стали при повышенной t^оС (не выше 200^оС в течение 10-15ч). Сопровождается изменением физических и механических свойств стали. Самопроизвольный отпуск закаленных сталей при незначительном нагреве или без него, наблюдающийся с течением времени называют старением.