Выбор технологического оборудования
К основному оборудованию термического участка относятся нагревательные печи, печи-ванны, установки для получения искусственных атмосфер, индукционные закалочные установки, закалочные баки, то есть оборудование, с помощью которого выполняют основные технологические операции.
К вспомогательному оборудованию относят грузоподъемные средства, приспособления для загрузки деталей, контрольно-измерительную аппаратуру и приборы, оборудование для очистки деталей и т.п.
Печи для термической обработки классифицируются по следующим признакам:
1 По назначению– универсальные печи для отжига, нормализации, закалки и отпуска; цементационные; для азотирования; печи специального назначения.
2 По температуре рабочего пространства– низкотемпературные, среднетемпературные, высокотемпературные.
3 По характеру загрузки, выгрузки– камерные, шахтные, печи с выдвижным подом.
4 По источнику тепла– мазутные, газовые, электрические.
В небольших многотемпературных термических цехах и участках широкое распространение получили универсальные камерные печи, работающие на мазуте или газе, электрические печи камерные и шахтные с карборундовыми (силитовыми) нагревателями. Температуры печей приведены в таблицах 10 ¸ 12.
Таблица 10. Камерные огневые термические печи
| Индекс печи | Размеры загрузочных окон, мм | Наибольший расход топлива | Производитель- ность, кг/ч | ||
| природный газ, м3 /ч | мазут, кг/ч | при за- калке, отжиге | при отпуске | ||
| ТНО-4.6,4.5/11 | 324х348 | ||||
| ТНО-4.8,4.5/11 | 325х348 | ||||
| ТНО-5.10.5.5/11 | 410х464 | ||||
| ТНО-6.12.5.5/11 | 410х464 | ||||
| ТНО-8.12.6.5/11 | 512х696 | ||||
| ТНО-8.16.6.5/11 | 512х696 | ||||
| ТНО-10.14.8/11 | 596х1044 | ||||
| ТНО-10.20.8/11 | 596х1044 |
Примечание. Расшифровка индекса печи: ТНО – термическая, нагревательная, камерная, обычная атмосфера; цифры в числителе – округленные значения ширины, длины, высоты рабочего пространства в дм; в знаменателе – максимальная рабочая температура в сотнях градусов.
Таблица 11. Камерные электрические печи
| Индекс электропечи | Индекс электропечи |
| Высокотемпературные | Среднетемпературные |
| СН3-2.2.0,9/13 | СНО-2,5.5.1,7/10 |
| СН3-3.4.1,2/13 | СНО-3,6,5.5,2/10 |
| СН3-5.6.5,2/13 | СНО-5.10.3,2/10 |
| СН3-8.5.10,3/13 | СНО-8,5.17.5/10 |
| СН3-8.5.17,5/13 | Низкотемпературные |
| СН3-11.22.7/12 | СНО-3.6,5.2/7 |
| СНО-2,55.1,7/12 | СНО-4,8,2,6/7 |
| СНО-4,8.2,6/12 | СНО-5.10.3,2/7 |
| СНО-5.10.3,2/12 | СНО-6,5.13.4/7 |
Примечание. Расшифровка индекса печи: С – нагрев сопротивлением, Н – нагревательная камера, З или О – защитная или окислительная атмосфера. Цифры после букв: в числителе - ширина, длина и высота рабочего пространства в дм, в знаменателе – максимальная рабочая температура в сотнях градусов.
В камерных печах загрузку и выгрузку деталей массой до 10 кг осуществляют вручную. При массе деталей более 10 кг используют сред- ства механизации (подвесные клещи на монорельсе, манипуляторы, загру- зочные машины). Мелкие детали загружают в печи на поддонах (против- нях).
Таблица 12. Шахтные электрические печи
| Печи с цилиндрическим рабочим простран- ством | Печи с прямоугольным сечением ра- бочего пространства | |||
| СШО-4.4/7 | (25) | СШЗ-4.8/10 | (42) | СШЗ-2.2.10/13 (32) |
| СШО-4.12/7 | (40) | СШЗ-6.6/10 | (45) | СШЗ-5.5.20/13 (126) |
| СШО-6.6/7 | (36) | СШЗ-6.12/10 | (75) | СШЗ-8,5.8,525/13 |
| СШО-6.12/7 | (60) | СШО-6.18/10 | (90) | |
| СШО-6.18/7 | (72) | СШО-6.30/10 | (136) | |
| СШО-6.30/7 | (108) | СШЗ-10.10/10 | (110) | |
| СШО-10.10/7 | (86) | СШЗ-10.20/10 | (165) | |
| СШО-10.20/7 | (120) | СШЗ-10.30/10 | (220) | |
| СШО-10.30/7 | (160) |
Примечание. Расшифровка индекса печи: С – нагрев сопротивлением, Ш – шахтная, О или З – обычная или защитная атмосфера. Цифры в числителе: диаметр и высота или ширина, длина и высота рабочего пространства в дм, в знаменателе – мак- симальная рабочая температура в сотнях градусов, цифра в скобках – мощность в кВт.
В шахтные печи загрузку деталей осуществляют в металлических корзинах или подвешивают на специальные приспособления – ёлочку.
Для газовой цементациииспользуют шахтные электрические печи типа Ц (муфельные) и шахтные печи типа СШЦ (безмуфельные). В качестве карбюризатора при газовой цементации применяют углеводородные газы (пропан, бутан, природный газ), бензол, пиробензол, жидкие углеводороды (керосин, синтин), подаваемые в печь через капельницу. Загрузку деталей в печь осуществляют в корзинах или подвешивают на ёлочках.
При цементации в твердом карбюризаторенаибольшее распространение получили печи типа Ц – 105А и СШЦ.
Наиболее широко применяемые для цементации печи представлены в таблице 13.
Для азотированияприменяются шахтные печи типа США (таблица 14), процесс осуществляется в атмосфере аммиака по одно- и двухступенчатому циклу при температуре 480°-650° С. Детали загружают в печь в корзинах или на ёлочках.
Таблица 13. Печи для газовой цементации
| Индекс печи | Размер реторты, мм | Рабочая тем- пература, °С | Мощность, кВт | Масса садки, кг | |
| диаметр | высота | ||||
| Ц-25 | |||||
| Ц-35 | |||||
| Ц-60 | |||||
| Ц-75 | |||||
| Ц-90 | |||||
| Ц-105 | |||||
| Шахтные безмуфельные электропечи типа СШЦ | |||||
| СШЦ-3.4/10,5 | |||||
| СШЦ-3.6/10,5 | |||||
| СШЦ-4.6/10,5 | |||||
| СШЦ-4.9/10,5 |
Таблица 14. Печи для газового азотирования с номинальной температурой 650 0С
| Индекс печи | Мощность, кВт | Максимальная масса садки, кг |
| Муфельные | ||
| США-2.6/6 | ||
| США-3,2.4,8/6 | ||
| США-5.7/6 | ||
| США-8.126/6 | ||
| США-12,5.20/6 | ||
| Безмуфельные | ||
| США-15.22,47/6-Б | ||
| США-20.30/6-Б | ||
| США-25.37,5/6-Б |
Примечание. Расшифровка индекса печи: С – нагрев сопротивлением, Ш – шахтная, А – для азотирования; цифры в числителе – диаметр и высота рабочего пространства в дм; в знаменателе – округление номинальная температура.
Для поверхностной закалкидеталей используют индукционные закалочные универсальные установки с машинным генератором, вертикального (ИЗУВ) и горизонтального (ИЗУГ) положения. При выборе типа и мощности установки для закалки деталей ТВЧ необходимо ориентироваться на размеры обрабатываемой детали, необходимую глубину закалки и частоту тока.
Мощность установки, расходуемая на нагрев детали, определяется по формуле:
Pg=P0S,
где P0 – удельная мощность, кВт/см2 (см. табл. 7); S – площадь поверхности нагрева, см2.
По найденному значению Pgопределяется мощность установки, потребляемая от питающей сети (таблица 15).
Таблица 15. Определение мощности установки
| Передаваемая мощ- ность детали Pg, кВт | Потребляемая мощность, кВт | ||
| Ламповый генератор | Машинный генератор | Тиристорный преобразователь | |
| P0S | 3,4 P0S | 2,4 P0S | 1,9 P0S |
Некоторые из установок, применяемых для закалки ТВЧ, приведены в таблице 16.
Таблица 16. Индукционные закалочные установки с машинным генератором
| Вертикального исполнения | Горизонтального исполнения | |
| ИЗУВ 32/160-208 | ИЗУВ 5/50-22 | ИЗУГ 80/280-402 |
| ИЗУВ 12/90-102 | ИЗУВ 32/160-202 | ИЗУГ 200/160-202 |
| ИЗУВ 80/50-102 | ИЗУВ 80/280-202 | ИЗУГ 500/90-402 |
| ИЗУВ 5/50-28 | УЗУВ 12/90-108 | ИЗУГ 80-280-408 |
| УЗУВ 80/50-108 | УЗУВ 32/160-208 | ИЗУГ 200/160-208 |
| УЗУВ 80/280-208 | ИЗУГ 500/900-408 |
Цифры в индексе установки означают следующее: первая – максимальный диаметр закаливаемой детали в см; вторая – максимальная длина закаливаемой детали в см; третье число – первая цифра в последнем двухзначном числе или две первые цифры в последнем трёхзначном числе показывают максимальную мощность установки в десятках киловатт, последняя цифра – округлённое значение частоты тока в индукторе, кГц. Например, ИЗУВ 80/280-208. Это установка для закалки деталей с максимальным диаметром 800 мм, длиной 2800 мм. Мощность установки 200 кВт, частота тока в индукторе 8000 Гц.
Ламповые универсальные закалочные установки (табл. 17) имеют большую частоту тока и позволяют производить закалку более тонкого поверхностного слоя детали.
Таблица 17. Ламповые установки для закалки ТВЧ
| Обозначение уста- новки | Мощность, потребляемая от сети, кВт | Рабочая частота, кГц |
| ЛЗ1-25 | ||
| ЛЗ2-67 | ||
| ЛЗ-107 | ||
| ЛЗ-167 |
После термической обработки обычно изделия подвергаются мойке, очистке и, при необходимости, дробеструйной обработке металлическим порошком, корундовой крошкой, ультразвуком.
Контролькачества термообработки проводится обычно измерением твёрдости детали приборами ТШ-2 (пресс Бринелля) и ТК (пресс Роквелла).
Глубина цементированного слоя и толщина слоя после поверхностной закалки контролируются по образцам-свидетелям, прошедшим цикл обработки вместе с контролируемой партией деталей.
2.4. ОПИСАНИЕ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУР В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
При выполнении этого пункта студент производит анализ и выполняет:
- описание химического состава и внутреннего строения сплава (структуры) в равновесном состоянии;
- описание превращений, происходящих при нагреве до расчетноых температур, и после термической обработки;
- описание свойств структурных составляющих;
- зарисовывку их микроструктур (в квадратах 40х40 мм).
Описание данного раздела завершается качественной оценкой изменения механических свойств детали до и после термической обработки.
2.5. ТРЕБОВАНИЯ К ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Графическая часть выполняется на отдельном листе формата А3, оформленного по ГОСТ 2.105-95, и содержит:
- чертеж детали с нанесенными техническими требованиями по термической обработке (к отдельным поверхностям или детали в целом);
- график термической обработки с указанием критических точек и оптимальных температур нагрева, и нанесенными на него условными обозначениями микроструктур.
Под графиком уазывается вид охлаждающей среды и ее характеристика.
2.6. Выводы
В данном разделе студент формирует краткие выводы и обобщения по каждому разделу курсовой работы.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность процесса термической обработки?
2. Какие превращения протекают в стали при нагреве?
3. Назначение и виды термической обработки стали.
4. Что такое мартенсит? В чем сущность и особенности мартенситного превращения?
5. Назвать основные параметры режимов термической обработки.
6. Дать определение основных видов предварительной термической обработки.
7. Какие существуют разновидности процесса отжига и закалки и для чего они применяются?
8. Как выбрать температуру нагрева при отжиге для доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей?
9. Каково назначение нормализации?
10. Как осуществляется обработка холодом?
11. Какие существуют группы охлаждающих сред и каковы их осо- бенности?
12. Дать определение основных видов окончательной термообра ботки?
13. Как выбрать режимы термообработки (температуру нагрева, время выдержки) для углеродистых сталей?
14. Какое влияние оказывают легирующие элементы на превращения в стали?
15. Назвать основное оборудование для термической обработки?
16. Дать определение видов химико-термической обработки.
17. Цементация, цель, сущность, применение.
18. Азотирование, цель , сущность, применение.
19. Цианирование, виды, цель . сущность, применение.
20. Как практически осуществляются процессы цементации, азотирования, цианирования, нитроцементации?
21. Назовите основные дефекты цементации.
22. азовите основные дефекты азотирования.
23. Назовите основные дефекты цианирования и нитроцементации.
24. Как влияет поверхностная закалка на эксплуатационные характеристики изделия?
25. Как регулируется глубина закаленного слоя при нагреве токами высокой частоты?
26. Каковы преимущества поверхностной закалки?
27. Какова структура поверхностного слоя и сердцевины детали при закалке ТВЧ?
28. Виды поверхностной закалки, недостатки и преимущества.
29. Что такое тип производства? Назвать разновидности.
30. Какие существуют виды получения заготовок?
31. Что называется шероховатостью поверхности?