Устаткування для термообробки металів та сплавів. Устаткування для термообробки зварних швів та з'єднань трубопроводів, труб, металів

До основного обладнання термічної ділянки відносяться нагрівальні печі, печі-ванни, установки для отримання штучних атмосфер, індукційні загартовані установки, загартовані баки, тобто обладнання, за допомогою якого виконують основні технологічні операції. До допоміжного обладнання відносять вантажопідйомні засоби, пристрої для завантаження деталей, контрольно-вимірювальну апаратуру та прилади, обладнання для очищення деталей тощо.

Печі для термічної обробки класифікуються за такими ознаками:

• 1. За призначенням - універсальні печі для відпалу, нормалізації, загартування та відпустки; цементаційні; для азотування; печі спеціального призначення.
• 2. За температурою робочого простору – низькотемпературні, середньотемпературні, високотемпературні.
• 3. За характером завантаження, вивантаження – камерні, шахтні, печі з висувним подом.
• 4. За джерелом тепла – мазутні, газові, електричні.

У невеликих багатотемпературних термічних цехах і ділянках широкого поширення набули універсальні камерні печі, що працюють на мазуті або газі, камерні електричні печі і шахтні з карборундовими (силітовими) нагрівачами.

Шахтні печі знайшли широке застосування для різних процесів термічної обробки: відпалу, нормалізації, гарту, високої та низької відпустки та хіміко-термічної обробки. Ці печі, маючи вертикально розташовану робочу камеру, дозволяють нагрівати довгі деталі (осі, вали, труби та ін.), а також невеликі деталі, розміщуючи їх на спеціальних пристосуваннях (колеса, обойми, кільця та ін.). Розміщення довгих деталей у підвішеному стані забезпечує їхню мінімальну деформацію в зоні дії транспортних засобів: електротельферів, бруківок. Шахтні печі займають у цеху меншу площу і на одиницю площі подають більшу кількість продукції, ніж камерні печі.

Перевага шахтних печей: простота та компактність, легкість обслуговування, можливість використання для завантаження та розвантаження цехових підйомних та транспортних механізмів, можливість забезпечення рівномірної температури у робочому просторі, відносне просте забезпечення герметичності робочого простору печі.

До недоліків слід віднести складність в експлуатації із застосуванням контрольованих атмосфер при короткочасних режимах термічної обробки, підвищену витрату електроенергії.

Перевагою електричних печей перед паливними є відсутність димових газів, не потрібна димососна система, краща теплоізоляція, полегшення регулювання температури.

До недоліків слід віднести складність механізації завантаження та розвантаження виробів, складність створення печі необхідно стабільної контрольованої атмосфери при короткочасних режимах термічної обробки, висока питома витрата контрольованої атмосфери.

Камерні печі широко застосовуються для різних видівтермообробки деталей при одиничному та дрібносерійному виробництві. Камерні печі можуть бути використані для термічної обробки по наступним режимам: загартування, відпустка, цементація, азотування. Для термічної обробки невеликих партій шестерень, валів, кілець, ролики тощо. застосовують камерні печі.

Цементаційні печі використовують для термічної обробки за такими операціями: цементація, загартування, відпустка. У цих печах обробляються такі деталі: шестерні, диски, штоки і т.д.

Перевага, щоб уникнути перегріву оброблюваних деталей між нагрівачами і деталями розташовують екрани, які одночасно служать напрямним для потоку пічної атмосфери.

До недоліків цементаційної печі відносять нагрівачі з муфелем, які схильні до навуглерожування, що призведе до передчасного виходу їх з ладу, підвищена питома витрата електроенергії.

Газова піч застосовується для відпалу великих деталей та при дрібносерійному виробництві, застосовують печі періодичної дії з висувним подом. У печі з висувним подом обробляються такі деталі: вали, муфти, шестерні та ін.

Перевага газової печі в тому, що пальники забезпечують рівномірне нагрівання металу без перегріву, застосування електричних нагрівачів для обігріву подини газових пальників спрощує печі та збільшує корисний об'єм камери нагріву.

Недоліки велика витрата електроенергії, складність механізації завантаження та розвантаження деталей.

Як основне обладнання для термічної обробки калібру-пробки вибираємо універсальну камерну піч. Для нагрівання дрібних деталей використовуємо камерні печі опору типу СНТ 8.16.5./100.

Для охолодження деталей після термообробки використовуємо загартовані баки, які можуть мати циліндричну або прямокутну форму. У гартових баках деталі охолоджуються у вільному стані.

Як додаткове обладнання використовуємо обладнання для очищення деталей після термообробки - дробометні установки та мийні машини.

Мийні машини застосовують для очищення деталей від олії та забруднень. Як промивають рідини використовують розчин кальцинованої або каустичної соди температурою 80-90?С.

У процесі термообробки деталі окислюються і обезуглероживаются, отже їх потрібно очищати. Дробометна установка потрібна саме для цієї мети. Вона складається з метальних апаратів, камери очищення та очищувача. Очищення проводиться за допомогою сталевого дробу.

До допоміжного обладнання відносять вентилятори, засоби механізації: підйомно-транспортне обладнання - крани, завантажувальні машини тощо. Допоміжне обладнання включає обладнання, призначене для контролю автоматизації теплових процесів та якості продукції, у тому числі лабораторне обладнання та прилади технічного контролю- Твердоміри.

У камерних печах завантаження та вивантаження деталей масою до 10 кг здійснюють вручну. При масі деталей понад 10 кг використовують засоби механізації (підвісні кліщі на монорейці, маніпулятори, завантажувальні машини). Дрібні деталі завантажують у печі на піддонах (деко).

Завантажувальна машина є пристроєм, за допомогою якого деталі на спеціальних піддонах завантажують і вивантажують з печі. Вона пересувається рейками, які розташовані біля печей.

Мостовий кран призначений для завантаження та вивантаження важких деталей, при ремонтних роботах перенесення обладнання. Кран складається з мосту та візка. Міст є цільнозварною конструкцією, що спирається на ходові колеса. Міст пересувається рейками, які розташовані вздовж прольоту цеху. Візок пересувається вздовж моста крана.

До основного обладнання для термічної обробки відносяться печі, нагрівальні установки та охолоджувальні пристрої. За джерелом теплоти печі поділяють на електричні та паливні (газові та рідко - мазутні).

Для того щоб уникнути окислення та знеуглерожування сталевих деталей при нагріванні, робочий простір сучасних термічних печей заповнюють спеціальними захисними газовими середовищами або нагрівальну камеру вакуумують. Для підвищення продуктивності при термічній обробці дрібних деталей машин і приладів застосовують швидкісне нагрівання, тобто завантажують їх у остаточно нагріту піч. Виникають при нагріванні тимчасові теплові напруги не викликають утворення тріщин і короблення. Однак швидкісне нагрівання небезпечне для великих деталей (прокатних валків, валів і корпусних деталей), тому нагрівання таких деталей виробляють повільно (разом з піччю) або ступінчасто. Іноді швидке нагрівання виробляють у печах-ваннах з розплавленою сіллю (свердла, мітчики та інші дрібні інструменти). на машинобудівних заводахдля термічної обробки застосовують механізовані печі (рис. 5.1) та автоматизовані агрегати.

Механізована електропіч призначена для гартування штампів або дрібних деталей, що укладаються на піддон. Нагрівальну і гартальну камеру можна заповнювати захисною атмосферою, що оберігає деталі, що гартують, від окислення і знеуглерожування. За допомогою ланцюгового механізму 6 піддон з деталями по напрямних роликах переміщують нагрівальну камеру

I. Після нагрівання та витримки тим же ланцюговим механізмом піддон переміщають у гартальну камеру 2 і разом зі столиком 3 занурюють у гартальну рідину (масло або воду). Після охолодження стіл піднімається пневмомеханізмом, і піддон вивантажується з печі. Деталі нагріваються внаслідок випромінювання електронагрівачів 5 та конвективного теплообміну. Вентилятори 4, встановлені в нагрівальній камері та в гартовому баку, призначені для інтенсифікації теплообміну та рівномірного нагрівання та охолодження деталей.

У механізованих та автоматизованих агрегатах проводять весь цикл

Рис. 5.1. Механізована електропіч: 1 - нагрівальна камера; 2 - загартована камера; 3 – підйомний столик; 4 – вентилятор; 5 – нагрівачі; 6 - ланцюговий механізм для пересування піддону з деталями

термічної обробки деталей, наприклад, загартування та відпустку. Такі агрегати складаються з механізованих нагрівальних печей та гартових баків, мийних машин та транспортних пристроїв конвеєрного типу.

Поверхневий нагрів деталей виробляють тоді, коли в результаті поверхневого замовлення потрібно отримати високу твердість зовнішніх шарів при збереженні м'якої серцевини. Найчастіше загартовують зовнішній шар деталей машин, що труться.

Найбільш досконалим способом поверхневого загартування є загартування в спеціальних установках з нагріванням струмами високої частоти-ТВЧ. Цей спосіб нагрівання дуже продуктивний, може бути повністю автоматизований і дозволяє отримувати при великосерійному виробництві стабільне висока якістьзагартовуваних виробів при мінімальному їх жолобленні та окисленні поверхні.

Відомо, що із збільшенням частоти струму зростає скін-ефект; щільність струму в зовнішніх шарах провідника виявляється набагато більше, ніж у серцевині. В результаті майже вся теплова енергіявиділяється в поверхневому шарі та викликає його розігрів.

Нагрівання деталей ТВЧ здійснюється індуктором. Якщо деталь має невелику довжину (висоту), то вся її поверхня може бути одночасно нагріта до температури загартування. Якщо деталь довга (рис. 5.2), нагрівання відбувається послідовно шляхом переміщення виробу щодо індуктора з розрахованою швидкістю.

Охолодження при гартуванні з нагріванням ТВЧ зазвичай здійснюється водою, що подається через спрейєр трубку з отворами для розбризкування води, вигнуту в кільце і розташовану відносно деталі аналогічно індуктору. Нагріта в індукторі ділянка деталі або весь виріб, переміщаючись, потрапляє до спрейєра, де й охолоджується.

Перевага поверхневого загартування деталей, так само як і більшості способів зміцнення поверхні (хіміко-термічної обробки, поверхневого наклепу обкатки), полягає також у тому, що в поверхневих шарах деталей виникають значні стискаючі напруги.

Рис. 5.2. Розташування індуктора, циліндричної деталі, що гартується, і спрейера при загартуванні з нагріванням ТВЧ: 1 - деталь; 2 – індуктор; 3 - спрейєр

Останнім часом для термічної обробки деяких деталей застосовують джерела висококонцентрованої енергії (електронні та лазерні промені).

Використання імпульсних електронних пучків і лазерних променів для локального нагріву поверхні деталей дозволяє вести поверхневе загартування робочих крайок інструментів і областей жорпусних деталей, що сильно зношуються. Іноді тонкий поверхневий шар доводять до оплавлення і в результаті швидкого охолодження одержують дрібнозернисту або аморфну ​​структуру.

При загартуванні з використанням джерел висококонцентрованої енергії не потрібні охолодні середовища, так як локально нагріті поверхневі шари дуже швидко остигають в результаті відведення теплоти в холодну масу деталі. Як джерела енергії використовують прискорювачі електронів і безперервні газові та імпульсні лазери.

Установки знайшли широке застосування у металургії. З їхньою допомогою отримують чисті сплави, загартовують металеві вироби. Термічне обладнання забезпечує рівномірне прогрівання маси в будь-яких напрямках. Також воно захищає метал від негативного впливу сторонніх тіл.

Навігація:

Термічне промислове обладнаннядозволяє проводити такі технологічні процеси:

• нормалізацію;
• відпал;
• відпустка;
• загартування;
• кріогенну обробку.

Агрегати можна розділити на дві основні групи: основні та допоміжні установки. Перший вид обладнання призначений для обробки металів та продукції. До цієї категорії відносять гартувальні баки, печі та інші системи. Допоміжні агрегати представлені мийними машинами, пресами.

Переваги термічної обробки металів:

• скорочення кількості випуску бракованих деталей;
• підвищення міцності металевих сплавів;
• одержання однорідної металевої маси.

Установки відрізняються модифікацією та потужністю.

Застосування термічного обладнання

Агрегати використовують не лише у металургії. Вони знайшли застосування у машинобудуванні. З їх допомогою виготовляють міцні та зносостійкі металеві вузли транспортних засобів. Термічно оброблені матеріали стійкі до агресивних впливів та корозії.

Термічне обладнання для термічної обробки використовують у оборонній промисловості. Завдяки підвищенню міцності та щільності структури, стовбури зброї не перегріваються. Збільшується термін їхньої служби.

Також агрегати використовують у гірничодобувній галузі. З їх допомогою збирають музичні інструменти. Обладнання хіміко-термічної обробки дозволяє проводити різні випробування готової продукції. Також його використовують для тестування нових зразків будівельних та оздоблювальних матеріалів.

Устаткування термообробки

Установки представляють комплексні системи, які складаються з нагрівальних печей, гартувального обладнання, плавильних пристроїв. Контроль за виконанням технологічного процесу здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв: датчиків, манометрів та інших приладів.

Термічне обладнання печі за типом конструкції класифікують на агрегати періодичної та безперервної дії. Також вони відрізняються призначенням. Існують спеціальні установки для відпалу, відпустки, гарту, цементації, нітроцементації та інших техпроцесів.

Примітка. Сучасні видиТермічного обладнання можуть поєднувати функції декількох агрегатів.

Печі – основний вид встановлення термічного цеху. Вони працюють на рідкому та газоподібному паливах, а також електриці. Робочий простір: повітряне, захисне, газове середовища. Також існують печі-ванни, в яких виробляють загартування металів у соляному або масляному розчинах.

Устаткування для термічної обробки періодичної дії використовують у дрібносерійному виробництві. Зазвичай затребуваними вважаються печі камерного типу з нерухомим або висувним подом. Шахтні установки призначені для цементації та азотування. Їх основним недоліком є ​​нерівномірний прогрів робочого простору навіть за максимального температурному режимі.

Основне обладнання для термічної обробки печі безперервної дії. Їх використовують у масштабному та серійному виробництві. Вони є комплексними системами, за допомогою яких можна виконувати кілька технологічних процесів.

Крім печей існує обладнання термічного різання. Процес розрізання металу здійснюється у вигляді його проплавлення. Основними видами такого різання є газова та киснева.

Зварювальне термічне обладнання – окрема категорія установок термообробки металів. Його джерелом живлення можуть виступати електронагрівальні пристрої та печі опору. У разі застосування газополум'яного нагрівання застосовують спеціальні пальники. Сплавлення металу здійснюється за допомогою передачі теплової енергії.

Щоб вибрати обладнання для термічної обробки сталі, потрібно знати технічні характеристикипроцесу, а також властивості металу, що обробляється. Також до уваги береться потужність обладнання та його максимальний та мінімальний температурний режим під час роботи.

Устаткування термічних цехів – промислові печі. Вони класифікуються за двома напрямками. Установки бувають теплогенераторами та теплообмінниками. Перший вид агрегатів характеризується утворенням теплової енергії всередині матеріалу, що обробляється. Внаслідок роботи устаткування такого типу здійснюється хімічна реакція: взаємодія молекул металу з теплими повітряними масами. У теплообмінниках тепло виробляється за допомогою електричної енергії. Приклади агрегатів: індукційні печі та дугові печі.

Установки класифікують способом отримання тепла. Вони бувають таких типів:

• екзотермічними;
• оптичними;
• електротермічними (дугові, індукційні, електроннопроменеві, печі опору);
• змішані.

В екзотермічних установках джерелом тепла виступають паливо або матеріал, що обробляється. У деяких видах конструкції тепло виробляється одночасно двома способами. Це термічне обладнання – промислові печі високотемпературні. Вони здатні прогріватися до температури вище 3000 градусів.

Примітка. Утримувати тепло всередині робочого простору дозволяє правильно зроблене футерування конструкції.

Термічна піч будь-якого типу складається з таких основних вузлів:

• робочої камери, виготовленої з міцного матеріалу;
• теплового генератора;
• тепловідбірника;
• приводів, пристроїв для підключення електричної енергії, пальників;
• труб для відведення продуктів горіння

Агрегати відрізняються видом теплообміну, який відбувається під час їхньої роботи. Установки бувають радіаційними, конвективними та змішаними. Існують також відмінності в способі транспортування матеріалу, що обробляється в піч. Залежно від цієї характеристики бувають вагонеткові, рольганкові, роликові та інші агрегати.

Конструкції термічних печей:

• Тунельні – довгі витягнуті установки, які використовують для випалу будівельних та оздоблювальних матеріалів;
• Шахтні – конструкції круглої чи прямокутної форми (вагранки, доменні печі);
• Камерні – термічна обробка в установках такого типу здійснюється у спеціальній камері (робочому просторі), печі характеризується здатністю працювати за максимальних температурних режимів;
• Обертаються – барабанні установки, які ефективно використовують у металургії, є витягнутими конструкціями, завантаження оброблюваного матеріалу здійснюється зверху;
• Прохідні - довгі конструкції, в яких процес термообробки проводиться постійно, оснащені окремими камерами, в кожній з них різний температурний режим.

Це основні види термічного обладнання, яке використовують у промисловості.

Вакуумні печі

Таке обладнання термічного виробництва використовують в авіаційній, атомної галузі, металургії та інших видів промисловості. Воно дозволяє проводити термообробку різних матеріалів. З його допомогою здійснюють сушіння, плавку, спікання та інші технологічні процеси.

Агрегати оснащені водоохолоджуваним корпусом. Він виконаний із нержавіючої сталі. У виготовленні внутрішнього робочого простору використовують молібден або вольфрам. Керувати установкою можна вручну або за допомогою пульта. Регулювати температурний режим допомагає датчик та спеціальний пристрій.

Вакуумне обладнання для термічної обробки металів – герметичні конструкції. Вони можуть бути будь-якого типу: шахтні, камерні, тунельні та інші. Перевагою виконання термообробки у вакуумі є міцність отриманих виробів, їх довговічність та зносостійкість.

Обладнання використовують не тільки для обробки різних матеріалів. Воно знайшло застосування у дослідницької діяльності. З його допомогою тестують зразки готової продукції на стійкість до дії високої температури.

2.3 Вибір пристроїв для виконання термічної обробки

Наявність відповідного оснащення для основних та проміжних операцій попередньої т.ч. сприяє підвищенню технологічного процесу, підвищує якість оброблюваного інструменту, покращує умови праці робітників.

Як пристосування використовуємо: кліщі з плоскими губками, верхівки.

2.4 Вибір допоміжних операцій

1. Попереднє промивання інструменту від солей та олії проводиться в мийній машині. У цій машині інструмент піддається хімічному та механічному впливу гарячого лужного розчину. Склад виготовлений з рідкого скла каустичної соди. Загальна лужність розчину має становити 0,38 – 0,41 NaOH.

2. Кип'ятіння в підсоленій воді (у киплячому 2% розчині соляної кислоти) здійснюється перед травленням для скорочення розпаду кислоти та часу травленням. Кип'ятіння проводиться протягом 5-10 хв і має на меті розчинити солі, що залишилися на поверхні інструменту після нагрівання в солях, а також розпушити окалину.

3. Травлення призначається для остаточного зняття окалини, руйнування і видалення хлористих солей, що залишилася після попереднього кип'ятіння. Травлення проводиться в розчині 2год технічної соляної кислоти Лгод води, 0,5% присадки, і КС. Тривалість травлення 3-5 хв при 18 - 20 С (залежно від шару та товщини окалини),

4. Повторне промивання застосовується для повного видалення кислоти та бруду утворених на заготовки при травленні здійснюється у проточній воді. Промивання супроводжується багаторазовим струшуванням.

5. Кип'ятіння в 2% содовому розчині проводиться для повної нейтралізації кислоти протягом 10 хв.

6. Пасивування здійснюється для того, щоб захистити виріб від корозії. Воно відбувається в гарячому водяному розчині, що містить 25% NaN0 2 Витримка у ванні 3 -5 хв., після такої багаторазової обробки виріб виходить чистим і захищеним від корозії. Дані операції після відпалу в повному обсязі можуть не використовуватися.

2.5 Вибір та обґрунтування необхідних операцій для контролю якості термічної обробки

Результатом попередньої т.ч. оцінюється за твердістю та мікроструктурою. Мікроструктуру під час відпалу контролюють на зернистий перліт.

Параметри контрольовані у швидкорізальних сталей після відпалу: хімічний склад, розмір заготівлі в стан поставки, мікроструктура за ГОСТ 10243-75, твердість у відпаленому стані за ГОСТ 9012-59, не нижче НВ 255, глибина обезуглероженного шару 0,5-1 % d .

2.6 Аналіз можливих дефектів термічної обробки та способи їх усунення

Окислення та обезуглероживание - дефекти, які є результатом хімічної реакції, що проходять при нагріванні сталі між поверхневим шаром металу та киснем. Ці процеси негативно впливають на конструктивну міцність виробів, що призводять до втрат металу на удар, зумовлюють необхідність збільшення припусків для подальшої механічної обробки.

Окислення визначають безпосереднім оглядом заготівлі, а знеуглерожування контролем на міцність при металографічному дослідженні.

При глибині проникнення, більш ніж припуск на шліфування, несправний шлюб. Для попередження слід вести нагрівання в захисній атмосфері, а за відсутності такої - в ящиках з чавунною стружкою, вугіллям з деревини з 5% кальцинованої соди, перепаленому азбестом, білим піском і т.п. У соляні ванні для збереження від знеуглерожування додають мелений фурросиліцин у кількості 0,5 - 1% від ваги солі або буру, борну кислоту, жовту кров'яну сіль.

Контроль твердості зазвичай провадиться за допомогою ЦБМ для відпалених виробів.

Нафталінистий злам - характеризується своєрідним видом зламу, що є наслідком руйнування кристалографічними площинами; супроводжується значним зниженням властивостей міцності і особливо ударної в'язкості, викликається закінченням гарячої класичної обробки при надмірно високій температурі (вище 1180 С), якщо ступінь деформації при наступному відпалі була невелика і якщо наступний відпал виконаний недостатньо точно і не забезпечує необхідного значення твердості (НВ 255 - 269), виконуємо повторне загартування без проміжного відпалу. Усунення нафталінного зламу та відновлення механічних властивостей можна багаторазовою відпусткою.

3. Проектування технологічного процесу зміцнюючої термічної обробки

3.1 Визначення структури технологічного процесу термічної обробки

Зміцнююча т.ч. швидкорізальна сталь специфічна. Вона полягає в високотемпературному нагріванні під загартування і подальшому триразовій температурній відпустці, по 1 годині кожен. Температура загартування – 1280 – 1290 С, а температура 580 –600 С.

3.2 Проектування окремих операцій термічної обробки

Загартування - процес термічної обробки, що зумовлює отримання нерівноважних структур перетворення або розпаду аустеніту при різкому переохолодженні його зі швидкістю вище критичної. Кінцевий результат процесу загартування залежить від швидкості охолодження та температури кінця мартенситного перетворення. Чим вище температура нагріву, тим вище легованість твердого розчину за рахунок розчинення вторинних карбідів, а отже, вища теплостійкість і вторинна твердість. АЛЕ з іншого боку, інтенсивність розчинення великого карбідів при нагріванні вище за певні температури викликає інтенсивність росту зерна аустеніту, а значить, знижує міцність і ударну в'язкість.

При призначенні температури загартування враховуються умови експлуатації інструменту. Для інструменту працюючого про високі ударні навантаження температуру гарту іноді знижують з метою підвищення міцності і загартовують на дрібніше зерно 11 бала. Для інструменту, що працює в особливо важкому температурному режимі, температуру гарту підвищують відносно оптимальною, проводячи обробку на максимальну теплостійкість.

Для сталі Р6М5 режим загартування полягає у високотемпературному ступінчастому загартуванні.

Перший підігрів проводять при температурі 400 - 500. З попереднім зануренням на 15 - 20 сек. у пересичений розчин бури, другий підігрів будемо проводити при температурі 830-860°С.

Ступінчастий підігрів під загартування будемо виробляти в солоних ваннах, які широко використовуються, т.к. мають наступний ряд переваг: високою інтенсивністю та рівномірністю нагріву, можливість здійснення місцевого нагріву, запобігання окисленню та обезуглерожування. захист інструменту від впливу кисню.

При нагріванні використовуватимемо найбільш поширену сіль БМЗБ, до складу якої входить; 9б,9% С12+ 3% МgF2, 0,1% В.

Умови охолодження під час загартування повинні забезпечити збереження високої концентраціївуглецю, а для легованих та швидкорізальних сталей зведення до мінімуму гартової деформації та відсутність тріщин. Сталь Р18Ф2 охолоджуватимемо в маслі.

Відпустка - процес т.ч., що зумовлює перетворення нестійких структур загартованого стану на більш стійкі, Відпустка здійснюється шляхом нагрівання до температури нижче інтервалу перетворень, витримки при цій температурі та подальшого охолодження.

Відпустка швидкорізальної сталі повинен забезпечувати повніше перетворення залишкового аустеніту, що досягається застосуванням багаторазової відпустки з охолодженням 20 - 40С.

Температура відпустки, тривалість та кількість відпусток визначаються хімічним складомта обраною умовою проведення цієї операції. Відпустка забезпечує одночасно високу твердість та теплостійкість. Основна мета відпустки полягає в дисперсному твердінні.

У процесі відпустки відбувається виділення з твердого розчину дисперсних карбідів. І перетворення залишкового аустеніту на мартенсит. Залишковий аустеніт об'єднується при нагріванні з елементами, що легують, і при охолодженні з температур відпустки перетворюється на мартенсит.

Для сталі Р6М5 будемо проводити триразову відпустку з температурою 570 С по 1 годині, твердість після відпустки становить 63 HRC. А освіта дисперсних карбідів забезпечується високу теплостійкість (600 – 650 С)

Структура сталей після відпустки складається з відпущеного мартенситу, карбідів (15 - 20%) і залишкового аустеніту (2 -3%), Найбільша кількість залишкового аустеніту перетворюється при першій відпустці 10-12%, при другій - 6 - 8%, а після третьої - 3 - 5%.

Відпустку проводитимемо у стандартній елетро-соляній ванні з прямокутною формою робочого простору типу С -100, з температурою 850 С.

В якості рідкого середовища застосовуються порівняно прості за складом середовища, що володіють високою рідиною, не роз'їдають поверхню загартованих виробів, такі як розплавлена ​​сіль 30% ВаСl2 + 20% NaCl + 50% CaCl2.

Після гарту і відпустки сталь Р18Ф2 повинна володіти твердістю 65 - 66 HRC теплостійкість Т = 630 С, в'язкість хороша, низька шліфування.

Оснащення для т.ч. має вирішальне значення під час здійснення технологічних процесів у термічних цехах. Відсутність або неправильне використання оснастки може спричинити значний шлюб. У цьому процесі т.ч. використовуватимемо; кошик для загартування в соляних ваннах, кліщі з прямими плоскими губками, ківш для зливу із соляних ванн, ложку для очищення соляних ванн.

3.3 Вибір допоміжних операцій

До допоміжних операцій відносять його очищення після т.ч. правку та антикорозійну обробку,

Інструмент піддається очищенню з метою видалення мила, солей, окалини.

Операція хімічного очищення:

1. Попереднє промивання виварювальної бочки в гарячому (90 С) лужному розчині 0,38 - 0,41 % NaOH

2. Кип'ятіння в підкисленій воді (у киплячому 2% розчині соляної кислоти).

3. Травлення

4. Повторне промивання у проточній воді

5. Кип'ятіння в содовому розчині

6. Пасивування.

Після цього багаторівневого очищення інструмент виходить чистим та захищеним від подальшої корозії.

3.4 Вибір та обґрунтування необхідних операцій контролю якості термічної обробки

При загартуванні швидкорізальної сталі контролюють температуру нагрівання., час витримки, що знеуглерожує активність ванн остаточного нагріву, температуру ванн охолодження, Параметрами контролю є;

Твердість ГОСТ 9013-59, HRC 63-65

Величина аустенітного зерна ГОСТ 5636-82, 10-11 бал Після загартування та відпустки контролюється:

Твердість HRC 63 - 65

Теплостійкість

Карбідна неоднорідність (2-3 бал) Допустима кількість залишкового аустеніту 2 - 3%

3.5 Дефекти термічної обробки та способи їх усунення

1. Втрата форми інструменту при загартуванні - дефект, що виникає у сталей, температура загартування яких близька до температур початку плавлення. Внаслідок надмірного перегріву або розташування інструменту у ванні близько до електродів, виникають оплавлення інструменту. Тому при поміщенні інструменту у ванну слід вимкнути струм. Цей недолік можна усунути також установкою захисної стінки з цегли, що відокремлюють електроди від інструменту.

2. Недостатня твердість після відпустки може бути такими причинами;

а) зниженої температури загартування (виявляється мікроаналізом) унаслідок чого утворюється недостатньо легований мартенсит

б) низьким нагріванням під час відпустки (ця причина може бути виявлена ​​магнітним аналізом).

Дефектом, що виникає в результаті цих причин, усувається відповідно відпалом і наступними правильними загартуванням і відпусткою.

в) обезуглерожування

г) псування теплостійкості

3. Псування теплостійкості виникає в результаті дуже тривалого або багаторазового нагріву вище області Aс1 внаслідок збагаченням карбідів МебС вольфрамом, що зменшує їх розчинність при гартуванні, внаслідок чого виходить недостатньо легований мартенсит, Виявляється за зниженням вторинної твердості або теплостійкості. Даний дефект запобігається дотримання певної області нагріву температур і тривалості т.ч.

4. Деформація та короблення визначається перевіркою розмірів. Виникають через внутрішні напруги, що утворилися при загартування; нерівномірне нагрівання під загартування та неправильне занурення в охолоджувальне середовище в мартенситному інтервалі; правильним зануренням у загартоване середовище, рівномірним нагріванням та перевіркою на кривизну перед загартуванням.

Введення в сталь легуючих елементів саме собою вже покращує її механічні властивості. Для отримання після цементації та подальшої термічної обробки високої твердості поверхні і пластичної серцевини деталі виготовляють з низьколегеневих сталей 15 і 20.

Загартування в олії та низька відпустка. Цементацією називається процес дифузійного насичення поверхневого шару сталевих деталей вуглецем. Вибір послідовності всіх термічних операцій. Призначаємо послідовності всіх операцій виготовлення валу первинної коробки передач (від прокату до готового виробу). Послідовність операцій зображується графічно із зазначенням номера.

Термообробка - це вид обробки металу шляхом впливу на нього певною температурою для зміни внутрішньої атомно-кристалічної будови та надання спеціальних властивостей. Термообробка дозволяє надати металевим виробампідвищену твердість і зносостійкість поверхні, а також покращити опір зовнішнім агресивним впливам.

Види термообробки

Загартування деталей - є основним способом термообробки для покращення механічних властивостей виробу. Загартування полягає в нагріванні металевої деталі до певної температури і швидким її охолодженням у воді, олії або іншому охолодному середовищі, що дозволяє забезпечити високу швидкістьохолодження металу. У процесі нагрівання під загартування метал змінює свою атомно-кристалічну структуру більш міцну, яка немає при кімнатної температурі. При досить швидкому охолодженні ця структура не встигає розпастися і залишається існувати при низьких температурах, надаючи металу високі механічні властивості.

Відпустка деталей після гарту - є вторинною термообробкою, яка може застосовуватися тільки до деталей, що пройшли процес гарту. Структура металу, отримана після загартування, є дуже крихкою через наявність механічних напруг між кристалами металу. Для усунення цих напруг і застосовується відпустка металу. Відпустка полягає у нагріванні металу до не високих температур(близько 200-500 градусів) та витримці в кілька годин при цій температурі. Дана операція дозволяє загартованій структурі металу частково змінити свою будову та видалити напруги між зернами, усунувши крихкість, при цьому механічні властивості практично не зменшуються. Спільна термообробка: загартування з наступною відпусткою, називається поліпшенням, а сталі, які їй піддають - покращуються.

Відпал деталей - вид термообробки, що дозволяє надати металу вихідну структуру, знизити твердість і підготувати метал до наступного загартування на потрібну твердість.

Цементація деталей - застосовується підвищення механічних властивостей сталей з низьким вмістом вуглецю (до 0,35 %). Деталі з цих сталей часто працюють в умовах ударних та вібраційних навантажень, і низький вміст вуглецю знижує їхню крихкість. Однак при цьому потрібно забезпечити високу твердість поверхні для деталей, що працюють у парі. Для цього застосовують цементацію поверхні. Деталі поміщають у ємності з речовинами, що містять велику кількість вуглецю, наприклад, деревне вугілляі нагрівають там без доступу повітря до високих температур. Таким чином, вуглець переходить у поверхню деталі і далі можна провести її загартування, при цьому поверхня стає твердою, а середина деталі залишається м'якою і добре тримає ударні навантаження.

До деяких кольорових металів можна застосувати такий вид термообробки, як старіння. Старіння полягає у витримці металу кольорових металів при підвищеній температурі (порядку 150-250 градусів) протягом тривалого часу (від доби і більше). Дані процес покращує проникнення атомів металу в сплаві в сусідні кристалічні ґрати та сприяє підвищенню механічних властивостей всього сплаву.

Устаткування для термообробки

Для термообробки застосовується різноманітне устаткування. Розрізняють способи термообробки об'ємні та поверхневі, для яких обладнання буде різним.

Об'ємну термообробку проводять шляхом нагрівання деталі цілком. Для цього добре підходять різні печі муфельні в тому числі вакуумні. У цих печах нагрівання проводиться аналогічно електричній плиті від нагрівальних елементів усередині закритої теплоізольованої камери. У даному обладнанні добре реалізований контроль температури деталі, що нагрівається, що дозволяє повністю контролювати процес термообробки. Також при об'ємній термообробці може застосовуватися нагрівання відкритим полум'ям або інші способи, що дозволяють нагріти деталь повністю.

До поверхневих методів термообробки найчастіше відносять вплив струмами високої частоти (ТВЧ). У цьому випадку деталь міститься у спеціальний мідний індуктор, що відповідає її формі, без контакту з ним. По індуктору пропускають змінний струм високих частот (100 кГц і більше), що викликає розігрів неглибокого поверхневого шару деталі, причому чим більше частота струму, тим менше шар, що прогрівається. Таким чином, можна провести загартування лише поверхневого шару деталі.

Для поверхневих методів термообробки застосовуються індукційні нагрівальні станції різних марок, які містять мідні індуктори для роботи з деталями та генератори струму високих частот, найчастіше лампові. Дане обладнання є вкрай дорогим, високопродуктивним та застосовується при термообробці великих партій деталей.

Особливості процесу термообробки

Сама по собі термообробка не є складною технологічним процесом. Однак велике значеннямає підбір технологічних режимів, таких як:

• Температура нагрівання стали під загартування

• Час витримки в печі при загартуванні

• Середовище охолодження

• Знання особливостей загартування різних марок сталей

• Температура відпустки

• Час витримки під час відпустки

Інші технологічні параметри, які для різних марок сталей, чавунів і кольорових сплавів можуть значно відрізнятися.

Також великий вплив на процес термообробки надає якість та функціонал наявного обладнання, можливість точного визначення температури нагрівання та часу. Для отримання якісної термообробки Ваших деталей краще довірити цю роботу професіоналам, які мають глибокі знання в галузі матеріалознавства та доступ до необхідного технологічного обладнання.