4. Составление маршрутной технологии изделия
В маршрутной технологии указывается движение изделия по цехам, начиная от склада металлопродукции, поступающей с металлургических заводов и кончая складом готовой продукции. Технологические процессы изготовления детали делятся на заготовительные, формообразующие и операции механической и термической обработки.
Для примера приводим маршрутную технологию изготовления шестерни.
Заготовительный цех – изготовление заготовки путем механической или газопламенной резки круглого проката необходимого диаметра.
Кузнечный цех – нагрев заготовок и формообразование поковки путем свободной ковки или штамповки.
Термический цех (термическое отделение кузнечного цеха) – предварительная термическая обработка поковки - отжиг.
Механический цех – обточка заготовки, нарезание зубьев, шлицев и т. п.
Термически и цех – термообработка шестерни – основная (закалка и высокий отпуск) и дополнительная поверхностная закалка зубьев с нагревом ТВЧ, шлифование.
Контроль качества детали.
В зависимости от вида и типа детали маршрутная технология может быть иной. Студент обязан разработать эту технологию и подробно описать все процессы, уделив особое внимание процессам термической обработки.
5. Термическая обработка стали
Операции термической обработки устанавливается в зависимости от того, какими свойствами должно обладать изделие. При разработке режима термической обработки следует учитывать химический состав стали, исходную структуру и структуру, которую надо получить после термической обработки.
Кроме того, следует учесть теплопроводность, прокаливаемость и предрасположение стали к образованию внутренних напряжений и трещин; форму изделия, необходимого получения поверхности определенного качества (безокислительный нагрев), сохранение первоначальных размеров и некоторые другие факторы.
Температура нагрева устанавливается с учетом критических точек стали и назначенного вида термообработки. Основная задача нагрева стали при термической обработке со сквозным прогревом деталей (отжиг, нормализация, закалка) – перевод исходной структуры в аустенит и получение возможно мелкого зерна. Чем больше скорость нагрева, тем мельче можно получить зерно.
Температура отжига, нормализации и закалки большинства конструкционных и инструментальных сталей устанавливается несколько выше АСЗ (доэвтектоидные стали) или АС1 (заэвтектоидные стали). Для многих высоколегированных сталей температура нагрева под закалку значительно превышает точки АС1 и АСЗ. и определяется температурой растворения карбидов в аустените и получения нужной степени легированности γ-раствора. Это повышение температуры не сопровождается перегревом, так как нерастворенные карбиды тормозят рост зерна аустенита.
Продолжительность нагрева и выдержки зависит от температуры нагрева, степени легирования стали, конфигурации изделий, мощности и типа печи, величины садки, способа укладки изделий и некоторых других факторов. Для практического определения продолжительности нагрева стальных изделий сложной формы при всестороннем нагреве можно использовать формулу, предложенную Е. А. Смольниковым:
где τобщ – общее время нагрева и выдержки, мин;
К1 – коэффициент, зависящий от состава и физических свойств стали (табл. 3);
– характеристический
размер, представляющий отношение объема
нагреваемого тела к его поверхности
(табл. 4);
τи.в
– продолжительность изотермической
выдержки, принимая 1/5 от времени нагрева
(
).
Таблица 3
Т нагрева, ºС |
К1, мин/см |
Т нагрева, ºС |
К1, мин/см |
Т нагрева, ºС |
К1, мин/см |
|
Углеродистые и легированные стали (45, 40Х, У10, ХГР и др.) |
Высокохромистые и среднелегированные стали (Х12М, 50ХВСГ, Х6ВФ) |
Быстрорежущие стали (Р6М5, Р9, Р18, Р12Ф2) |
||||
800 |
12,5 |
1000 |
8,0 |
1200 |
5,4 |
|
850 |
11,3 |
1050 |
7,4 |
1220 |
5,1 |
|
870 |
10,8 |
1100 |
6,7 |
1240 |
4,9 |
|
900 |
10,0 |
1150 |
6,0 |
1275 |
4,4 |
|
950 |
8,8 |
|
|
|
|
|
Формулы для определения V/F и КФ приведены в табл. 4.
Таблица 4
Форма тела |
V/F |
КФ |
Шар |
D/6 |
1 |
Куб |
D/6 |
1,4 |
Длинный сплошной цилиндр |
D·H/4H+2D |
1+0,2·DH |
Прямая призма с основанием в виде любых правильных многогранников |
D·H/4H+2D |
1+0,2·D/H+1/(N+1) |
Полый цилиндр (кольцо) |
(D-d)·H/4H+2(D-d) |
1+0,2·H/D-d |
Пластина (параллелепипед) |
ABC/2(AB+AC+BC) |
1+0,2(CB+C/A) |
Примечание: D – диаметр (вписанного круга), см; d – внутренний диаметр, см; А, В, С – габаритные размеры, см; N – число граней; Н – толщина (высота) изделия, см.