Производство заготовок валов (стр. 3 из 3)

Наиболее распространенным типом печей является камерная печь, в которой заготовки 2 укладывают на под 1 печи через окно 4 и после прогрева до заданной температуры извлекают через то же окно. Рабочее пространство печи нагревают сжиганием газа с помощью горелок 3, служащих для смешения газа с воздухом и подачи смеси в печь. Продукты сгорания отводят через дымоход 5 в рекуператор – теплообменник, в котором поступающий к горелкам воздух нагревается теплотой горячих уходящих газов. Подогрев воздуха до температуры 350 – 500 ^оС позволяет экономить до 25% топлива. Для нагрева крупных заготовок применяют камерные печи с выдвижным подом и специальные посадочные машины.

Рис.5 Камерная нагревательная печь

Протяжка – операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку производят последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90^о вокруг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличивается ширина и длина заготовки.

При протяжке круглого сечения используется вид протяжки с круга на круг (рис. 6) в вырезных бойках. Силы направленные к осевой линии заготовки способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности образования осевых трещин.

Оборудование: гидравлические прессы – машины статического действия; продолжительность деформации на них составляет от единиц до десятков секунд. Металл деформируется приложением усилия от гидроцилиндра пресса.

Последовательность операций паковки устанавливают в зависимости от конфигурации паковки и технологических требований на нее.

Рис. 6 Протяжка с круга на круг в вырезных бойках.

Термическая обработка

Для устранения физической и химической неоднородности (сорбит, троостит, бейнит или мартенсит) и, как следствие, высокой твердости, созданных предыдущей обработкой, используют отжиг. В процессе отжига происходит уменьшение дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому разрушению, к анизотропии свойств и возникновению таких дефектов, как шиферность (слоистый излом) и флокены (тонкие внутренние трещины, наблюдаемые в изломе в виде белых овальных пятен). Нагрев при отжиге 1100 – 1200^оС, так как только в этом случае более полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания состава стали.

Общая продолжительность отжига (нагрев, выдержка и медленное охлаждение) больших садок металла достигает 5 – 100 ч. и более. В зависимости от состава стали и массы садки продолжительность выдержки составляет 8 – 20 ч.

Для удаления поверхностных дефектов слитки после отжига иногда подвергают нагреву при 670 – 680^о в течение 1 – 16 ч., что снижает твердость.

Данная сталь подлежит дальнейшей закалке и высокому отпуску. Закалка применяется для повышения прочности, твердости, получения достаточно высокой пластичности и вязкости, а для ряда деталей – высокой износостойкости.

Закалка - термическая обработка, заключающаяся в нагревании стали до температуры растворения избыточных фаз, выдержке и последующем охлаждении.

Продолжительность нагрева заготовки должна обеспечить прогрев изделия по сечению и завершение фазовых превращений, но не должна быть слишком большой, чтобы не вызвать роста зерна и обезуглероживания поверхностных слоев стали.

Выбирают продолжительность нагрева в электропечи 90 с. При нагреве в электрической печи взаимодействие печной атмосферы с поверхностью нагреваемого изделия приводит к окислению и обезуглероживанию стали.

Окисление создает невозвратимые потери металла. Окисление происходит в результате взаимодействия стали с кислородом (2Fе+О₂ ® 2FеО), парами воды (Fе + H₂O — FeO+H₂) и двуокисью углерода (Fе + CO₂ — FеО + СО).

Для предохранения изделий от окисления и обезуглероживания в рабочее пространство печи вводят защитную газовую среду:

1) эндотермическую;

2) эиоэтермическую (богатую, бедную);

3) диссоциированный аммиак;

4) технический азот.

Выбирают экзотермическую (богатую среду), которая используется при нагреве для отжига легированных конструкционных сталей.

Охлаждение обеспечивает получение структуры мартенсита в пределах заданного сечения изделия. Для закалки используют минеральное масло. Масло имеет небольшую скорость охлаждения в мартенситном интервале температур, что уменьшает возникновение закалочных дефектов и постоянство закаливающей способности в широком интервале температур среды (20-150°С).

Температуру масла при закалке поддерживают в пределах 60-9О°С, когда его вязкость оказывается минимальной.

При закалке в этих средах различают три периода:

1) пленочное кипение – в этот период происходит небыстрый отвод теплоты, т.е. скорость охлаждения невелика;

2) пузырьковое кипение - быстрый отвод теплоты;

3) конвективный теплообмен - теплоотвод в этот период происходит с наименьшей скоростью.

После закалки проводят отпуск – нагрев закаленной стали с последующим охлаждением с определенной скоростью. Это окончательная операция термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства.

Кроме того, отпуск полностью или частично устраняет внутреннее напряжение, возникающее при закалке. Для нашей заготовки применяется высокий отпуск 500-680°С. Он повышает пределы прочности и текучести, относительное сужение и ударную вязкость. Значительно повышается конструктивная прочность стали, уменьшая чувствительность к концентраторам напряжений, увеличивая работу пластической деформации при движении трещины и снижая температуру верхнего и нижнего порога хладноломкости.

Отпуск при 550–600°С в течение 1–2 ч. почти полностью снимает остаточные напряжения, возникающие при закалке. Чаще длительность отпуска составляет 1,0–6 ч., в зависимости от габаритов детали.

В результате всех проведенных мероприятий возможно получение валов диаметром не ниже 150 мм., ответственного назначения.