Разработка технологического процессов термической обработки деталей редуктора

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗВОАНИЯ И  НАУКАИ РФ

Снежинскийфизико технический  институт-

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования 

«Национальный исследовательский  ядерный университет «МИФИ»

«СФТИ НИЯУ МИФИ»

 

 

 

 

Кафедра общетехнических дисциплин

 

 

 

 

Курсовая работа.

 

 

 

 

 

 

 

Группа: П-21

Студент:___________Кабанов  С.Ю.

Преподаватель:_________Орлова Н.Ю.

 

г. Снежинск, 2013г.

Содержание

 

Задание на курсвою работу   …………………………………………………….3

1. Разработка технологического процессов термической обработки деталей редуктора       ………………………………………4

1.1 Ведущий вал          ……………………………………………….4

2.1 Стакан (втулка)         ……………………………………………….8

3.1 Фланец (крышка)                     ……………………………………………….13

4.1 Вал шестерня         ……………………………………………….16

5.1 Стакан (подшипника)       ……………………………………………….19

6.1 Зубчатое колесо                 ……………………………………………….23

7.1 Корпус                     ……………………………………………….26

8.1 Картер          ……………………………………………….29

9.1 Основание         ……………………………………………….32

2. Стандартные  детали         ……………………………………………….35

2.1 Сливной болт         ……………………………………………….35

2.2 Маслёнка         ……………………………………………….35

2.3 Болт (крепления основания)  ……………………………………………….36

2.4 Сальник вала         ……………………………………………….37

2.5 Сальник крышки        ……………………………………………….37

2.6 Шайба          ……………………………………………….38

2.7 Шпонка          ……………………………………………….38

2.8 Подшипник          ……………………………………………….39

2.9 Штифт          ……………………………………………….40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ ПО АТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ И ТЕХНОЛОГИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 Редуктор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Разработка технологического процессов термической обработки деталей редуктора.

 

1.1 Ведущий вал.

 

Таблица 1.1 Технические требования к детали

 

Наименование детали	Марка  стали	Твердость сердцевины
Ведущий вал	30ХГС	HRC30-35

 

Вал — деталь, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор.

Исходя из условий работы, к материалу  для изготовления ведущего вала предъявляются следующие требования:

• средня жесткость, обеспечивающая минимальную деформацию при работе;
• достаточная механическая прочность,
• высокая износостойкость рабочей поверхности.

 

 

1.2 Сталь 30ХГС

 

Сталь конструкционная легированная

 

Вид поставки: сортовой прокат, в том  числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006. Калиброванный пруток  ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 1051-73. Шлифованный пруток и серебрянка:  ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Лист тонкий ГОСТ 1542-71.  Полоса  ГОСТ 103-2006. Поковки  и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71. Трубы ОСТ 14-21-77.

 

Использование в промышленности: различные  улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса обшивки, лопатки  компрессорных машин, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных  нагрузках, крепежные детали.

 

 

 

 

Таблица 1.2 Химический состав в % стали 30ХГС (ГОСТ 1133-71)

С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni
			не более
0.28 - 0.34	0.9 - 1.2	0.8 - 1.1	0.8 - 1.1	0,025	0.025	0,3	0,3

 

Удельный вес: 7850 кг/м3

Термообработка: Закалка 880⁰ C, масло, Отпуск 600⁰ C, вода

Температура ковки, °С: начала 1240, конца 800. Сечения до 50 мм охлаждаются в  штабелях на воздухе, 51-100 мм - в ящиках.

Температура критических точек: Ac1 = 760 , Ac3(Acm) = 830 , Ar3(Arcm) = 705 , Ar1 = 670 , Mn = 352

Свариваемость материала: ограниченно  свариваемая. Способы сварки: РДС, АДС  под флюсом и газовой защитой, АрДС, ЭШС. Рекомендуется подогрев и  последующая термообработка, КТС  без ограничений.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

Таблица 1.3 Температура критических точек, °С

Ac1	Ac3	Ar3	Ar1
760	830	705	670

 

1.3 Описание стали

 

Сталь 30ХГС относится к классу конструкционных улучшаемых

сталей. Применяется для изготовления формообразующей оснастки и

ответственных сварных и механически  обрабатываемых деталей, работающих в  атмосферных условиях при температуре  не ниже –70 ºС;

верхний предел температуры применения ограничивается температурой отпуска.

C-(углерод): С увеличением содержания  углерода в стали снижается  плотность, растёт электрическое  сопротивление и коэрцитивная  сила и понижаются теплопроводность, остаточная индукция и магнитная  проницаемость.

S-(сера): Снижает ударную вязкость  и пластичность в поперечном  направлении вытяжки при прокате  и ковке, а также предел выносливости.

Mn-(марганец): Повышает прочность,  износостойкость, практически не  снижая пластичность и резко  уменьшает красноломкость стали.  А также увеличивает глубину  прокаливаемости стали при термической  обработке.

Ni-(никель): Действует так же, как  и марганец. Кроме того, он повышает  электросопротивление и снижает  значение коэффициента линейного  расширения.

Cu-(медь): Увеличивают коррозионную  стойкость стали в атмосферных  условиях и понижают порок  хладноломкости.

Р-(Фосфор): Уменьшает развитие трещин.

Si-(Кремний): Способствует получению  более однородной структуры, положительно  сказывается на упругих характеристиках  стали. Кремний способствует магнитным  превращениям, а при содержании  его в количестве 15…20% придает  стали кислотоупорность.

Cr-(Хром): Повышает твердость, прочность,  а при термической обработке  увеличивает глубину прокаливаемости,  положительно сказывается на  жаропрочности, жаростойкости, повышает  коррозийную стойкость.

 

1.4 Термическая обработка стали  30ХГС

 

Исходя из требований, предъявляемых к детали, считаю, что необходимо выполнить следующие операции термической обработки:

• Закалка - Закалка придает стальной детали большую твердость и износоустойчивость. Для этого деталь нагревают до определенной  температуры, выдерживают некоторое время, чтобы весь объем материала прогрелся, а затем быстро охлаждают в масле (конструкционные и инструментальные стали) или воде (углеродистые стали).
• Отпуск смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, троостита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите. А при отпуске он получается зернистым, или точечным, как в зернистом перлите.

 

Выбираем следующую последовательность операций обработки Ведущий вала при его изготовлении из прутка (маршрутный технологический процесс):

 - механическая обработка,

- Закалка в масло с 880 °С

- отпуск при 180-200 °С, охлаждение на воздухе

- окончательная механическая обработка.

 

 

 

Предел выносливости, Н/мм²		Термообработка	Ударная вязкость, КСU, Дж/см², при t,  ºС						Термообра- ботка
σ-1	τ-1		+20	0	-20	-40	-60	-80
696	-	Закалка с 870ºС, отпуск при 200ºС	69	-	55	41	34	23	Закалка с 880ºС в масле, отпуск при  200ºС,

Таблица 1.4

 

 

Рисунок 2 Режимы термической обработки

 

Нагреваем сталь до температуры ≈ 870⁰С. При нагреве до такой температуры сплав переходит в однофазное состояние – однородный аустенит (Рисунок 2). Затем необходимо непрерывно охлаждать сплав в масле со скоростью V < V_нкз. При этом сначала выделиться избыточный феррит при пересечении линии выделения избыточной α – фазы, а после пересечения линии начала превращения по первой ступени начнет выделяться перлит. Перлит будет выделяться до полного исчерпания исходной фазы. После пересечения линии конца превращения по первой ступени, и дальнейшего охлаждения до комнатной температуры с произвольной скоростью, получается заданная структура – перлит и феррит.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График  режимов термической обработки  ведущего вала из стали 30ХГС

 

 

2.1 Стакан (втулка)

 

Таблица 2.1 Технические требования к детали

 

Наименование детали	Сплав	Твердость по Бринеллю
Стакан	БрАЖ9-4	110-180

 

Стакан — деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы (с осевой симметрией), имеющая осевое отверстие, в которое входит сопрягаемая деталь.

Исходя из условий работы, к материалу  для изготовления стакана предъявляются следующие требования:

• средня жесткость, обеспечивающая минимальную деформацию при работе;
• достаточная механическая прочность,
• высокая износостойкость рабочей поверхности.

 

2.2 Сплав БрАЖ9-4

Бронза безоловянная.

Вид поставки: Пруток бронзовый производится по ГОСТ 1628-78 и по ТУ 48-21-867-89, ТУ 48-21-525-75.

Использование в промышленности: в авиапрмышленности, в машиностроении; высокие механические свойства, хорошие антифрикционные свойства, коррозионно стойкая

 

Таблица 2.2 Химический состав в % сплава БрАЖ9-4 (ГОСТ 1133-71)

Fe	Si	Mn	P	Al	Cu	Pb	Zn	Sn
2 - 4	до   0.1	до   0.5	до   0.01	8 - 10	84.3 - 90	до   0.01	до   1	до   0.1

 

 

Плотность: 7.6 г/см3

Удельное электрическое сопротивление  при 200С, Ом: 0,123 мм2/м

Относительное удлинение: 15%

 

 

Микроструктура  сплава БрАЖ9-4     

2.3 Алюминиевые бронзы - сплавы на основе меди, в которых главным легирующим элементом является алюминий. Применяют двух-и многокомпонентные сплавы. Диаграмма состояния системы Cu -Аl в равновесном состоянии приведена на рис. 3.