Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Коэффициент теплоотдачи а при нагреве или охлаждении (на уровне высоки» температур), когда имеет место теплообмен излучением или излучением совместив С конвекцией — величина, сильно меняющаяся в ходе процесса. В расчетах рекомендуется поступать аналогично изложенному выше — разбивать температурную кривую на ряд участков, усредняя на каждом значение а и принимая в ка* честве начальной температуры участка среднюю по сечению загрузки температуру в конце предыдущего участка. Для оценочных расчетов на рис. 12 [91
...
При охлаждении в среде с постоянной температурой массивной загрузки с одинаковой по сечению начальной температурой /нач для расчетов также используют графики на рис. 11.
...
Пример 2 [7]. Рассчитать время охлаждения стального слитка диаметром 0,4 м, имеющего оавномерную температуру /,,ач=
...
Средние на данном температурном интервале значения теплофизических свойств загрузки: % = 35 Вт/(м-°С), а = 0,067-10"4 м2/с, степень черноты поверхности слитка е = 0,8.
...
Рассчитаем суммарный коэффициент теплоотдачи слитка в начале и в конце охлаждения. Найдем приведенный коэффициент излучения Спр = 5,7-0,8= 4,56 Вт/м2-К4
...
Рис. 12. Средний коэффициент теплоотдачи в печи в зависимости от ее темпердч туры:
...
По графикам на рис. 11, в находим ориентировочно (для малых значений числа Фурье см. графики в [12]) Рч) —■ 0,07, откуда время охлаждения
...
По рис. 11, г (или [12]) определяем температуру центра загрузки, а затем по ней и температуре поверхности 800° С находим среднюю / = 925° С. Второй участок (800—600° С):
...
При охлаждении массивной садки вместе с печью, когда интенсивность теплоотдачи иа ее поверхности снижается во много раз, внутри загрузки температура выравнивается и она остывает как тонкое тело.
...
Нагрев при постоянном тепловом потоке к металлу имеет место, как показано выше, на первом этапе нагрева в садочных печах, а также в проходных печах непрерывного действия. Через некоторое время после начала нагрева, а именно когда Рч) > 0,3 для пластины и Ро > 0,25 для цилиндра, в загрузке устанавливается регулярный режим, характеризуемый постоянной скоростью нагрева и неизменяющимися перепадами температуры внутри загрузки (если не учитывать зависимость ее теплофизических свойств от температуры). Из выражения для числа Фурье время наступления регулярного режима (в с) для пластины можно определить по формуле
...
Пример 3. Определить время двустороннего нагрева в садочной электрической печи стальной плиты толщиной 25 = 0,1 м при постоянном тепловом потоке ц —- 16 250 Вт/м2. Плотность стали 7850 кг/м3, удельная теплоемкость 709
...
Таблица 5. Продолжительность нагрева и выдержки (в мин) в зависимости от сечения детали (для углеродистой стали)
...
Таблица 6- Продолжительность нагрева (в мин) в зависимости от отношения площади поверхности деталей ^ к их объему
...
Рис. 13. График для расчета времени выравнивания температуры при постоянной температуре поверхности загрузки:
...
/ — бесконечная пластина; 2 — призма бесконечной длины с отношением ширины к высоте, равном 2; 3 — призма, ширина которой равна высоте сечения; 4 — цилиндр бесконечной длины; 5 — куб
...
Точность нагрева является одним из важных технологических требований, обеспечивающих качественное проведение процесса термической обработки. Между тем связанная с этим понятием терминология до настоящего времени недостаточно четко установлена, что создает известные трудности во взаимопонимании технологов и проектантов печей, в частности, при совместной работе над техническими требованиями и заданиями на разработку термического оборудования. Приведем некоторые определения, принятые в практике разработки одного из наиболее распространенных видов оборудования для термической обработки — электропечей сопротивления (ОСТ 16.0.682).
...
Под точностью нагрева понимают величину разности между наибольшей и наименьшей температурой в объеме или в сечении загрузки, которая устанавливается при работе печи в определенные моменты периодов нагрева, выдержки и охлаждения. В садочных печах эту разность — перепад температуры — определяют в объеме загрузки, в проходных печах — в сечении. По характеру технологических требований точность нагрева чаще всего задается для периода выдержки.
...
Точность нагрева может быть определена как в пространстве, так и во времени; в первом случае она характеризуется равномерностью, во втором — стабильностью температуры. Равномерность температуры в соответствующих периодах режима нагрева измеряют разностью между наибольшей и наименьшей температурой в загрузке в какой-либо момент времени. Стабильность температуры определяют как величину наибольшего отклонения температуры загрузки, соответствующей каким-либо моментам процесса нагрева, с течением времени.
...
Согласно этим определениям источниками неравномерности температуры нагрева являются такие параметры загрузки и печи как, например, способ размещения деталей в садке, о чем уже было упомянуто выше, уровень температуры печи, определяющий время процесса, распределение температуры в печной камере, а источниками нестабильности температуры — динамические изменения в системе такие, как колебания свойств загрузки, вызванные, например, отклонениями размеров деталей, колебания температурного уровня в печи, связанные с работой приборов контроля и регулирования температуры, изменения скорости транспортировки загрузки в проходной печи непрерывного действия.
...
Для уменьшения перепадов температуры в садке следует выбирать оптимальный способ ее компоновки или, при заданном виде загрузки, наиболее эффективный способ передачи теплоты в нее. Например, при нагреве рулона ленты нередко оказывается рациональным, чтобы нагрев осуществлялся лишь со стороны торцов, а на боковых его поверхностях обеспечивалось отсутствие теплообмена. Компенсация влияния источников неравномерности, присущих конструкции печи, и источников нестабильности, характерных для системы в целом, осуществляется в печах за счет разделения рабочего пространства на тепловые зоны с независимым контролем температуры в них. Прн делении на зоны учитывают их размещение в печи по отношению к загрузке и узлам печной камеры в связи с их функциями по решению указанных задач. Так, в многозонных печах с передачей теплоты преимущественно излучением одни зоны могут быть предназначены, например, для предотвращения подстуживзния загрузки со стороны углов футеровки, где имеются повышенные потери теплоты наружу, или со стороны проемов для загрузочно-разгрузочных операций и т. д., и расположены вблизи этих узлов печи. Другие зоны, с большей мощностью, ориентированы на основные тепловоспринимающие поверхности загрузки и предназначены главным образом для поддержания необходимой интенсивности нагрева и повторяемости режима.
...
Заданная точность нагрева реализуется в печах путем настройки терморегуляторов зон, для чего используют данные, получаемые расчетным путем и в ходе эксплуатации. Равномерности нагрева достигают выбором определенного соотношения между температурами отдельных зон. Для поддержания стабильности температуры вырабатывают соответствующие программы изменения во времени заданий для терморегуляторов.
...
Печи для термической обработки снабжаются различной степени сложности системами управления процессом нагрева, обеспечивающими, в частности, взаимодействие зон в ходе нагрева с целью получения заданной точности. Разработка крупных печных агрегатов и систем управления ими часто включает проведение описанных в начале главы уточненных тепловых расчетов путем математического, в том числе имитационного, моделирования с помощью цифровых ЭВМ.
...
Прн установлении требований по точности нагрева технологу необходимо иметь в виду, что из-за множества неучитываемых, случайных факторов, воздействующих на процесс термической обработки, точность нагрева носит в определенной степени вероятностный характер. Расчеты по определению перепадов температуры, например, в многослойных загрузках, учитывающие случайный характер компоновки загрузок [10], позволяют, в частности, выявить размеры возможного брака обрабатываемых деталей.
...
Разработка и отладка технологических процессов термической обработки является составной частью технологической подготовки производства, заключающейся в проектировании рациональных и прогрессивных способов изготовления отдельных деталей и сборочных единиц, обеспечении прямоточности технологических маршрутов при максимальном использовании оборудования и производственных площадей.
...
В процессе технологической подготовки производства решают задачи планирования всех этапов подготовки к производству нового изделия, отработки изделий на технологичность, собственно технологического проектирования (разработка технологических маршрутов и процессов), нормирования (расчеты трудности операций и материалоемкости деталей) и конструирования (оснастки, специального и вспомогательного оборудования).
...
Технологическая подготовка производства осуществляется на основе системы ГОСТов «Единая система технологической подготовки производства» (ЕСТПП), по которым установлены два вида технологических процессов: единичный — для изготовления изделий одного наименования и типовой —для группы однотипных или разнотипных изделий.
...
По основному назначению технологические процессы подразделяют на рабочие, применяемые для изготовления конкретного изделия в соответствии с требованиями рабочей технической документации, и перспективные, используемые как информационная основа для разработки рабочих технологических процессов при техническом и организационном перевооружении производства.
...
Разработка технологического маршрута осуществляется на основе рабочих чертежей. Рабочий чертеж полиостью прорабатывается конструктором, и только он вправе изменить заданные требования. Однако при конструкторской проработке для повышения технологичности привлекаются службы главного технолога и главного металлурга. На этой стадии технической подготовки согласуются, исходя из требуемой прочности, вид и марка материала, вид термической обработки, задается твердость, радиусы переходов и т. п.
...
Место термической обработки в процессе изготовления отдельных заготовок и деталей устанавливается в межцеховом технологическом маршруте, который, как правило, разрабатывается службой технической подготовки производства отдела главного технолога.
...
В общем плане изготовления деталей операции термической обработки стараются провести перед чистовым, а если это возможно, то лучше перед окончательным этапом механической обработки.
...
Место термической обработки определяется ее целью. В обобщенном виде целью термической обработки являются ликвидация внутренних напряжений в материале деталей, улучшение обрабатываемости материала резанием, повышение механических свойств материала до значений, требуемых техническими
...
условиями на изготовление детали, а также создание специальных свойств путем насыщения поверхности при химико-термической обработке.
...
В зависимости от целей н числа видов термической обработки, которым подвергается одна и та же деталь, она может быть предварительной и окончательной.
...
Непосредственно разработка технологических процессов термической обработки проводится при проектировании внутрицеховых технологических маршрутов.
...
Исходные данные для проектирования. Исходную информацию для разработки технологических процессов подразделяют на базовую, руководящую и справочную. В базовую информацию включают данные, содержащиеся в конструкторской документации на изделие (спецификации конструкторских документов, чертежи детали, технические условия) и плановые задания.
...
Рабочие чертежи и технические условия являются основными документами. По чертежу определяется вид термической обработки, зона обработки, твердость, окончательные размеры, параметры отдельных элементов детали. В технических условиях сформулированы требования к детали, не обозначенные на чертеже.
...
Плановые задания (производственная программа) позволяют определить при проектировании процесса тип производства (массовое, серийное, единичное), глубину проработки технологического процесса, вид оборудования (универсальное, специализированное).
...
Руководящая информация содержит данные, имеющиеся в стандартах всех уровней на технологические процессы и методы управления ими, оборудование и оснастку; в перспективных технологических процессах; производственных инструкциях. Она включает классификаторы заготовок, деталей, технологических процессов термической обработки, технологического оборудования и оснастки, разрядов работ и профессий, а также стандарты на марки материалов на технологическое оборудование, оснастку.
...
Справочная информация включает данные типовых технологических процессов термической обработки деталей и заготовок, прогрессивных методов обработки, содержащихся в каталогах, справочниках технологического оборудования и оснастки, материалах по выбору технологических параметров (температуры и скорости нагрева, времени выдержки, состава газовой атмосферы, расплава солей, технологических свойств охлаждающих сред и т. п,). К справочной литературе относятся методики технико-экономической оценки выбора процессов термической обработки, расчета экономической эффективности и типовые компоновки оборудования участков, цехов и поточных линий термической обработки.
...
* Методика и последовательность проектирования технологических процессов термической обработки. Разработка технологических процессов термической обработки в общем случае включает следующие работы:
...
определение, выбор и заказ новых средств технологического оснащения (в том числе средств контроля и испытания); нормирование процесса;
...
■ К основным (термическим) операциям относятся отжиг разных видов, нормализация, закалка, отпуск, цементация, нитроцементация, азотирование и др.
...
К вспомогательным операциям технологического процесса термической обработки деталей машин относятся операции, выполнение которых не оказывает существенного влияния на изменение механических, физических и структурных свойств деталей (промывка деталей от масла, очистка от окалины, травление, правка).
...
Операция термической обработки подразделяется на технологические переходы, осуществляемые одним рабочим или группой рабочих на определенном оборудовании. Например, операция объемной закалки может иметь переходы: загрузку печи, нагрев, выдержку; охлаждение в воде или масле.
...
Схема процесса алгоритмического проектирования технологических процессов термической обработки представлена на рис. 1
...
Особенности технологических процессов термической обработки, связанные с применением печей, печей-ванн, установок ТВЧ и ТПЧ и заключающиеся в отсутствии контакта между нагреваемой деталью и нагревательными элементами, создают ряд технологических и организационных преимуществ при выполнении процессов термической обработки. В общем виде обработка в условиях объемного бесконтактного воздействия нагревающей (охлаждающей) среды характеризуется возможностью одновременной обработки значительного числа как одноименных, так и разноименных деталей, удобством применения различных приспособлений, простотой ориентации и перемещения деталей в рабочем пространстве, некоторой независимостью конструкции нагревательных элементов оборудования от геометрии и размеров обрабатываемых деталей (достаточно выдерживать только общую ориентацию без строгой фиксации деталей на приспособлениях или поду печей).
...
систематизация и анализ возможных технологических решений по термической обработке объектов каждого классификационного подразделения (класса, группы, типа);
...
проектирование оптимального для данных производственных условий типового процесса термической обработки классификационного подразделения.
...
Эффективная разработка типовых и групповых технологических процессов в современных условиях может быть осуществлена только иа базе конструкторско-технологической классификации [3].
...
Технологический классификатор необходим для решения следующих задач: группирования деталей по конструкторско-технологическому подобию для
...
Кодирование деталей осуществляется буквенно-цифровым кодом. В структуре технологического кода деталей за каждым признаком закрепляется определенная позиция и значность. В классификаторе устанавливается 14-значная структура технологического кода детали, составленного из двух частей: кода классификационных группировок основных признаков (постоянная часть кода) и кода классификационных группировок признаков, определяющих вид детали (переменная часть кода).
...
К основным признакам технологической классификации деталей относятся размерная характеристика, группа материала, вид детали по технологическому процессу.
...
Структура и значность кода, составленного из кодов классификационных группировок основных технологических признаков, имеет следующий вид:
...
Для получения полного конструкторско-технологического кода впереди добавляют код классификационных группировок конструктивных признаков и код организации разработчика.
...
Типовые технологические процессы разрабатывают иа основе анализа множества действующих и возможных технологических процессов для типовых представителей групп изделий.
...
Типизация устраняет многообразие технологических процессов обоснованным сведением их к ограниченному числу типов и является базой для разработки стандартов на типовые технологические процессы.
...
Документация типового технологического процесса термической обработки оформляется в соответствии с требованиями ЕСТД (рис. 3—7).
...
Для разработки типовых процессов термической обработки решающее значение приобретает не число наименований деталей, подвергаемых обработке, а те их характеристики, которые определяют вид обработки и технологические параметры (состав контролируемой атмосферы, толщина слоя, температура обработки, марка стали).
...
При совпадении этих параметров представляется возможным обрабатывать значительное число деталей по одному режиму. В настоящее время на многих заводах применяют типовые процессы. Например, на автомобильных заводах масса большинства деталей колеблется от 0,015 до 10,0 кг, причем основную группу составляют детали массой от 0,6 до 3,5 кг. Для их изготовления в практике применяют сравнительно небольшое число легированных сталей, таких как 18ХГТ, 25ХГТ, ЗОХГТ, 20ХГР, 25ХГР, 12Х2Н4, 12ХНЗА, 20Х2Н4А и др. Многие из этих сталей имеют близкие технологические параметры обработки, поэтому при химико-термической обработке подавляющее большинство автомобильных деталей обрабатывается по типовым технологическим процессам (табл. 1).
...
Применение различных сталей не является препятствием для одновременной обработки. Из-за различия в содержании углерода и легированности скорость получения насыщаемого слоя на деталях из разных марок стали неодинакова.
...
ГаИглавныВй ли™?)™ деталей <сб°Р°чнь1Х единиц) к типовому технологическому процессу термической обработки с нагревом ТВЧ (первый или
...
В то же время по техническим условиям детали обрабатываются на различные глубины. Путем подбора создаются группы деталей, на которых за одно и то же время химико-термической обработки получается одинаковый слой, или за то же время получаются разные слои, но соответствующие требованиям технических условий. Именно поэтому возможна одновременная обработка столь большого числа разноименных деталей в одном и том же оборудовании.
...
В линии химико-термической обработки автомобильного завода без переналадки подвергаются нитроцементации
...
Расчет технологической себестоимости термической обработки с достаточной степенью точности проводят иа основе стоимости пече-часа работы оборудования. Стоимость пече-часа рассчитывают по каждому виду обработки (нормализации, отжигу, закалке, иитроцементации и т. п.), что особенно важно для универсального оборудования, в котором вследствие изменения вида термической обработки происходит значительное изменение часовой производительности.
...
коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, связанные с доставкой оборудования; сгс — коэффициент, учитывающий затраты на фундамент и футеровку; о"м — коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и освоение оборудования.
...

Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Термическая обработка в машиностроении: Справочник