Разработка технологического процесса термической обработки детали

Разработка технологического процесса термической обработки детали

Содержание

1) Чертёж детали 3

2) Исходные данные 4

3) Характеристика детали 4

4) Анализ условий работы 4

5) Характеристика заданной марки стали 4

6) Выбор вида термической обработки 5

7) Выбор последовательности всех операций термической обработки 6

8) Назначение режимов окончательной термической обработки 6

9) Выбор оборудования 6

10) Технологическая (операционная) карта 6

11) Разработка мероприятий по безопасности жизнедеятельности 7

12) Список использованной литературы 7

2) Исходные данные.

Наименование детали – вал первичной коробки передач;

Марка стали – 25ХГМ;

Твёрдость HRC 60…64;

Тип производства – массовое.

3) Характеристика детали.

Вал первичной коробки передач представляет собой поверхность, составленную из цилиндров различного диаметра. Имеющий фаски по обеим торцевым поверхностям, шлицы. Выполнен в виде блока ведущих шестерён, которые находятся в постоянном зацеплении с ведомыми шестернями всех передач переднего хода.

4) Анализ условий работы.

Вал первичной коробки передач расположен внутри картера коробки передач. При замене требуется разборка узла. Первичный вал – деталь ответственная. Вал постоянно вращается. В процессе эксплуатации деталь подвергается напряжению кручения, трения скольжения с переменной нагрузкой и ограниченной смазкой. Предполагаемые повреждения – усталостные изломы, изнашивание и трещины. Зубья не должны иметь сколов, забоин. Шлицы и канавки вала не должны иметь вмятин, задиров, чтобы обеспечить безлюфтовую посадку ступиц синхронизатора. Поэтому материал вала должен быть твердым, износостойким, выдерживать большие контактные нагрузки и обладать высокой контактной выносливостью. Обеспечить такие требования может легированная сталь с содержанием углерода (0,15-0,25)%С, после термической обработки на максимальную твёрдость HRC60…65.

5) Характеристика заданной марки стали.

Сталь 25ХГМ можно классифицировать по следующим признакам:

- по назначению - конструкционная (машиностроительная) цементируемая (нитроцементируемая);

- по химическому составу – легированная;

- по содержания углерода – низкоуглеродистая;

- по степени раскисления – спокойная.

Критические и мартенситные точки:

АС1 = 770 `С

Аr1 = 665 `C

АСm = 825 `C

Аrcm = 740 `C

АС3 = 860 `C

Химический состав стали 25ХГМ в % по ГОСТ 4543-71:

Механические свойства стали 25ХГМ в состоянии поставки: твёрдость в горячекатаном состоянии – НВ2050…2150.

6) Выбор вида термической обработки.

Сталь 25ХГМ поставляется заказчику в горячекатаном состоянии. После прокатки сталь охлаждают на воздухе. Структура – мелкозернистый перлит и феррит. Твёрдость – НВ2050…2150. Механическая обработка резаньем стали такой структуры и твёрдостью очень затруднена. С целью улучшения обрабатываемости и подготовки структуры к окончательной термической обработке сталь подвергают предварительной термической обработке.

6.1) Предварительная термическая обработка:

Способ предварительной термической обработки выбирается в зависимости от марки стали. Для заготовки из стали 25ХГМ выбираем изотермический отжиг. Отжиг состоит в нагреве до определённой температуры с последующей выдержкой и медленным охлаждением в печи для получения равновесной, менее твёрдой структуры, свободной от остаточных напряжений.

Температура нагрева для отжига рассчитывается по формуле:

tn = АС3+(30…50)`C = 860 + (30…50)`С = 890…910`C

Отжиг производится в следующей последовательности:

1) Нагрев до температуры 890…910`C;

2) Сравнительно быстрое охлаждение до 615…635`C;

3) Выдержка. Время изотермической выдержки определяем по справочнику. Для каждой стали свой график изотермического процесса ;

4) Охлаждение на воздухе.

6.2) Окончательная термическая обработка:

Операция окончательной термической обработки выбираются в зависимости от технических требований к заданной детали. Так как по техническим требованиям необходима высокая твёрдость и контактная выносливость, выбираем, с учётом марки стали следующие операции: цементация, закалка в масле и низкий отпуск. Цементацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стальных деталей углеродом.

7) Выбор последовательности всех операций термической обработки.

Назначаем последовательности всех операций изготовления вала первичной коробки передач (от проката до готового изделия). Последовательность операций изображается графически с указанием номера операции в общем техническом процессе изготовления детали (см. рис. 7.1).

8) Назначение режимов окончательной термической обработки.

1) Температура нагрева рассчитаем по формуле:

tn = АС3+(30…50)`C = 860 + (30…50)`С = 890…910`C

2) Время выдержки. Учитывая, что при газовой цементации цементированный слой толщиной 1 мм образуется за 6 - 7 часов, примем время выдержки равное 10 – 12 часам.

3)В качестве закаливающей среды выбираем масло трансформаторное, температурой 170`C.

4) Температура нагрева при отпуске: tн =180`C

5) Продолжение отпуска: 1,5-2 часа.

Окончательная структура после термической обработки – мартенсит отпуска с включениями глобулярных карбидов, сердцевина – сорбит, тростит.

Механические свойства 25ХГМ после термической обработки:

Твёрдость поверхности – HRC58…63, сердцевины – HRC35…45.

sв = 1080МПа; sт = 1080МПа; d=10%; KCU=78 Дж/см

9) Выбор оборудования.

Выбор оборудования производим в соответствии с назначенными видами и рассчитанными видами термической обработки.

Выбираем:

Для цементации - шахтная печь для газовой цементации СШЦ – 3.4/10. Диаметр 300 мм, высота 600 мм, максимальная температура 1050 `C, мощность 20 КВт.

Для отпуска - отпускной конвейерный электропечной агрегат с защитной атмосферой СКО-20.155.04/3 Максимальная температура нагрева 300`C, мощность 350КВт, площадь пода 2*1,5м.

Для отжига – закалочная печь с защитной атмосферой.

10) Технологическая (операционная) карта.

Технологическая карта приведена в конце работы.

11) Разработка мероприятий по безопасности жизнедеятельности.

1) При работе с использованием печей с контролируемой атмосферой регулярно проверить газоплотность печей.

2) При закалке изделий в масляных баках не допускать выброса и загорания масла.

3) Не открывать щитки управления механизмами печей без их обесточивания.

4) Пред началом работы проверить исправность вентиляции.

12) Список использованной литературы:

1) Седов Ю.Е., Адаскин А.М. Справочник молодого термиста. – М.: Высшая школа, 1986. – 239 с.

2) Солнцев Ю.П., Веселов В.А., Демянцевич В.П. и др. Металловедение и технология металлов. – М.: Металлургия, 1988. – 512 с.

3) Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.