Тема2.1 : Основные составляющие технологического процесса термической обработки
1. Нагрев
2. Выдержка при заданной температуре
3. Охлаждение
Параметры технологического процесса термической обработки
1. Температура нагрева
2. Скорость нагрева
3. Время выдержки
4. Скорость охлаждения
Выбор параметров технологических процессов термической обработки
1. Температура нагрева стали зависит от её хим. состава и вида термической обработки. Обычно она определяется относительно критических точек Ас1, Ас3, Асm.
Критические точки можно определить приблизительно по диаграмме железо-углерод, а более точно они приведены в марочнике стали.
2. Скорость нагрева металла выбирается максимально возможной для данной печи и обычно составляет 100°С⁄час.
3. Время выдержки при индивидуальной термической обработке мелких деталей обычно составляет 15-25% от времени нагрева. Общее время нагрева определяют по формуле
τон=τн+τв
τн=0,1*Д1*к1*к2*к3,
где Д1(мм)- минимальный размер максимального сечения детали ( диаметр шара, цилиндра, ширина параллелепипеда, толщина пластины).
к1- коэффициент формы (шар-1, цилиндр-2, параллелепипед-2,5, пластина- 4).
к2- коэффициент среды (газ-1, соль-1, металл-0,5).
к3- коэффициент равномерности нагрева (всесторонний нагрев-1, односторонний-4).
Однако мелкие детали подвергают термообработке в массовом количестве, поэтому время выдержки составляет
τв=0,5-1час⁄тонну
4. Скорость охлаждения выбирается в зависимости от структуры, которую хотят получить при термообработке. При отжиге охлаждение производят с печью, а потом на воздухе (структура перлит), при нормализации на воздухе (сорбит и троостит), при закалке в жидкостях (мартенсит).
Скорость охлаждения с печью составляет обычно 30-50°С⁄час, скорость охлаждения в других средах представлена в таблице.
| Закалочная среда, её температура, °С | Скорость охлаждения в °С/сек в интервале температур, °С | |
| 650-550 | 300-200 | |
| Вода, 18 | ||
| Вода, 50 | ||
| Дистиллированная вода, 20 | ||
| Дистиллированная вода, 80 | ||
| 10% водный раствор NaCl, 18 | ||
| 10% водный раствор NaОН, 18 | ||
| 10% водный раствор Na2СО3, 18 | ||
| Индустриальное масло, 20 | ||
| Эмульсия (смесь воды и масла) | ||
| Трансформаторное масло | ||
| Спокойный воздух | ||
| Воздух под давлением |
Тема 2.2 Оборудование для термической обработки
Основное оборудование термических цехов
I. Печи и нагревательные установки
Садочные печи
а) Камерные печи применяются для нагрева мелких и средних деталей, они отапливаются природным газом, мазутом или эл. нагревательными элементами. Горелка может располагаться как в рабочем пространстве, так и в отдельной топке, расположенной в нижней части печи. Под печи может быть неподвижным, выкатным или роликовым. Металл во время нагрева не двигается относительно пода
б) Шахтные печи представляют собой футерованую шахту цилиндрической формы, расположенную ниже уровня пола цеха, они предназначены для нагрева деталей большой длины. Детали загружают с помощью кранов, закрывают сверху печь крышкой и нагревают металл с помощью газовых горелок или эл. нагревательных элементов.
в) Колпаковые печи представляют собой футерованный колпак, который устанавливается на под печи. Колпак может двигаться по вертикальной оси. Эти печи применяют для отжига проволоки и ленты. На под устанавливается металл, закрывается внутренним колпаком для защиты от окисления, опускают внешний колпак, в котором установлены газовые горелки или эл. нагревательные элементы.
г) Печи-ванны предназначены для нагрева металла в расплавленных солях или металле. Печь-ванна состоит из металлического кожуха, обложенного огнеупорным кирпичом. Печи отапливаются внешним или внутренним нагревом, для внутреннего нагрева применяют электроды. Их применяют для закалки, нормализации, отпуска, химико-термической обработки. Металл подается в расплав с помощью различных устройств.
2. Проходные печи имеют роликовый под или шагающие балки или толкатели, которые обеспечивают движение металла внутри печи.
а) Методические печи обеспечивают равномерный и постепенный нагрев металла за счет нескольких зон с различной температурой.
3. Индукционные установки представляют собой индуктор (цилиндрическая обмотка из медной трубы), на который подается электрический ток. Внутри индуктора возникает магнитное поле. В металле, проходящем через индуктор, возникают вихревые токи, приводящие к нагреву. Индукционные установки чаще всего применяются для поверхностной закалки на автоматических линиях.
4. Установки электроконтактного нагрева предназначены для термообработки вращающихся деталей. Поверхность детали обкатывается роликом, к которому подводится электрический ток. Ток проходит через металл и нагревает его.
II. Охлаждающие устройства.
1. Закалочные бакибывают механизированные и немеханизированные. Немеханизированные закалочные баки бывают без охлаждения и с охлаждением закалочной жидкости. Для охлаждения закалочной жидкости в баках устанавливают змеевики с циркулирующей холодной водой или прокачивают саму закалочную жидкость через охлаждающее устройство. Механизированные баки могут быть снабжены подвижным столом с отверстиями, на который устанавливаются детали. Стол опускается в закалочную жидкость и после охлаждения поднимается вверх.
Кроме того бывают конвейерные закалочные баки, в которых детали движутся по конвейеру внутри резервуара.
2. Закалочные прессы применяются для охлаждения крупных деталей и деталей сложной формы. Перед охлаждением деталь зажимается в штампе и опускается в закалочную жидкость, это позволяет предотвратить коробление детали.
3. Спрейерные устройствапредназначены для охлаждения металла в потоке стана, струями распыленной воды, что позволяет производить непрерывный процесс термообработки.
Дополнительное оборудование