Таблица 1
| Толщина стенки | Величина балла структуры |
| До 6 мм | 1-4 |
| От 6 до8 мм | 1-6 |
| От 8 до 12 мм | 1-7 |
| Свыше 12 мм | 1-7 |
Таблица 2
Средства и нормы контроля колец подшипников общего назначения,
при их термической обработке
| Диаметр кольца, мм | Вид контроля | Нормы контроля после закалки, штук | Нормы контроля после отпуска, штук | Средства контроля |
| Ширина торца, 2 мм | Твердость Микроструктура Поверхностные дефекты | По 2 ежечасно 2 от партии 20 от партии | По 2 ежечасно 2 от партии 20 от партии | «Роквелл» Микроскоп Магнитный дефектоскоп |
| Ширина торца от 2 до 5 мм | Твердость Микроструктура Излом Поверхностные дефекты | По 2 ежечасно 2 от партии 2 от партии | 10 от партий 2 от партий 20 от партий | «Роквелл» Микроскоп Пресс Магнитный дефектоскоп |
| 50-125 Ширина торца более 5 мм | Твердость Излом Микроструктура Поверхностные дефекты | 2 от партии 2 от партии 2 от партии | 15 от партии 2 от партии 20 от партии | «Роквелл» Пресс Микроскоп магнитный дефектоскоп |
| 125-250 | Твердость Излом Микроструктура Поверхностные дефекты овальность | 2 от партии 1 от партии 1 от партии | 2 от партии 1 от партии 10 от партии 3-5% от партии | «Роквелл» Пресс Микроскоп магнитный дефектоскоп УД-1В, УД-2В, 312 |
| 250-400 | Твердость Излом Микроструктура Поверхностные дефекты овальность | 2 от партии 1 от партии 1 от партии | 2 от партии 1 от партии 10 от партии 3-5% от партии | «Роквелл» Пресс Микроскоп магнитный дефектоскоп Прибор 064 |
| 400-600 | Твердость Микроструктура Поверхностные дефекты овальность | 2 от партии 1 от партии | 5 от партии 1 от партии 5 от партии 3-5% от партии | «Роквелл» Микроскоп магнитный дефектоскоп Прибор 064 |
4. Экспериментальная часть
Кольца диаметром 228/01 (наружное), массой 3371 гр., толщиной стенки 13,3 мм., загружали в электропечь с конвейерным подом типа К-170 (рис.2). Кольца укладывали на конвейер печи по 2 кольца в ряд, расстояние между кольцами не менее 10 мм. Температура по зонам печи: в 1-ой зоне t=810˚С, во 2-ой зоне t=840˚С, в 3-ей зоне t=810˚С. Печь работает в автоматическом режиме. Время нагрева 55-60 минут, с учетом времени в Самосбрасывание таких колец в механизированный закалочный бак- не допускается. Для закалки кольца вынимаются через «форточку» в торцевой стенке печи стальным крючком и плавно опускаются в «карман» закалочной машины.
Охлаждение колец производится в индустриальном масле И12А, И20А ГОСТ20799 при температуре 30-60˚С, продолжительность 6-7 минут. Масло должно равномерно омывать поверхность изделия и находиться в движении, чтобы разрушать образовавшуюся пленку паров и усиливать теплоотдачу равномерно от всей поверхности. Перемещать кольца нужно так, чтобы не получалось завихрений, вследствие которых возможно образование мягких участков с задней стороны изделия.
Стабилизирующее охлаждение производится в моечной машине типа МКП 10.20 в 0,2-0,8% водного раствора Na2 CO3 при температуре 12-25˚С, продолжительность охлаждения 6-8 минут. Отпуск колец производится на конвейерной печи К-135 . Укладка колец на конвейер по 2 кольца по высоте. Нагрев деталей при t= 165-175˚С в течении 4,5-5 часов. Охлаждение происходит на воздухе.
Результаты охлаждения закаливаемого изделия зависят, во-первых, от скорости отвода теплоты, во-вторых, от способности данной стали закаливаться на большую или меньшую твердость и глубину. Последнее, является свойством самой стали, и зависит от ее состава, исходной структуры, величины зерна и т.д. Поэтому для крупногабаритных изделий стандартом предусмотрена сталь ШХ15СГ с повышенным содержанием марганца (0,9-1,2%) и отчасти кремния, прокаливаемость которой значительно больше чем у стали ШХ15. На современных заводах прокаливаемость сталей, для изготовления крупно габаритных подшипников увеличивают за счет увеличения содержания хрома до 1,7-1,9% и молибдена до 0,25-0,35%.
Главная роль процесса закалки отводится превращению аустенита в мартенсит. Данный вид метаморфоз протекает без изменения концентрации твердого раствора и в отличие от перлитного и игольчато-трооститного превращений является бездифузионным. Механизм мартенситного превращения состоит в закономерной перестройке решетки, при которой соседние атомы смещаются относительно друг друга на малые расстояния, составляющие доли межатомных расстояний. Образующаяся при этом фаза имеет новую решетку, закономерно ориентированную относительно старой. Превращение начинается при температуре вполне определенной для аустенита данного состава. Эта температура называется мартенситной точкой. Результаты закалки зависят от температуры и от скорости охлаждения в интервале мартенситного превращения (20-60˚С).
Твердость после закалки, согласно документации, должна составлять 64НRC, в нашем случае 63HRC, после отпуска 60HRC, в нашем случае 62HRC.
В целях увеличения равномерности и скорости охлаждения, а так же снижения закалочных деформаций, практика применяет «закалочные машины». Это приспособления, задающие деталям вращательные движения в процессе охлаждения, что способствует повышению качества закаляемых изделий. Наиболее хорошие результаты получаются при использовании «валковых» закалочных устройств.
В подшипниковой промышленности широкое распространение получили 2-х валковые установки.
По ходу работы требовалось определить фактическое потребление тепловой мощности и ее КПД.
Определим потребляемую мощность печи
| 1-я зона | 2-я зона | 3-я зона | |
| T,˚C | 800-810 | 840 | 810 |
| I, A | 70 | 60 | 97 |
| Раб.- τ, мин. | 8 7 звездочка | ||
| Нераб.-τ,мин. | |||
| соединение | |||
Определим напряжение в каждой из зон:
U1=380/167=2,27 U2=380/117=3,24 U3=380/107=3,5
Потребляемая мощность печи:
1-я зона: N1= (3^1/2)*I1*U1 = 1,732*70*2,27 = 275,2 Вт
2-я зона: N2= (3^1/2)*I2*U2 = 1,732*60*3,24 = 336,7 Вт
3-я зона: N3= (3^1/2)*I3*U3 = 1,732*97*3,5 = 588 Вт
Фактическая потребляемая мощность
1-я зона 2-я зона
Полное время 15 мин – 100%
Рабочее время 8 мин – Х
Х – 53.3%
N - 146,6 Вт 179,46 Вт
Количество эл.энергии:
τ= 55-60 мин
R = 400 Oм
3-я зона: Q = 0.24*I^2*R*τ = 0.24*97^2*400*1 = 903.2 ккал
Определим производительность печи по металлу:
Мкольца = 3.371 кг
Кладка: 2*52 = 104 кольца
Р = (m*n)/τ = (3.371*104)/1 = 350 кг/ч
Выводы: в ходе лабораторной работы мы изучили производственный процесс закалки колец подшипников в электропечи с конвейерным подом типа К- 170 и измерили твердость закаленной детали – 63HRC.
Лабораторная работа №3
Светлая закалка деталей подшипников на закалочно-отпускном агрегате
Цель работы: Изучить особенности техники и технологии термической обработки деталей при использовании защитных эндогазовых атмосфер в условиях промышленного производства.
Общие положения технологии термической обработки хромистых сталей
Малолегированные хромистые стали при нагреве не защищены от газовой коррозии под влиянием высоких температур. Образующаяся окалина на поверхности деталей является помехой для дальнейших операций обработки деталей, что в конечном итоге приводит к удорожанию выпускаемой продукции. Оптимальным вариантом решения этой проблемы является заполнение рабочего пространства нагревательных печей защитным газом определенного состава – эндогазовой защитной атмосферой. При условии, что эта атмосфера обладает определенным углеродным потенциалом и состав ее не меняется во времени, окислы на поверхности нагревательных деталей образовываться не будут. Это дает возможность снизить припуски на механическую обработку деталей, что существенно понизит стоимость обработки и себестоимость изделия в целом. Защитные атмосферы в условиях производства готовят с специальных генераторах из углеводородных газов путем их неполного сжигания в смеси с воздухом. Реакции горения газа в таких условиях могут протекать только при дополнительном подогреве реакционного пространства (реторты) электрическими нагревателями до температур 11000С.
Нагревательное оборудование для термической обработки имеет большую установочную мощность, что диктуется многими промышленными факторами. Такими как экономия производственных площадей, снижением потерь энергии, сокращением машинного времени процессов нагрева. Однако, увеличение удельной мощности оборудования нагрева соглашается с возможностями установки длинных нагревателей на ограниченных площадях стенок печей (не хватает места). По закону Ома сила тока (I,А), напряжение питания нагревателя (U,В) и омическое сопротивление нагревателя (R,Ом) связаны известной зависимостью U=IR и её производными. Кроме того существуют критерии материала нагревателей, задающих предельную удельную нагрузку на 1 мм2 поверхности нагревателя (ρуд Ватт). Таким образом, ток в нагревателе должен быть ограничен его омическим сопротивлением. Отдаваемая тепловая мощность нагревателя описывается формулой: