Разработка технологического процесса термической обработки детали (стрельчатая лапа)

 

2.3 Последовательность операции предварительной и окончательной термообработки деталей.

Термическая обработка  – это технологический процесс тепловой обработки изделий из металлов и сплавов с целью изменения их структуры, механических, физических и химических свойств.

Предварительная термическая  обработка применяется для исправления  структуры и получения однородных механических свойств по всему сечению детали. Она улучшает технологические свойства, обеспечивает оптимальную обрабатываемость при механической обработке.

                                

                                      Рис.2.2. Микроструктура стали 65Г перед закалкой.

 

 Для стрельчатой  лапы, подвергаемого последующей цементации оптимальная для получения обрабатываемости структура представляет собой зёрна пластинчатого перлита и хорошо дифференцированного феррита и определённым соотношением твёрдости этих составляющих. Оптимальная твёрдость феррита: 1400—1200 МПа, твёрдость перлита не должна превышать 3000 МПа по Бринеллю.

Для получения таких  параметров рекомендуется в качестве предварительной термической обработки  проводить изотермический отжиг.

В случае изотермического отжига сталь нагревают на 30—50 С выше точки Ас3 (Ас3= 760 С) и сравнительно быстро охлаждают (на воздухе или переносят в другую печь) до температуры лежащей ниже А - 700 С (обычно на 100-150 С) в зависимости от характера изотермической кривой распада аустенита.

 

2.4 Режим операций предварительной и окончательной термообработки детали.

Последовательность операций стрельчатой лапы , изготовленного из стали 65г:

    Штамповка - нормализация -  объёмная закалка -  отпуск средний - механическая обработка;

Штамповка позволяет получить хорошую макроструктуру обрабатываемой детали – благодаря штамповке волокна не перерезаются и проходят равномерно которые повышают прочность детали. Далее после штамповки проводят нормализацию.

Термическая операция, при  которой сталь нагревают до температуры  равной на 30 - 50 ⁰С выше верхней критической точке Ас₃ и Асm, затем выдерживают при этой температуре и охлаждают на спокойном воздухе, называется нормализацией. При нормализации уменьшаются внутренние напряжения, происходит перекристаллизация стали, измельчает крупнозернистую структуру металла.

Объемная закалка позволяет произвести необходимые изменения всей структуры изделия, поскольку происходит нагрев не только верхних, но и глубинных слоев заготовки. Это довольно сложная процедура, в результате которой получается деталь высокого качества с заданными характеристиками.

Объемная закалка применяется  для углеродистых конструкционных и инструментальных сталей при пониженных требованиях к механическим свойствам сердцевины и для легированных сталей при повышенных требованиях как наиболее простая и наименее трудоемкая термообработка.

 После нагрева и выдержки изделие охлаждают в различных средах. При несквозной прокаливаемости микроструктура внутренних слоев изделие представляется троостит. Сталь со структурой троостита обладает повышенной твердостью (НВ 330 - 400), достаточной прочностью, умеренной вязкостью и пластичностью.

Средний отпуск производят при температуре 400-500°С. Ускоряются диффузионные процессы, происходит выделение избыточных атомов углерода в виде цементита, т.е. мартенситраспадается на феррито-цементитную смесь. После среднего отпуска структура состоит из равновесного феррита и дисперсных включений цементита, такая структура называется зернистый троостит отпуска. HRC 40-45, высокие пределы упругости и выносливости. Обычно для пружинно-рессорных сталей. Последней операцией после отпуска проводят чистовую обработку точением, фрезерованием, шлифованием и др.

Пружинно-рессорные стали  должны иметь особые свойства в связи  с условиями работы пружин(цилиндрических, плоских) и рессор. Пружины и рессоры служат для смягчения толчков и ударов, действующих на конструкции в процессе работы, и поэтому основным требованием, предъявляемым к пружинно-рессорным сталям, являются высокий предел упругости и выносливости. Этим условиям удовлетворяют углеродистые стали и стали, легированные такими элементами, которые повышают предел упругости. Такими элементами являются Si, Мn, Cr, V, W. Специфическим в термической обработке рессорных листов и пружин является применение после закалки отпуска при температуре 400-500⁰С (в зависимости от стали). Это необходимо для получения наиболее высокого предела упругости, величина которого при более низкой или более высокой температуре отпуска получается недостаточной. Отпуск при температуре 400-500⁰С дает отношение σ_уп/σ_в приблизительно равное 0,8.

 

Рис. 2.3. Схема микроструктуры стали 65Г

а) после отжига

 б) после объёмной закалки и среднего отпуска.

 

 

 

Микроструктура  после окончательной термической  обработки:

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Рис.2.4.Микроструктура   закаленной   углеродистой   стали   после

отпуска.

 

Механические  свойства стали после термической  обработки: 

 

- Твердость повышается  до HRC 42-49;

- Предельная прочность  (σ_в) равна 620 Н/мм²;

- Ударная вязкость (KCU) равна 42 Дж/см²;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Курсовая работа основана на конкретном материале и содержит разработку решений конкретных технологических  задач.

При работе над темой  были осуществлены поиск и аналитический  обзор источников информации. Структура  базы источников: научно-техническая и техническая литература, справочная литература, научно-методическая литература.

          Курсовая работа состоит из  обзора источников информации  стрельчатой лапы культиватора  и   разработка технологического  процесса термической обработки  детали.

        В обзоре источников информации стрельчатой лапы при работе с источниками особое внимание было уделено рассмотрению стрельчатой лапы, а так же были определены области их применения.

В работу включены сведения о стали использованная в изготовлении стрельчатой лапы.

В результате осмысления отобранного материала осознана суть практической проблемы и обобщены основные концепции, существующие в  данной области деятельности человека.

В разработке технологического процесса термической обработки  детали описаны:

-виды заготовки и ее конструирование;

-расшифровка марки  стали;

-анализы влияния углерода  и легирующих элементов стали  на технологию ее термообработки  и полученные результаты;

-последовательности  операции предварительной и окончательной  термообработки деталей;

-режимы операций предварительной  и окончательной термообработки

деталей;

-план обработки детали.

В работе приведены графические  материалы и таблицы, которые  придают излагаемому материалу  большую наглядность и доказательность.

Все поставленные задачи решены и цель достигнута.

 

 

 

 

Литература

1.Машиностроение. Энциклопедия.  Т. 1 - 4 / Под редакцией академика  РАН К.С. Колесникова/. – Москва  “Машиностроение .- 1995.

2.Р.С. Соколов Химическая  технология.- М.: Владос, 2000.

3.машиностроение. Энциклопедия. –М.: машиностроение. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлы, материалы. -2001 г, 880с.

4.С.Н. Колесов, И.С.  Колесов.  Материаловедение и  технология конструкционных материалов. М.:- Высшая школа., 2004. - 518 с.

5.«Технология конструкционных  материалов»: учебник/ Под ред. О.С. Комарова. – Минск: Новое знание, 2005 г. -560с. Ил.

6.Технология конструкционных  материалов /Под общей редакцией  заслуж. деят. науки и техники  Р.Ф. д-ра техн. наук , проф. А.М.  Дальского/. – М.: Машиностроение 2004. – 505 с.

7.Пожидаева С.П. Технология материалов: Учебное пособие для студентов педагогических вузов для специальности технология и предпринимательство.: Бирск.: 2005.

8.машиностроение. Энциклопедия. –М.: машиностроение. Стандартизация и сертификация в машиностроении. т.1-5 – 2002 г. -672с.

9.машиностроение. Энциклопедия. –М.: машиностроение. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлы, материалы. -2001 г, 880с.

10.машиностроение. Энциклопедия». –М.: машиностроение. III-3 Технология изготовления деталей машин. -2002 г. -840с.

11.Пожидаева С.П. Основы производства: Материаловедение и производство металлов: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведения/ С.П. Пожидаева. – 12.М.: Издательский центр «Академия, 2010. – 192 с.

Пожидаева С.П. Курсовые и выпускные квалификационные работы : учебное пособие для студентов высш. учеб. заведений переработанное и дополненное/ С.П. Пожидаева. - : Бирск., Бирская гос. соц.-пед. акад.,: 2009. –64 с.