Твёрдость азотированного слоя заметно выше, чем цементированной стали. Азотирование проводят в аммиаке при температуре 500-600°С. При нагреве аммиак диссоциирует с выделением атомарного азота:
2NH3 ® 2N+ 6H
Образовавшийся атомарный азот адсорбируется, а затем диффундирует в поверхность, образуя там твёрдые нитриды железа и нитриды металлов.
Технологический процесс азотирования предусматривает несколько операций:
1) предварительная термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска стали для получения повышенной прочности и вязкости в сердцевине изделия;
2) механическая обработка деталей, а также шлифование, которое придаёт окончательные размеры детали;
3) защита участков, не подлежащих азотированию (нанесение обмазки из жидкого стекла или лужение);
4) азотирование;
5) окончательное шлифование или доводка изделия.
Азотированию подвергают среднеуглеродистые легированные стали. Наибольшее применение находит сталь 38Х2МЮА.
7.6 Поверхностная закалка стали
Поверхностная закалка стали осуществляется путём индукционного нагрева детали, которая помещается в переменное магнитное поле. Индукционный нагрев происходит вследствие теплового действия тока, индуцируемого в изделии, помещённом в переменное магнитное поле.
При этом закаливается только поверхностный слой детали, тогда как сердцевина изделия остаётся незакалённой.
Основное назначение поверхностной закалки: повышение твёрдости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия. Сердцевина изделия остаётся вязкой и воспринимает ударные нагрузки.
Поверхностная закалка с индукционным нагревом осуществляется в установках ТВЧ (ток высокой частоты). Для нагрева изделие устанавливают в индуктор, представляющий собой один или несколько витков медной трубки. Переменный ток, протекая через индуктор, создаёт переменное магнитное поле. В результате явления индукции в поверхностном слое возникают вихревые токи, и происходит выделение тепла.
После закалки с индукционным нагревом детали подвергают низкому отпуску. Время нагрева при закалке ТВЧ измеряется в секундах.
7.7 Метод замера твёрдости
Метод замера твёрдости основан на вдавливании твёрдого наконечника в поверхность детали. После снятия нагрузки остаётся отпечаток, величина которого характеризует твёрдость детали.
7.8 Печи
Печи состоят из металлического каркаса, выложенного огнеупорным кирпичом, по стенкам расположены нагреватели, по которым пропускается электрический ток. В рабочее пространство печи помещается термопара, которая передаёт сигнал на прибор контроля температуры.
7.9 Оборудование термического цеха, приспособления, инструменты
–шахтные печи: низкотемпературные, с рабочей температурой до 700°С, высокотемпературные – до 1000°С;
– камерные печи – с рабочей температурой до 1000°С;
– соляная ванна с расплавом BaCl2;
–камера холода для обработки холодом (при -70°С) колёс из стали 07Х16Н6;
–шахтные печи для химико-термической обработки (цементации и азотировании);
–установка высокочастотная для поверхностной закалки;
–приборы для измерения твёрдости: Бриннель и Роквелл.
Используемые приспособления: корзины, подвески, подставки, этажерки, приспособления для термофиксации пружин и т.д.
Инструменты: клещи различной конфигурации, кочерга, лопаты и т.д.
Таблица.3.Используемые марки сталей:
Марка стали | Назначение |
Сталь 45 | для валов, болтов и др. деталей |
40ХН2МА | для валов, болтов, шпилек |
38ХН3МА | для дисков колёс и др. |
07Х16Н6 | для дисков колёс и др. |
20Х13 | для болтов и др. |
60С2А | для пружин |
12ХН3А | для цементируемых деталей |
38Х2МЮА | для азотируемых деталей |
Сталь 20 и 09Г2С | для сварных конструкций |
8. Котельно-сварочное производство
8.1 Краткая характеристика
Котельно-сварочный цех №2 входит в состав сварочно-заготовительного комплекса. Численность котельно-сварочного цеха составляет 103 человека, из них руководителей и специалистов – 15 человек, производственных рабочих – 69 человек, вспомогательных рабочих – 19 человек.
В котельно-сварочном цехе изготавливают такие узлы, как сосуды (ресиверы), рамы-маслобаки, рамные конструкции, трубопроводы, монтируемые на агрегате, трубопроводы, монтируемые на монтаже, барабаны маслоотделителей, охладители масла и газа, трубные батареи, шкафы автоматики, корпуса компрессора высокого давления.
8.2 Специализированные участки
В котельно-сварочном цехе имеются специализированные участки:
- участок сборки корпусов;
- участок изготовления шкафов автоматики;
- участок изготовления трубопроводов;
- участок намотки барабанов маслоотделителей;
- участок сборки трубных батарей и газо-маслоохладителей;
- механический участок;
- участок пайки трубных батарей.
8.3 Выполняемые работы
На этих участках выполняются следующие работы:
- дробеструйка деталей перед сваркой, а также дробеструйка готовых узлов после сварки в дробеструйных камерах (3шт);
- зачистка кромок деталей под сварку;
- вальцовка обечаек из листов на вальцах;
- ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
- полуавтоматическая и автоматическая сварка в среде углекислого газа;
- аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;
- автоматическая сварка под слоём флюса;
- газовая сварка;
- электрострижка;
- контактная сварка;
- гибка стальных труб в холодном состоянии в разных плоскостях на трубогибочных станках;
- накатка оребрения латунных, стальных трубок на накатном станке;
- термическая обработка чугунных отливок и снятие напряжения в сварных конструкциях в термической печи;
- изготовление, сборка под пайку оребренных трубок, трубных досок, пайка трубных батарей радиаторов и газомаслоохладителей;
- гидро- и пневмоиспытание узлов для определения прочности и герметичности на стендах;
- зачистка сварочной проволоки и прокалка электродов и флюса перед сваркой с последующим их хранением в специальном помещении;
- изготовление и упаковка узлов газовых коммуникаций и труб метражом;
- строжка кромок под сварку на специальном кромкострогальном станке;
- развальцовка трубок трубных батарей.
Для вырезки деталей сложной конфигурации толщиной до 3 мм имеется установка лазерной резки с программным управлением «Севан», виброножницы.
Котельно-сварочный цех оснащён печами для прокалки электродов и термошкафами для их сушки и хранения. В котельно-сварочном цехе имеется газовая печь для термообработки крупных сварных конструкций, а также шахтные электропечи, где производится термообработка. Все печи оборудованы самопишущими приборами для контроля и регистрации температуры. Также цех №2 оснащён двумя установками для подготовки (очистки от ржавчины и загрязнений) сварочной проволоки диаметром от 0,8 до 3 мм и от 3 до 5 мм и намотки её в кассеты; имеется печь для прокалки флюса, комплекс термического оборудования для прокалки и хранения электродов.
9. Изготовление типовых деталей центробежных машин (на примере центробежных компрессоров)
Цель занятия: изучение механической обработки центробежных колёс, валов и разъёмного корпуса ЦК – механосборочное производство завода центробежных машин.
В состав завода ЦК входят участок редукторов, участок автоматики, участок запасных частей, цех роторов, цех корпусов, цех подшипников, цех тары, цех по сборке ЦК и лаборатория балансировки.
Завод выпускает центробежные компрессоры в однокорпусном, двухкорпусном и трёхкорпусном исполнении для сжатия воздуха, кислорода, азота, хлора, природного газа и др.
Унифицированный ряд компрессоров состоит из верхних и нижних половин корпуса, ротора, подшипников и закладных деталей (направляющий аппарат, диафрагма, лабиринтные уплотнения).
9.1 Оборудование для изготовления лопаток колёс
В основном диске фрезеровать лопатки на копировально-фрезерном станке модели 6441Б. Деталь устанавливают в приспособление, фрезеруют лопатки по копиру концевой фрезой на копировально-фрезерном станке. Проверяют шаблоном и штангенциркулем.
9.2 Точение валов ЦК. Станки и инструменты
Для изготовления вала применяется заготовка из поковки легированной стали. Точение валов производится на токарно-винторезном станке модели 1М63 проходными или проходно-упорными резцами. Устанавливают на станке в четырёхкулачковый патрон, в центрах. Применяют люнет. Проверяют штангенциркулем, микрометром.
Наиболее точные посадочные поверхности вала обрабатываются на круглошлифовальных станках шлифовальным кругом. Проверяют микрометром и микрометрическим индикатором.
9.3 Сборка дисков центробежных колёс
Все рабочие колёса ЦК – закрытого типа. Каждое колесо состоит из основного, покрывного дисков и лопаток. В зависимости от условий работы, параметров, размеров, вида перекачиваемого газа применяют разные способы изготовления колёс:
а) Лопатки получают путём штамповки из листа. Их приваривают к основному диску, а основной диск с лопатками соединяют пайкой с покрывным диском.
б) Сборка дисков центробежных колёс методом клёпки.
В основном диске через лопатки и в покрывном диске сверлят отверстие. Вставка заклёпок производится вручную. Клепальная работа осуществляется на установке для электроклепки колес ЭКП-5.
9.4 Пайка основного и покрывного дисков на вакуумных установках
На лопатки основного диска накладывают припой ПЖК-1000 (лента толщиной 0,1 мм, шириной 5 мм, длиной 12 мм). Закрепляют методом точечной сварки. Устанавливают покрывной диск, закрепляют и – в вакуумную печь. Закрывают камеру печи, откачивают воздух до разряжения (10-3 мм рт. столба). В печи температура повышается до 1000°С. Колесо паяют согласно карте режимов. После пайки охлаждают колесо в вакууме до температуры 200°С. Затем необходимо отключить вакуумную систему, напустить в камеру воздух, открыть под печи и выгрузить колесо.