Проект участка термической обработки дисковых фрез (стр. 6 из 9)
Постоянный контроль температуры масла, поступающего в закалочный бак, осуществляется переносным ртутным термометром.
Периодичность контроля зависит от сложности и технического состояния оборудования, но при любых условиях контроль масла проводится не реже одного раза в неделю. Продолжительность операции контролируется с помощью реле времени, аппаратурой для цветовой и световой сигнализации.
Контроль качества готовой продукции включает в себя:
- выявление наружных трещин, сколов и других дефектов;
- определение соответствия размеров изделия и допусков, заданных в технических условиях;
- контроль твердости;
- проверка механических свойств;
- проверка технологических свойств.
Количество остаточного аустенита (при его содержании свыше 5-8%) после отпуска, определяют микроанализом и измерениями твердости. Контроль твердости дисковых фрез проводится по методу Роквелла путем вдавливания алмазного конуса в испытуемую поверхность при нагрузках. Нормы из измерения твердости устанавливаются в зависимости от назначения детали.
Метод измерения твердости по Роквеллу – удобный экспрессный метод, так как через четыре секунды (стандартный режим нагружения), либо две секунды (ускоренный) сразу на приборе считывается число твердости.
Единица твердости по Роквеллу связана с разностью глубин внедрения индентора для ситуации (рис. 1.6.) после приложения предварительной нагрузки Р0 = 10 кг и ситуации, когда проведено нагружение основной нагрузкой со снятием и оставлением предварительной.
Рисунок 1.6 ― Схема измерения твердости по Роквеллу.
1 ― шкала С и А (100 единиц).
Вся шкала твердости ― 100 единиц, одна единица соответствует разности глубин в 2 мкм. Как видно для имеющих погрешность микрометров (половина цены минимального деления), погрешность измерения макротвердости будет выше для очень мягких материалов и для очень твердых. Поэтому по Роквеллу имеются три основные шкалы и ряд дополнительных введенных в период СЭВ (табл. 1.6).
Таблица 1.6 – Три основные шкалы по Роквеллу
| Индикатор | Шкала | Диапазон твердости | Нагрузка Р + Ро | Числа твердости |
| Конус | СА | 300 – 900240 – 900 | 15060 | 19 – 67 НRC70 – 85 HRA |
| Шарик | B | < 250 | 100 | 25 – 100 HRB |
Шкалы С и А необходимы для твердых сплавов. Индикатор для них ― алмазный конус с углом при вершине 120º, но для сплавов с твердостью до 35 HRC допустим и конус из твердого сплава. Для мягких сплавов ― индентор стальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм. Для шкалы В основная шкала не 100, а 130 единиц (красная шкала).
В зависимости от предполагаемой твердости и толщины выбирают либо шкалу С, либо шкалу А; то есть шкала А для сплавов с небольшой толщиной. Так же, как и в других методах измерения макротвердости, расстояние между центрами соседних отпечатков должно быть не менее 2,5 мм, расстояние от центра отпечатка до края не менее 4,5d. Поверхность сплава должна быть сошлифована.
Для Роквелла допустимы измерения на цилиндрических поверхностях. Существуют таблицы, где приведены допустимые интервалы твердости и минимальные радиусы кривизны для измерений.
Помимо HRC имеется шкала HRCэ, которая отличается от HRC на 1,5 - 2 единицы (21 - 67 единиц твердости) и связана с тем, что в эталонных конусах отличаются величины по радиусу закругления.
Излом контролируется с целью определения по его виду качество термической обработки и выявления дефектов, например, карбидной сетки, пережога. Карбидная сетка не должна превышать четвертый балл.
При неоднородных свойствах изделий местный контроль твердости не гарантирует полного выявления брака. Поэтому для проверки твердости структуры, глубины закаленного слоя применяют магнитные методы неразрушающего контроля. При помощи магнитных методов можно проводить сплошной контроль твердости и структуры деталей без их повреждения и затрачивая минимум времени. Наиболее широко применяются методы измерения коэрцитивной силы, измерения магнитной индукции и электромагнитные методы.
Для цехового контроля прибегают к определению структуры, используя металлографический анализ. Для большинства методов металлографического анализа разработаны соответствующие стандарты и шкалы для контроля.
К методам неразрушающего контроля трещин, раковин в термических цехах относят и используют метод магнитной дефектоскопии, просвечивание рентгеновскими и γ-лучами.
2. Выбор и расчет оборудования
2.1 Выбор и обоснование основного оборудования
Применение высокопроизводительного, надежного в эксплуатации оборудования позволяет снизить в проектируемом термическом участке себестоимость ТО, повысить производительность и обеспечить высокое качество продукции.
Все оборудование можно разделить на три групп:
- основное оборудование, связанное с нагревом и охлаждением изделия;
- дополнительное оборудование для выполнения дополнительных операций;
- вспомогательное оборудование (установки для приготовления контролируемых атмосфер и карбюризатора, теплоэнергетическое оборудование).
Тип оборудования для проектируемого цеха выбирается на основании разработанного технологического процесса термической обработки и режимов термической обработки. Выбор оборудования зависит также от способа выполнения операций, устанавливается в зависимости от следующих факторов:
1) Характер загрузки:
а) поштучный или партиями, садками – применяется в цехах индивидуального и мелкосерийного производства, осуществляется на оборудовании периодического действия (камерные и шахтные печи), способном к быстрой переналадке технологического режима;
б) непрерывный – применяется в цехах массового и крупносерийного производства и осуществляется на поточном оборудовании непрерывного действия (агрегаты, конвейерные и толкательные печи).
2) Положение изделий в процессе обработки:
а) стационарное;
б) перемещение по повторяющейся траектории;
в) поступательное перемещение.
3) Сочетание операций:
а) последовательное;
б) параллельное;
в) параллельно-последовательное.
4) Режим работы оборудования:
а) периодический;
б) полунепрерывный;
в) непрерывный.
Для термической обработки закалки дисковых фрез, выбираем три соляные печи-ванны СВС 3,5.8.3,5/13, жидкая среда защищает нагреваемый инструмент от окисления и обезуглероживания, а при переносе его после нагрева на поверхности образуется защитная пленка соли.
Выбранное оборудование имеет размеры рабочего пространства: длинна 800 мм, ширина 350 мм, высота 350 мм.
Для трехкратного отпуска применим печи СШО 4.4/7 с размерами рабочего пространства: диаметр 400 мм, высота 400 мм.
2.2 Описание основного оборудования
Выбор основного оборудования начинается с анализа существующего на заводе оборудования, обсуждения его достоинств недостатков. Также необходимо рассмотреть какие виды основного оборудования обладают большей производительностью, обеспечивают лучшее качеств термообработки, лучше механизированы и автоматизированы [5].
К основному оборудованию относится оборудование, применяемое для выполнения технологических операций, связанных с нагревом и охлаждением деталей: печи, нагревательные устройства и установки, охлаждающие устройства.
Выбор оборудования зависит также от способа выполнения операций, устанавливаемого в зависимости от следующих факторов:
1) характера загрузки;
2) положения изделий в процессе обработки;
3) сочетания операций;
4) режим работы оборудования.
Для осуществления выбранных режимов термической обработки может быть применено следующее оборудование:
- соляные ванны;
- шахтные печи.
Печи-ванны применяются в термических цехах для нагрева деталей при закалке, отпуске, нормализации и др. В печах-ваннах детали нагревают в различных жидких средах, в зависимости от того, для какой термической операции производится нагрев и, следовательно, до какой температуры необходимо нагревать детали. В качестве сред для нагрева применяют расплавленные металлы (свинец, силумин, сплавы свинца), расплавленные соли, щелочи, масла. При нагреве в солях вследствие наличия в них растворенного кислорода и окислов возможно обезуглероживание деталей. Для борьбы с этим явлением в ванны добавляют небольшое количество цианистых солей или карбида кремния.
Нагрев в жидких средах по сравнению с нагревом в печах имеет достоинства:
- более быстрый прогрев деталей в расплавленных солях;
- относительную однородность температуры всей среды;
- отсутствие окисления детали при нагреве в солях;
- возможность производить местный нагрев детали.
Более быстрый нагрев в печах-ваннах идет потому, что коэффициент теплопередачи ванн намного больше, чем в обычных печах. Нагрев в ваннах происходит теплопроводностью.
Для закалки дисковых фрез была выбрана печь-ванна СВС-3,5.8.3,5/13. В рабочем пространстве установлены электроды, к которым подводится энергия от печного трансформатора. Нагревательным элементом является расплавленная соль. Протекающий по электродам ток достигает большой величины, поэтому вокруг них возникает сильное магнитное поле. Под действием этого магнитного поля начинается интенсивная циркуляция расплавленной соли в ванне. Около стен ванны соль поднимается со дна, и, достигая верха, перемещается к электродам, а затем вниз, к нижним концам электродов. Возникающая циркуляция соли способствует выравниванию температуры в ванне и предотвращает перегрев соли вблизи электродов.