Особенности нагрева при штамповке
Для нагрева заготовок под штамповку применяют следующие нагревательные устройства: камерные печи, характеризующиеся постоянной температурой в рабочей зоне (щелевые, очковые с закрывающимися окнами), полуметодические и методические печи с толкателями, отличающиеся определённой закономерностью распределения тепла в рабочей зоне, карусельные печи с вращающимся подом, печи скоростного нагрева (с увеличенным тепловым напором), электронагревательные устройства контактного и индукционного нагрева.
В связи с тем, что штампованные поковки отличаются незначительными припусками на механическую обработку и относятся к так называемым точным заготовкам, для нагрева в штамповочном производстве используются малоокислительные и безокислительные способы нагрева.
Ориентировочно время нагрева кованных и катанных заготовок из углеродистой конструкционной стали при одиночном расположении в печи можно определить по табл.15. Различное расположение заготовок на поду учитывается коэффициентом К =1...3, в таблице в числителе даны значения для заготовок круглого сечения, в знаменателе - квадратного.
Таблица 15
Время нагрева кованных и катанных заготовок (М1) при одиночном расположении в печи, мин
| Диаметр или сторона квадрата, мм | Температура рабочего пространства печи, оС | ||||||
| Температура нагрева, оС | |||||||
| 2,7/3,3 | 3,0/3,5 | 2,0/2,5 | 2,0/3,0 | 1,0/1,5 | 1,0/1,5 | ||
| 4,5/5,5 | 6,0/7,5 | 3,0/4,5 | 4,0/5,0 | 1,5/2,0 | 1,5/2,0 | ||
| Окончание табл. 15 | |||||||
| 7,0/9,0 | 8,5/11,0 | 5,0/6,0 | 6,0/8,0 | 2,5/3,0 | 2,5/3,0 | ||
| 10/13 | 11/14,5 | 6,5/8,0 | 8,0/10,5 | 3,5/4,5 | 3,5/4,5 | ||
| 12,5/16 | 15/19,5 | 8,0/10,5 | 10,5/13,5 | 4,5/5,5 | 4,5/5,5 | ||
| 15/19,5 | 18/23 | 10/13 | 12,5/16 | 5,0/6,5 | 5,5/7,0 | ||
| 17,5/22,5 | 21/27 | 12/15 | 14,5/19 | 6,0/7,5 | 6,5/8,0 | ||
| 20,5/26,5 | 24,5/31,5 | 14/17,5 | 16,5/22 | 7,0/9,0 | 7,5/9,5 | ||
| 23,5/30,5 | 27,5/35,5 | 16/20 | 19/24,5 | 8,0/10,5 | 8,5/11,0 | ||
| 26/33,5 | 31/40 | 18/23 | 21/27,5 | 9,0/11,5 | 10,5/13 | ||
| 29,5/38 | 35/45,5 | 20/26 | 23,5/30,5 | 10,5/13,5 | 11,5/15 | ||
| 32,5/41,5 | 38,5/50 | 22,5/29,5 | 26/33,5 | 12/15 | 13/17 | ||
Технологические процессы
предварительной и окончательной термической обработки детали
На основании анализа химического состава материала детали, технических условий, указанных в чертеже, разработать маршрут термической обработки, дать характеристику структуры и свойств материала. Определить основные параметры термической обработки: температуру, время нагрева, выдержки и охлаждения (табл. 16, 17, 18).
Время выдержки деталей в электропечах при температуре закалки определяется как tв = 2,5 +0,5d , мин, где d - условная толщина детали в мм.
Время выдержки деталей при отпуске:
tв = 120 + d , мин (tотп ‹ 300оС );
tв = 20 + d , мин (tотп = 300-400оС );
tв = 10 + d , мин (tотп = 500-600оС ).
Таблица 16
Режимы предварительной термической обработки
конструкционных материалов
| Марка стали | Операция | Температура, оС | Охлаждение | Твердость по Бринелю | ||
| Деформируемые стали | ||||||
| Нормализация | 810-920 | на воздухе | ||||
| -«- | 830-860 | -«- | ||||
| -«- | 820-850 | -«- | ||||
| 40Х | -«- | 850-860 | -«- | |||
| Отжиг | 830-850 | с печью | ||||
| 20ХН | Нормализация | 860-880 | -«- | |||
| Отжиг | 860-880 | -«- | ||||
| 30ХГС | Закалка | 860-890 | в масле | - | ||
| отпуск | 640-670 | на воздухе | ||||
| 12Х2НЧА | Нормализация | 860-890 | -«- | |||
| отпуск | 640-690 | -«- | ||||
| 35ХМЮА | Закалка | 930-950 | в масле | - | ||
| отпуск | 650-675 | на воздухе | ||||
| 40ХС | Нормализация | 870-890 | -«- | |||
| 40ХНМ | Закалка | 850-880 | в масле | - | ||
| отпуск | 650-670 | на воздухе | ||||
| Литейные стали | ||||||
| 20Л | Отжиг Нормализация | с печью. на воздухе | ||||
| 40Л | Отжиг Нормализация | -«- | ||||
| 30ХМЛ | закалка в масле | - | - | |||
| Отпуск | ||||||
| Г13Л | Закалка в воде | 1000-1050 | - | 180-220 | ||
| Чугуны | ||||||
| СЧ18, СЧ36 | отжиг низкотемпературный. Нагрев 75-100 град/ч, охлаждение медленное 25-50 град/ч до t=200оС | 500-550 | - | 200-240 | ||
Таблица 17
Нормы нагрева изделий из углеродистой и легированной стали (τн)
| Наименование агрегатов | Температура нагрева, оС | Время нагрева на 1 мм толщины, сек | |
| из углеродистой стали | из легированной стали | ||
| Пламенная печь | 800-900 | 60-70 | 65-80 |
| То же с упакованными в ящики изделиями | 800-900 | 90-100 | 120-150 |
| Электропечь | 770-820 820-880 | 60-65 50-55 | 70-75 60-65 |
Таблица 18
Ориентировочные режимы упрочняемой термической обработки деталей из конструкционных сталей
| Марка стали | Операция | Температура нагрева | Механические свойства | Твердость поверхности HRC | |||
| sв, МПа | s0.2, МПа | d, % | КСИ, Дж/м2 105 | ||||
| Закалка в воде | 830-850 | - | - | - | - | - | |
| Отпуск | 400-500 | - | - | - | 6× | 30-35 | |
| Закалка в воде | 800-830 | - | - | - | - | - | |
| Отпуск | 400-500 | 800-100 | 8× | ||||
| 40Х | Закалка в масле | 830-850 | - | - | - | - | - |
| Отпуск | 400-500 | - | 35-45 | ||||
| Окончание табл. 18 | |||||||
| Цементация | 900-920 | - | - | - | - | - | |
| Закалка в воде | 780-800 | - | - | - | - | - | |
| Отпуск | 180-200 | - | 56-62 | ||||
| 12Х2Н4А | Цементация | 900-920 | - | - | - | - | - |
| Закалка в масле | 780-820 | - | - | - | - | - | |
| Отпуск | 180-200 | 8× | 58-63 | ||||
| 30ХГС | Закалка в масле | 860-880 | - | - | - | - | - |
| Отпуск | 450-550 | 4,5× | 35-40 | ||||
| 35ХМЮА | Закалка в масле | 930-950 | - | - | - | - | - |
| Отпуск | 650-670 | 9× | 850 - 1000 HV | ||||
| 40ХНМ | Закалка в масле | 850-860 | - | - | - | - | - |
| Отпуск | 600-620 | 8× | 30-33 | ||||
| 40ХС | Закалка в масле | 850-870 | - | - | - | - | - |
| Отпуск | 600-650 | - | - | 26-31 | |||
| 20ХН | Цементация | 880-900 | - | - | - | - | - |
| Закалка в масле | 800-820 | - | - | - | - | - | |
| Отпуск | 180-200 | 6× | 56-60 |
Выбор технологического оборудования определяется:
а) температурным режимом термической обработки (tн);
б) объемом и расположением деталей в печи, длительностью нагрева и выдержки деталей.
Охлаждение при проведении термической обработки осуществляется: при закалке углеродистых сталей в воде, легированных – в машинном масле, при нормализации на воздухе. Отпуск осуществляется либо на воздухе, либо в воде или масле.
Загрузка деталей в печь может производиться клещами штучно либо на специальных поставках, корзинах, противнях, поддонах. Основные параметры электропечей приведены в табл. 19. Условные обозначения принятые в маркировках печей следующие:
С – нагрев сопротивлением, Н – камерная нагревательная печь, З или О – защитная или окислительная атмосферы.
Таблица 19
Электропечи сопротивления широкого назначения
с металлическими нагревателями
| Тип печи | Размеры рабочего пространства, мм | Рабочая температура, оС | Производительность, кг/ч | |||||
| ширина | длина | высота | диаметр | |||||
| Камерные | ||||||||
| СНЗ-2,0.4,0.1,4/10 | - | |||||||
| СНЗ-2,5.5,1.1,7/10 | - | |||||||
| СНЗ-4,0.8,0.2,6/10 | - | |||||||
| СНО-2,5.5,1.1,7/15 | - | |||||||
| СНЗ-4,0.8,0.2,6/12 | - | |||||||
| Шахтные | ||||||||
| СШЗ-0204/7 | - | - | ||||||
| СШЗ-0204/10 | - | - | ||||||
| СШО-0408/7 | - | - | ||||||
| СШО-0408/3 | - | - | ||||||
Цифры после букв для камерных печей: ширина, длина и высота рабочего пространства – дм: в знаменателе – температура рабочего пространства, оС; для шахтных печей: после букв в числителе первые две цифры – диаметр, последние две – высота рабочего пространства, дм; в знаменателе – температура, оС.
Режим термической обработки определяется температурой нагрева tн, временем нагрева tн, временем выдержки tв и охлаждения tохл (рис. 3).
 |
При выборе технологического оборудования (нагревательные устройства) в пояснительной записке необходимо указать и описать технологическую оснастку для нагрева и охлаждения, материалы, используемые в данном технологическом процессе; дать характеристику микроструктуры, методов контроля качества термообработки.
При необходимости разработать технологический процесс химико-термической обработки. Соответствующие расчеты необходимо проиллюстрировать графиками и схемами.
Технологический процесс