Термическая обработка в машиностроении: Справочник

Листать книгу

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

скачать книгу Термическая обработка в машиностроении: Справочник

щения можно определить длительность переходного процесса в автоматических линиях, объединяющих процессы насыщения и повторную закалку для сталей типа 20ХГНТР или 20Х2Н4А. В табл. 10 внесен также рекомендуемый объем контроля деталей и его основные параметры, необходимые при составлении технологических маршрутов в термических цехах. В каждом конкретном случае они могут быть дополнены параметрами качества насыщения.
...
На практике вначале оценивают полную глубину слоя насыщения (диффузии) или до равномерной структуры сердцевины, или до половины переходной зоны (глубину до первых участков феррита), а затем качество насыщенного слоя (состав, твердость и структуру). Глубину до исходной структуры измеряют как на закаленных, так и на отожженных шлифах (иногда приближенно оценивают и по излому), а глубину до половины переходного слоя только на отожженных шлифах.
...
Для углеродистых и легированных сталей типа ЗОХГТ, 25ХГМ, 20ХН2М, 20ХГНТР, подвергаемых непосредственной закалке после насыщения, существуют разработанные иа отдельных предприятиях шкалы балльности для оценки избыточных карбидов и количества остаточного аустенита в слое. Для сталей типа 18ХНМА, 20Х2Н4А, 20ХНЗА кроме названных шкал на практике используют шкалы балльной оценки качества насыщения до повторной закалки. Сюда можно отнести размер избыточных карбидов после насыщения и микроструктуру после высокого отпуска до повторной закалки. Эти шкалы целесообразно использовать для выбора и корректировки режимов повторной закалки. Однако указанные методы анализа травленых шлифов не пригодны для выявления при текущем контроле дефектов насыщения поверхностных слоев (внутреннего окисления, темной составляющей при нитроцемеитации, наличия небольших количеств не-мартенситных продуктов превращения переохлажденного аустенита, образующихся вследствие недостаточной скорости охлаждения, и пр.). Поэтому для полной оценки эксплуатационной надежности деталей необходим дополнительный критерий контроля структуры.
...
Надежным критерием качества химико-термической обработки может быть свойство, одновременно отражающее условия насыщения и последующей термической обработки. Им может быть эффективная толщина насыщенного слоя, оцениваемая для различных групп деталей по расстоянию от поверхности до НУ 550, а для тяжелонагружаемых шестерен и валов — до НУ 600. Эффективную толщину насыщенного слоя для конкретной детали можно выбрать по диаграммам прокаливаемости этого слоя для данной марки стали, из которой изготовляют деталь. Под прокаливаемостью насыщенного слоя понимается распределение твердости по толщине слоя в зависимости от содержания углерода (или углерода и азота суммарно или раздельно) в этом слое. В качестве примера иа рис. 3 приведены такие диаграммы для сталей 25ХГТ и 25ХГНМАЮ или 25ХГНМТ. Сталь 25ХГТ широко используют для средненагруженных деталей трансмиссии: шестерен полуосей, сателлитов и др. Сталь 25ХГНМТ применяют для тяжелонагружаемых деталей машин, таких как ведущие шестерни редукторов задних мостов, детали гипоидных мостов большегрузных автомобилей. Приведенные диаграммы можно использовать при анализе и корректировке режимов химико-термической обработки при отклонениях в технологическом процессе — при изменении загрузки на поддон и номенклатуры деталей, при выходе из строя мешалок закалочного бака, при переходе на другие охлаждающие среды и пр. По ним легко определить для заданной (или получающейся из-за отклонений в технологическом процессе) концентрации углерода скорость охлаждения, обеспечивающую эффективную глубину слоя независимо от твердости поверхности (НУ
...
Вспомогательные операции при обработке тяжелонагружаемых деталей наряду с химико-термической обработкой являются необходимым элементом формирования требуемых свойств деталей. Наиболее целесообразный метод упрочнения поверхности детали после химико-термической обработки — поверхностная пластическая деформация. Ее осуществляют в большинстве случаев путем дробеструйной обработки стальной дробью, обкаткой роликами или вибронаклепом с использованием ультразвуковых частот. Обработке подвергают либо всю по-
...
При использовании холодной высадки для изготовления нормалей как основного упрочняющего фактора следует особенно внимательно проводить предварительную термическую обработку металла (см. гл. 8).
...
При выборе технологии изготовления нормалей холодной высадкой или холодной объемной штамповкой нужно учитывать, что для стандартного состояния материала, предназначенного для холодной высадки, согласно ГОСТ 10702—78 есть предельно допустимые деформации (в расчете на осадку), не вызывающие разрушения деталей. Согласно литературным данным [3], это 87% для стали 08, 85% для стали 10, 80% для стали 20, 77% для стали 30, 73% для стали 35, 60% для стали 45, 70% для стали ЗОХНЗА, на уровне 60% для легированных сталей типа 40Х, 12ХНЗА, 16ХСН, 38ХГНМ.
...
Для этой группы нормалей важно знать фактическое напряжение течения металла для каждого бунта или партии металла, так как оно определяет стойкость формующего инструмента, позволяет оценить интенсивность упрочнения, а следовательно, и режим окончательной термической обработки и уровень достигаемых свойств. Для стандартных углеродистых сталей по ГОСТ 10702—78 рекомендуется использовать следующие зависимости:
...
Подстановка полученных величии в известное уравнение 5 = Кеп позволяет определить истинное напряжение течения металла.
...
Окончательная термическая обработка нормалей обычно включает улучшение (отпуск на заданную твердость), цианирование или нитроцементацию с последующим отпуском также на требуемую твердость, либо изотермическую закалку с отпуском. Последнюю используют обычно для мелких малоснмметрич-ных деталей и деталей автомобильной кузовной арматуры из-за повышенной склонности их к короблению при закалке или повышенных требований к их конфигурации и размерам.
...
В табл. 11 приведены типичные режимы термической обработки для наиболее часто используемых сталей, а также параметры контроля изделий при нитроцемеитации, цианировании или закалке с последующим отпуском; а в табл. 12 — примеры и режимы изотермической закалки.
...
Следует отметить, что для получения требуемых свойств нормалей в достаточно узком интервале необходима тщательная отработка технологического процесса термической обработки и соблюдение специфических требований к оборудованию. На рис. 4 приведен современный конвейерный агрегат для термической обработки нормалей, позволяющий осуществлять в представленной компоновке любые термические операции. Особенностями этой автоматической линии является бункерное 1 и дозирующее 2 устройства, обеспечивающие укладку деталей, подвергаемых обработке, в один ряд, что способствует равномерному их прогреву; дозирующие устройства 5
...
К упругим элементам автомобиля относят рессоры и пружины, термическая обработка которых в большинстве случаев осуществляется в едином потоке механосборочного производства. При этом темп термической обработки строго синхронизирован с обработкой резанием и сборкой и определяет технологический процесс термической обработки, тип агрегатов и их число.
...
Для рессорного производства применяют две технологические схемы. Одна связана с типом собираемой рессоры; в этом случае проходной агрегат термической обработки рессор включает закалочный барабан, обеспечивающий укладку всего комплекта листов данной рессоры. Вторая схема предусматривает «полистовую» обработку, здесь предпочтительно пакетное закалочное устройство.
...
В обеих технологических схемах необходим нагрев под закалку в защитной атмосфере, а после отпуска ускоренное охлаждение в воде. Последнее особенно важно для толстолистовых рессор из сталей 50ХГА, 60ХГС и др., склонных к отпускной хрупкости.
...
Пружины буксирных устройств, приборной техники, вспомогательные пружины насосов, карбюраторов, кузовов и прицепов изготовляют из сталей СО, 65Г, 70Г, 55С2 и аналогичных им и подвергают термической обработке после навивки по режимам, приведенным в табл. 13. Требования по свойствам, конфигурации и размерам этих пружин обычно менее жесткие, чем требования, предъявляемые к рассмотренным выше пружинам. Однако и в этом случае крайне важна защита поверхности от обезуглероживания при высокотемпературных нагревах, а также отсутствие на поверхности металлургических дефектов.
...
К упругим элементам автомобилей обычно относят все виды бамперов, стремянок и хомутов, торсионы капотов и торсионы опрокидывания кабин, ряд кронштейнов, подкладок и другие детали. В табл. 13 приведены только основные технологические параметры термической обработки подобных типовых деталей. Режимы изотермической закалки некоторых видов стопорных колец, пружиннь'х шайб или специальных скоб приведены в табл. 12.
...
Следует, однако, отметить, что при изготовлении торсионов ответственного назначения важно проведение заневоливании их и маркировки правой и левой сторон.
...
Некоторые пружины автомобиля, работающие в агрессивных средах (пружины тормозной аппаратуры), изготовляют из аустенитных коррозионно-стойких сталей. Эти пружины обычно подвергают только низкому отпуску для снятия напряжений (см. табл. 13).
...
Поскольку пружинные материалы поставлиются в большинстве по техническим условиям, очень важен входной контроль металла, обеспечивающий оценку качества, корректировку режима изготовления и термической обработки деталей для каждой партии металла, бунта или бухты. Вместо сложного и длительною металлографического анализа можно рекомендовать метод определения рассеяния энергии при динамических испытаниях простых образцов на изгиб или кру-че.чие. Простота приборной техники и длительность анализа -<5 мин позволяют надежно использовать этот метод в производстве.
...
Развитие высокоскоростных методов нагрева металлов и сплавов и разработка кратковременных процессов с испольвованием электроимпульсной, взрывной энергии или энергии лазерного нагрева создали возможность местного упрочнения практически любых автодеталей в потоке механосборочного производства на уровне производительности современных автоматических линий холодной обработки металлов.
...
Локальное упрочнение чугунных или алюминиевых корпусных деталей (корпусов коробок перемены передач, рулевого механизма и насосов, блоков, головок блоков и др.) в зонах интенсивного износа, в том числе и в труднодоступных внутренних полостях, открывает новые пути существенного снижения массы литых деталей и изменения их конструкции.
...
Создаваемое лучом лазера поверхностное упрочнение формирует износостойкую поверхность, успешно работающую в абразивной, кислой и щелочной средах, что особенно важно для некоторых деталей ходовой части, шасси, кузовных приспособлений специальных строительных и дорожных машин.
...
Названные методы имеют значительные перспективы, однако в настоящее время основными операциями термической обработки, включенными в поток механосборочного производства, являются различные способы индукционного нагрева с частотами от 2,5 до 400 кГц.
...
Теоретические основы и технические возможности индукционного нагрева рассмотрены в гл. 10. Следует только отметить, что в условиях современного производства, когда индукционному нагреву подвергают десятки тысич деталей (до 30% по массе от всей номенклатуры автозаводов), качество термической обработки в этих условиях может быть обеспечено лишь при строгой технологической схеме и соответствующем оборудовании. Поэтому технология термической об-
...
работки с использованием нагрева ТВЧ должна быть строго индивидуальна даже для идентичных по значению деталей, а в ряде случаев различна и для отдельных частей одной и той же детали.
...
В табл. 14 в качестве примера даны некоторые режимы термической обра-Сотки коленчатых и распределительных валов автомобилей, подтверждающие высказанное выше положение. В связи с изложенным приведенные в табл. 15 примеры носят обобщенный рекомендательный характер. В таблице сосредоточены примеры использования индукционного нагрева для поверхностной закалки деталей в целях увеличения их износостойкости. Это наиболее широкая и часто встречающаяся на практике область применения. Анализ приведенных примеров показывает возможность использования поверхностной закалки с нагревом ТВЧ и охлаждением в разных средах для широкого класса конструкционных материалов, что обеспечивает заданный уровень свойств прочности. В большинстве случаев для снятия напряжений и достижения требуемого уровня пластичности используют самоотпуск. Иногда технология включает ускоренные режимы электроотпуска (оси коромысел клапанов двигателей, мелкие валы с большим числом концентраторов напряжений на ^плицах и отверстиях) или низкотемпературный отпуск 150—250° С, проводимый в расположенных рядом печах. Обычно это шахтные или камерные печи; в отдельных случаях при обработке длинномерных деталей — специальные проходные конвейерные печи. Отпуск особосложных коленчатых и распределительных валов, торсионов, изготовляемых из легированных сталей или специальных легированных чугунов, выполняют в масляных ваннах при 160—180° С.
...
Разработка методов поверхностной закалки при глубинном индукционном нагреве (см. гл. 10) позволила использовать закалку при индукционном нагреве как комплексный способ упрочнения, одновременно повышающий сопротивление сгатическим и усталостным нагрузкам при изгибе при высоком уровне контактной усталости и сопротивления износу. В этом случае при соответствующем выборе стали и режима обработки обеспечивается получение мартенситной структуры в поверхностном слое и улучшение свойств сердцевины. В табл. 16 приведены некоторые примеры подобной обработки.
...
Гибкость технологического процесса, обеспеченная современной техникой регулирования режимов, позволяет при единовременной обработке создавать в отдельных частях деталей оптимальные свойства, которые не могут быть получены при объемной термической обработке, и поэтому конструктивная прочность всей детали значительно повышается. Ниже рассмотрены три примера обработки типовых деталей: закалка крестовин карданного вала, улучшение шлицевых втулок, упрочнение картеров ведущих мостов *, показывающие большие возможности термической обработки, использующей нагрев ТВЧ.
...
Сущность процесса термической обработки крестовин карданного вала, изготовляемых из стали 58 но ГОСТ 1050—74 или стали 45 и 50 с ограничением содержания углерода (селект) и регламентацией по величине зерна, заключается в их сквозном индукционном нагреве с частотой 2400 Гц до 830—840° С и двукратном дозированном охлаждении при регламентированной паузе между первым и вторым охлаждениями. Теплота, сосредоточенная в объеме детали, обеспечивает после первого охлаждения более высокий отпуск галтелей шипов. Прерывание процесса самоотпуска вторичным охлаждением позволяет получить твердость поверхности шипов крестовин в зоне игольчатых подшипников на уровне HRC
...
Процесс внедрен для всех крестовин автомобилей ЗИЛ, освоен для деталей Кутаисского автозавода им. С. Орджоникидзе, завода карданных валов в Гродно, деталей автомобиля «Москвич» и др.
...
Вместо улучшения в агрегатах светлой закалки шлицевых втулок из стали 40Х продолжительностью ~2 ч предложено улучшение с использованием нагрева
...
работки с использованием нагрева ТВЧ должна быть строго индивидуальна даже для идентичных по значению деталей, а в ряде случаев различна и для отдельных частей одной и той же детали.
...
ТВЧ. Иа одном станке осуществляется сквозной нагрев (частота 2400 Гц) до 880 * 10° С за 200 с; охлаждение водой под давлением с самоотпуском при 220— 250° С; пауза 40 с, обеспечивающая самоотпуск во всем сечении; замачивание и холодной воде до 20—30° С; сквозной электроотпуск' 650—670° С 200 с; окончательное охлаждение в воде и автоматический съем улучшенных деталей.
...
Применяемые для большинства современных грузовых автомобилей картеры ведущих мостов состоят из двух штлмпо-сварных полубалок и цапф, привариваемых к бллкам поперечным швом. Картер обычно изготовляют из среднеуглероди-стых улучшаемых сталей типа 40Х. Перед объемным улучшением подвергают нормализации сварные швы.
...
Вместо громоздких термических агрегатов длиной до 40 м и шириной до 8 м (длина картеров >2 м) созданы компактные полуавтоматические линии (рис. 5). Средксзагруженные балки трехосных автомобилей рекомендуется изготовлять из нормализованной стали 17ГС (17Г1С) с НВ
...
Рис. Б. Стаиок-нолуаотомат для обработки ТВЧ картеров ведущих мостов автомобилей ЗИЛ-130
...
до температуры —1100° С. В результате теплопроводности в требуемой зоне нижней полки температура достигает 350° С. Величину и распределение остаточных сжимающих напряжений можно регулировать температурой и протяженностью зоны активного нагрева, а также режимом последующего охлаждения.
...
Разработанный метод создания тепловых напряжений за счет местного индукционного нагрева позволяет увеличить долговечность и других тонкостенных изделий коробчатого сечения.
...
Местный нагрев с помощью ТВЧ целесообразно также использовать для отжига резьбовых концов валов, местной закалки концов вилок переключения передач, наплавки и напайки заглушек клапанов или толкателей клапанов и ряда других технологических операций, некоторые примеры которых приведены в табл. 16.
...
Мелкие детали изготовляют из сталей 08кп, 10, 15, 20, 20Х, 45, 65Г, 18ХГТ и др. Широкое распространение получают новые способы изготовления мелких деталей методом листовой штамповки и холодного выдавливания.
...
Решающее влияние на качество термической обработки мелких деталей оказывают размещение деталей в рабочем пространстве печи во время нагрева, способ погружения их в закалочную жидкость, интенсивность охлаждения всей закаливаемой массы деталей.
...
На термическую обработку мелкие детали должны поступать в готовом виде без последующей механической обработки, поэтому технологический процесс и выбранное оборудование должны предохранить детали, в частности детали с наружными резьбами, от окисления, обезуглероживания, забоин и других повреждений.
...
В условиях массового производства мелкие детали в печи не рекомендуется располагать «навалом» (в неподвижном состоянии), так как при этом не обеспечивается равномерный нагрев, равномерное омывание технологическим газом наружных и внутренних поверхностей всех деталей. За время перемещения из последней зоны печи до закалочной жидкости мелкие детали не должны чрезмерно подстуживаться во избежание неполной закалки.
...
Основными видами термической обработки мелких деталей являются нитро-цемеитация, цементация, светлая закалка, безокислительный отжиг с применением контролируемых атмосфер и отпуск. Для осуществления этих процессов в массовом производстве могут быть рекомендованы отечественные специальные конструкции термического оборудования.
...
ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ В ТРАКТОРНОМ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ
...
герметизации печи. Следует отметить, что при нитроцемеитации с непосредс:вгн-ной закалкой в воде размеры корпусов пресс-масленок не изменяются, забоин и искажения резьбы не наблюдается, детали имеют чистую поверхность и не нуждаются в очистке. К задней стенке разгрузочного лотка подводится под давлением закалочная жидкость, что обеспечивает стабильное и высокое качество всей массы обрабатываемых деталей.
...
Технологические газы подаются в муфель со стороны загрузки в зону нагретых до рабочей температуры деталей. Для контроля и регулирования углеродного потенциала технологической атмосферы рекомендуются установки ОА-2209 с
...
При такой схеме оборудование для термической и химико-термической обработки может быть легко встроено в общий поток; удачно решается межоперационная транспортировка, что позволяет полиостью автоматизировать весь процесс изготовления деталей. Кроме того, компоновка термических участков, цехов и механических цехов указанными автоматическими установками, которые имеют аналогичные взаимозаменяемые узлы (загрузочные устройства, муфели, шнеки, закалочные баки, вибровыгрузчики и др.) облегчает их эксплуатацию и ремонт.
...
В мелкосерийном производстве для химико-термической обработки могут быть рекомендованы отечественные шахтные печи (СШЦМ—6.6/9) и печи зарубежных фирм, например, фирмы «Вилд Барфельд» (Англия), исключающие перемешивание последовательно обрабатываемых партий деталей.
...
Технология и оборудование для светлой закалки и отпуска. С целью предохранения поверхности деталей цепей из углеродистых сталей 45, 50, пружинных шайб из стали 65Г от окисления и обезуглероживания необходимо применение светлой закалки с последующим безокислительным отпуском (для пластин цепей). Отпуск в окислительной атмосфере значительно затрудняет удаление окалины с поверхности пластин цепей и других детален.
...
Состав атмосферы для нагрева под закалку, получаемой в эндогенераторах ЭН-60 (в %): 18—20 СО; 38—40 Н2; <0,3 С02; <1 СН4; остальное азот; точка росы — 2-.
...
При безокислительной закалке общее время нагрева и выдержки пластин 30 мин, пружинных шайб 15—20 мин, среда охлаждения — масло индустриальное И-12А, И-20А, с температурой 40—80° С. Продолжительность последующего отпуска 45 мин.
...
Для светлой закалки мелких деталей могут быть рекомендованы автоматические установки, аналогичные показанной на рис. 1 (см. табл. 2) и конвейерные ззкалочно-отпускные агрегаты СКЗА с низким или высокотемпературным отпуском (производительность агрегатов от 100 до 800 кг/ч), комплектуемые конвейерными электрическими печами с контролируемой атмосферой типа СКЗ, моечными машинами и баками замочки.
...
Из зарубежных установок представляют интерес двух- и однокамерные агрегаты фирм «Дегусса» (ФРГ) и «Эфко» (Англия), принципы действия которых аналогичны.
...
Технология и оборудование для безокислительиого отжига. В связи со значительным ростом производства мелких деталей методами листовой штамповки и холодного выдавливания особую значимость преобретает технология безокислительного отжига с регламентированной скоростью охлаждения. При изготовлении мелких деталей указанными методами значительно повышаются требования к межоперационному отжигу полуфабрикатов. При этом необходимо обеспечить однородность свойств по всему сечению детали, исключить образование пересыщенного твердого раствора, процесс старения, получить наиболее выгодную микроструктуру с определенным баллом зерна феррита (для штамповки полуфабрикатов из холоднокатаной ленты 08кп толщиной 1—2 мм допустимый балл зерна феррита 5—7 с отдельными мелкими участками перлита, расположенными в стыках ферритных зерен; соотношение перлита с ферритом в поверхностном слое не должно превышать »0/90; допускается наличие структурно-свободного цементита, соответствующего баллам 0—2 рядов А—В шкалы ГОСТ 5640—68). Полуфабрикаты могут дважды (и чаще) подвергаться межоперациоиному светлому отжигу и после каждой такой обработки должны иметь чистую и светлую поверхность для исключения трудоемкой операции очистки от окалины и обеспечения
...

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