2020-10-10
1201
| Сечение поперечное (диаметр детали), мм | Продолжительность, мин | ||||
| Печи электрические | Печи газовые | Соляные ванны (жидкая среда) | |||
| Нагрев и выдержка | Нагрев | Выдержка | Нагрев | Выдержка | |
| 25 | 1,0 на 1 мм сечения | 20 | 5 | 7 | 3 |
| 50 | 40 | 10 | 17 | 8 | |
| 100 | 80 | 20 | 33 | 17 | |
| 150 | 120 | 30 | 50 | 25 | |
| 200 | 160 | 40 | 65 | 35 | |
Температура отпуска закаленных деталей определяется в зависимости от заданного в условиях задачи численного значения предела текучести и ударной вязкости (относительного удлинения) по приводимым в справочниках графическим (рис. 1) или табличным данным. Время отпуска принимается 45…60 мин.
Температуру отпуска определяем, исходя из условия обеспечения предела текучести не ниже 700 МПа и КСU не менее 0,5 МДж/м2. Для стали 40Х имеем температуру отпуска 600 0С, время отпуска принимаем 45 мин, охлаждение в масле для предотвращения отпускной хрупкости II рода.
В качестве нагревательных устройств в условиях серийного производства в соответствии с данными табл. 14 принимаем следующие устройства.
|
|
|
Закалка: камерная печь серии СНО с электрическим нагревом типа СНО-4 . 8 . 2,5/10.
Отпуск: шахтная печь серии ПН с электронагревом типа ПН-32.
Ответ: Принимаем следующие режимы термической обработки. Закалка: температура нагрева 812…832 0С, время выдержки 30 мин, охлаждение в минеральном масле. Отпуск: температура нагрева 600 0С, время нагрева и выдержки 45 мин, охлаждение в масле.
Принимаем следующие нагревательные устройства:
Закалка: камерная печь типа СНО-4 . 8 . 2,5/10.
Отпуск: шахтная печь типа ПН-32.
Далее оформляется маршрутная карта обработки (рис. 2). В связи со сложностью оформления карт по стандартам Единой системы технологической документации (ЕСТД) при выполнении заданий по проектированию технологии в данном комплексе учебно-методических материалов принят упрощенный учебный вариант оформления маршрутной карты. Правила построчной записи информации в карты соответствуют требованиям ЕСТД.
Для студентов групп ММ специальности «Материаловедение в машиностроении» выполнение и оформление документов на технологические процессы термической обработки должно выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1405-86. ЕСТД.
| Разраб. | А. Кузнецов | НГТУ |
| ||
| Согл. | |||||
| Утв. | Е.Г.Терещенко | Рычаг | |||
| Н. контр. | |||||
| М 01 | Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 | Диаметр 30 мм s0,2 = 700 МПа КСU = 0,5 МДж/м2 | |||
| М 02 |
| ||||
| А 03 | Закалка | ||||
| Б 04 | Электропечь СНО-4 × 8 × 2,5/10 | ||||
| О 05 | Закалить деталь | ||||
| Т 06 | Поддон | ||||
| 07 |
| ||||
| А 08 | Отпуск | ||||
| Б 09 | Электропечь ПН-32 | ||||
| О 10 | Отпустить деталь | ||||
| Т 11 | Корзинка, подвеска | ||||
| 12 |
| ||||
| 13 |
| ||||
| 14 |
| ||||
| 15 |
| ||||
| МК |
| ||||
Рис. 2. Маршрутная карта термической обработки (пример)
|
|
|
Пример 2. Обеспечить поверхностное упрочнение на глубину 0,4 мм вала диаметром 30 мм. Твердость поверхностного слоя HRC 60, предел текучести сердцевины не ниже 900 МПа.
Решение. В соответствии с заданными техническими требованиями принимаем по данным табл. 18 в качестве способа упрочнения нитроцементацию, закалку и низкий отпуск; марка стали 35Х. В этом случае по справочным данным обеспечивается при диаметре детали до 30 мм предел текучести сердцевины 930 МПа, твердость поверхностного слоя HRC 58...64, глубина упрочняемого слоя 0,2…0,8 мм. Эти данные соответствуют техническим требованиям в условиях задания.
Ответ. Принимаем для поверхностного упрочнения детали нитро-цементацию с закалкой и низким отпуском. Выбираем марку стали 35Х ГОСТ 4543-71.
Пример 3. Назначить режим азотирования детали диаметром 30 мм из стали 38Х2МЮА на глубину 0,6 мм с HV 950. Выбрать нагревательное устройство для проведения азотирования.
Решение. В соответствии с рекомендациями по азотированию принимаем следующий ступенчатый режим азотирования: 500...520 0C, 12 часов, а затем 550…570 0С, 42 часа (степень диссоциации аммиака 20…40 % и 50…60%).
По табл. 14 принимаем для азотирования шахтную электрическую печь США – 6 . 6/7.
Ответ. Принимаем ступенчатый режим азотирования: 500…520 °С, 12 ч и 550…570°С 42 ч.
Принимаем следующее нагревательное устройство: шахтная печь типа США – 6 . 6/7.
Пример 4. Назначить режим цементации на глубину 1,5 мм зубчатых колес диаметром 70 мм для коробки передач автомобиля; сталь 25ХГТ. Выбрать оборудование для проведения цементации.
Решение. В соответствии с рекомендациями по газовой цементации принимаем следующий режим: температура нагрева 920 0С, время цементации 8 часов, науглероживающая среда: керосин (40 капель/мин).
В качестве нагревательного устройства принимаем шахтную печь Ц–105 Б. (табл. 14).
Ответ. Принимаем режим цементации: температура нагрева 920 0С, время 8 часов и нагревательное устройство: шахтная печь Ц–105 Б с подачей керосина.
Далее оформляется маршрутная карта обработки.
Варианты для практических занятий
Задача №1.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для изготовления валов диаметром 50 мм редуктора. По расчету сталь должна иметь предел прочности при растяжении не ниже 800 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2.
Задача №2.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала двигателя. Вал должен иметь предел прочности при растяжении не ниже 700 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м2 . Диаметр вала:
а) 35 мм; б) 50 мм; в) 120 мм.
Задача №3.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала диаметром 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть не ниже 800 МПа, ударная вязкость не ниже 0,8 МДж/м2.
Задача №4.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для шатунов с поперечным сечением стержня 40 мм двигателя внутреннего сгорания. Сталь должна иметь предел прочности при растяжении не ниже 900 МПа, ударную вязкость не ниже 0,9 МДж/м2.
Задача №5.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для изготовления коленчатых валов с диаметром шейки 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть не ниже 750 МПа, ударная вязкость не ниже 0,8 МДж/м2.
Задача №6.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала тяжелонагруженного прицепа. Вал должен иметь предел прочности не ниже 700 МПа, ударную вязкость не ниже 0,8 МДж/м2 .
Диаметр вала: а) 40 мм; б) 75 мм; в) 150 мм.
Задача №7.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для зубчатых колес редуктора диаметром 50 мм. Твердость поверхности зубьев должна быть не ниже HRC 58 … 60, толщина поверхностного твердого слоя 0,7 … 0,9 мм.
|
|
|
Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 800 МПа.
Задача №8.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для стаканов цилиндров мощных дизельных двигателей, которые должны обладать повышенной износостойкостью поверхностного слоя (HV 1000 … 1050); толщина поверхностного твердого слоя 0,30 … 0,35 мм; предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 750 МПа.
Задача №9.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки поршневых пальцев диаметром 50 мм автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Поршневые пальцы должны иметь высокую износостойкость поверхности (HRC 58 … 60), толщину поверхностного твердого слоя 1,5 … 1,8 мм. Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 600 МПа.
Задача №10.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для зубчатых колес редуктора диаметром 30 мм. Твердость поверхности зубьев должна быть HRC 58 … 60; толщина поверхностного твердого слоя 0,30 … 0,35 мм. Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 700 МПа.
Задача №11.
Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для поршневого пальца диаметром 15 мм двигателя мотоцикла. Поршневые пальцы должны иметь высокую износостойкость поверхности (HRC 58 … 60) и предел текучести в сердцевине не ниже 650 МПа. Толщина поверхностного твердого слоя 1,5 … 1,6 мм.
Задача №12.
Выбрать марку стали, вид и режим термическойобработки для зубчатых колес диаметром 60 мм коробки перемены передач. Твердость поверхности зубьев должна быть не ниже HRC 58; толщина поверхностного твердого слоя 0,6 … 0,8 мм. Предел текучести в сердцевине должен быть не ниже 600 МПа.
Контрольные вопросы
1. Проектирование и состав технологического проекта.
2. Расчёт годовой программы выпуска изделий.
3. Технические условия.
4. Типы машиностроительного производства.
5. Требования к материалам машиностроения.
6. Типовая упрочняющая термическая обработка деталей машин из конструкционных сталей.
|
|
|
7. Определение температурно-временных режимов объёмного упроч-нения деталей машин.
8. Разновидности упрочнения поверхностных слоев деталей машин.
9. Принципы выбора вида поверхностного упрочнения деталей машин.
10. Нагревательные устройства для разных типов машиностроительного производства.
11. Классификация конструкционных сталей по степени загруженности деталей машин.
12. Газовая цементации деталей машин.
13. Термическая обработка цементованных деталей машин.
14. Разновидности термической обработки алюминиевых сплавов.
15. Маршрутная карта МК и операционная карта ОК для описания технологического процесса.
16. Понятие продукции по международному стандарту ИСО 8402-86.
17. Понятие сертификации продукции.
18. Понятие сертификации системы обеспечения качества продукции по международным стандартам.
19. Стадии жизненного цикла продукции.
20. Этапы «петли качества»продукции.
21. Понятие «сооружения» и «здания».
22. Конструктивные элементы зданий.
23. Характеристики промышленных зданий.
24. Оборудование промышленных зданий.
25. Оборудование промышленных участков.
26. Планировочный чертёж (планировка) цеха.
27. Опасные и вредные производственные факторы.
28. Требования в безопасности технологических процессов.
29. Требования в отношении пожарной безопасности.
30. Мероприятия по защите атмосферного воздуха и водного бассейна.
Заключение
Комплекс учебно- методических материалов состоит из опорного конспекта лекций, практических занятий, контрольных вопросов. На основе многолетнего опыта преподавания вопросов технического проектирования термической обработки изделий машиностроения в Нижегородском университете им. Р.Е. Алексеева рассмотрены в комплексе проектирования сведения о конструкции и оборудования промышленных зданий, планировки оборудования, безопасность и экологичность производства. Изложения сопровождается значительным количеством примеров, что способствует лучшему усвоению вопросов, рассматриваемых в учебно-методический материалах.
Предлагаемые материалы подготовлены в связи с тем, что по данным составителей за последние двадцать лет учебные пособия по проектированию технологических процессов термической обработки, конструкции и оборудования промышленных зданий не издавались. Предлагаемое издание позволяет в некоторой мере заполнить образовавшуюся «нишу» и должно, способствовать улучшению технологической подготовки специалистов технического университета.
Глоссарий
| Азотирование- | процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стальных изделий азотом при их нагреве в аммиаке; |
| Закалка поверхностная с индукционным нагревом | закалка поверхностных слоев стальных деталей на задан-ную толщину с использованием индукционного нагрева токами высокой частности, получаемыми от генератора; |
| Закалка полная- | термическая обработка изделий из конструкционных сталей, состоящая из нагрева выше температуры фазового превращения Ас3 на 30...50 0С, выдержки и быстрого охлаждения со скоростью выше критической скорости закалки для данной стали; |
| Здания- | надземные сооружения, необходимые для различных видов деятельности; |
| Качество- | совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности (международный стандарт ИСО 8402-86); |
| Нитроцементация- | процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стальных изделий одновременно азотом и углеродом при их нагреве до температуры 840...860 0С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака; |
| Отпуск закаленных изделий- | нагрев закаленного стального изделия ниже температуры равновесного фазового превращения Ас1, выдержка и охлаждение с заданной скоростью; |
| Продукция или услуга- | 1- результат деятельности или процессов;материальная продукция;нематериальная продукция;2- деятельность или процесс (такие, как предоставление услуг или выполнение производственного процессса)(международ-ный стандарт ИСО 8402-86); |
| Проектирование- | процесс создания проекта; |
| Сертификация продукции- | комплекс процедур, устанавливающих и удостоверяющих посредством особого документа, называемого сертификатом, факт соответствий продукции предъ-являемым к ней требованиям определенных стандартов или технических условий; |
| Сертификация системы обеспечения качества продукции предприятия- | процедура установления её соответствиям требованиям серии международных стандартов ИСО900- ИСО 9004, а так же подтверждение возможностей предприятия выпускать продукцию стабильного качества в соответствии с установленными определенными показа-телями; |
| Сооружения- | все, что построено человеком для нужд общества (жилье дома, промышленные корпуса, вокзалы, мосты и т.д.); |
| Термическая обработка- | процесс обработки технических материалов и изделий из них путем теплого воздействия(нагрева и охлаждения с различными скоростями) с целью изменения их струк-туры и свойств в заданном направлении; |
| Технические условия- | документ, устанавливающий требования, которым должны соответствовать продукция или услуги (между-народный стандарт ИСО 8402-86); |
| Технология- | совокупность методов, способов, приемов получения и обработки материалов в различных областях человечес-кой деятельности; |
| Управление качеством продукции- | методы и деятельность оперативного характера; |
| Цементация- | процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стальных изделий углеродом при их нагреве в науглеро-живающей среде; |
| Чертеж планировочный (планировка)- | показывает в плане все предусмотренное проектом оборудование, включая подъемно-транспортные устрой-ства, рабочие места, проезды, проходы, подземные соружения. |
