Разработка технологии термической обработки втулки из стали 45

      Температура нагрева стали определяется химическим составом и значением критических точек (которые для стали 35 приведены в таблице 2.1), и рассчитывается по формуле[1]:

      t_н=А_с3+(30 ÷ 50 ^оС) , ^оС

      Но  для данной стали наиболее лучшей температурой нагрева считается  t_н = 840-870 ^оС .

      Время выдержки τ_в определяется из формулы:

      τ_в=(0,2÷0,3)*τ_н ,

и для данной втулки составит:   τ_в = 0,23*6,5 = 1,5 ≈ 2 мин.

      Для придания твёрдости окончательных  свойств её подвергают отпуску при  температуре t_отп=500-520 ^оС длительностью 25 минут.

      Режим отпуска назначим по следующим параметрам:

      Температура отпуска, её лучше всего назначить, пользуясь зависимостями «температура отпуска – свойство», которые представлены на            рисунке 3.2. Так из рисунков видно, что только при t_отп=500-520 ^оС обеспечится заданный комплекс свойств для данной втулки. Время отпуска при определяется с помощью формулы:

      τ_отп = (10+δ*τ_уд)*К_пр ,   мин,

где  δ  = 10 мм – толщина изделия;

К_пр =1,25 - коэффициент учитывающий нагрев на приспособление;

τ_уд = 1 мин/мм – удельное время, определяется для углеродистых сталей как 1 минута на 1 мм толщины.

      Значит, время отпуска составит τ_отп=(10+10*1)*1,25 = 25 мин.

      В качестве охлаждающей среды примем простую и дешёвую охлаждающую среду воздух.

      После проведенной термической обработки  втулка будет подвергаться контролю качества.

       4 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА 

      Необходимо  регулярно проводить контроль предъявляемых требований к изготовляемым изделиям. Определение свойств, произведенных втулок проводят следующим образом. Из партии (100 шт.) отбирают 5 втулок для исследования, если хотя бы два из них не соответствуют требованиям, то всю партию бракуют.

      Вначале контроль проводят визуально, невооруженным глазом без помощи оптических приборов, при обнаружении несоответствий линейным размерам, наличие окалины, трещин, следов коробления втулку бракуют.

      После визуального контроля на втулке измеряют твёрдость. Для контроля твёрдости от отобранных втулок поперёк отрезают образец толщиной не менее 10 мм, на котором проводят испытания. На образцах проводят по 3 замера, а затем находят среднее значение. Контролируют твёрдость путём вдавливания стального шарика. Этот метод носит название метод Бринелля и регламентирован согласно ГОСТ 9012-59. Для данного изделия используют стальной шарик диаметром     D=10 мм, который вдавливается в образец с силой Р=1000 кгс. В результате на поверхности образца остается отпечаток в форме шарового сегмента диаметром d. Диаметр отпечатка будет тем меньше, чем твёрже материал. Число твёрдости по Бринеллю (кгс/мм²) вычисляют по формуле:

      НВ = Р/F,

      где Р – нагрузка действующая на шарик, кгс;

            F - площадь поверхности отпечатка, мм² [3].

      Если  площадь поверхности отпечатка  выразить через диаметр шарика и  диаметр отпечатка, то формула для  определения твёрдости по Бринеллю примет вид:

      НВ = 2*Р / (π*D*(D – (D² – d²) ^½))

      Диаметр отпечатка d, измеренный с помощью измерительной лупы или отсчетного микроскопа, служит мерой твёрдости. Погрешность измерительного прибора недолжна превышать ±0,01 мм на одно наименьшее деление шкалы и ±0,02 мм на всю длину шкалы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

      С учётом требуемых свойств, исходя из условий работы, разработана технология термической обработки втулки токарного станка.

      Проанализировав условия работы втулки на рабочем  валу и выдвигаемые к ней требования (σ_т ≤ 570-600 Н/мм²; σ_в ≤ 730-750 Н/мм²), произведён выбор наилучшей марки стали, с точки зрения эксплуатационных характеристик (достаточная контактная износостойкость и оптимальное сочетание прочности ударной вязкости) и экономических факторов. Так оптимальным материалов для производства втулки является сталь 35.

      Таким образом, на основании предъявляемых  требований разработана технология термической обработки втулки, которая будет включать в себя закалку и высокий отпуск, т. е. улучшение. При этом нагрев под закалку будет осуществляться до температур t_зак=840-870 ^оС, в течение 7 минут, выдержка составит 2 мин и охлождение будет проводиться в воде. Отпуск будет характеризовать суммарным временем нагрева и выдержки τ_отп=25 мин и температурой отпуска t_отп=500-520 ^оС.

      Следовательно, цель проведенной работы достигнута, а данная технология является важной разработкой которая может применятся в производственных процесах на металлургических и машиностроительных предприятиях, потому что обеспечивает необходимый уровнь свойств втулки при минимальном уровне экономических и веременных затрат.

       СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Башнин Д. А., Ушаков В. К., Синей А. Т. Технология термической обработки. – М.: Металлургия, 1986. – 424 с.
2. Гуляев А. П. Термическая обработка стали. – М.: Металлургия, 1984. – 496 с.
3. Тылкин М. А. Справочник термиста. – М.: Металлургия, 1981.- 648 с.