Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу “Термическая и химико-термическая обработка металлов” для студентов специальности 150501 Материаловедение в машиностроении Томск 2007 (стр. 5 из 8)
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В условиях массового производства очень важное значение имеет постоянный контроль качества продукции и особенно при термической обработке. Термическая обработка в условиях подшипникостроения занимает особое место, так как она определяет и качество продукции и экономичность последующих операций обработки деталей подшипников.
Массовый и постоянный контроль обычно ведется с разрушением деталей подшипников через каждые 30 минут. При непрерывной работе агрегатов термообработки это приводит к значительным потерям продукции на излом при контроле. Кроме того, разрушение деталей является трудоемкой и опасной операцией технологического процесса.
При этой причине контроль “по излому” ведется нерегулярно и часты случаи “просачивания” деталей с отклонениями по качеству в дальнейший технологический поток и даже в готовые шарикоподшипники. Поэтому применение неразрушающих и безопасных методов контроля выгодно со всех точек зрения и в смысле качества, и в смысле безопасной работы.
3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШАРОВ АТШ
Прибор АТШ-ВС-26 Пст - ПЕ построен по блочной схеме и относится к классу приборов электромагнитного принципа контроля изделий из магнитных материалов. Кроме того, он может быть переналажен для контроля и других, но обязательно металлических материалов.
В лабораторной работе используется модель ПСТ-ПЕ, рассчитанная на контроль шариков размером от 21 до 38 мм диаметром. Этот прибор может быть использован как для структурного контроля качества термической обработки шариков по ходу процесса термообработки так и для разбраковывания партий деталей, где имеются шарики с недостаточной твердостью или из других марок сталей.
Прибор работает по всем другим сплавам при условии, что имеется корреляционная связь между показаниями прибора и физико-механическими свойствами сплава, структурой сплава и его химическим составом.
Идея заложенная в измерительный принцип прибора в случае контроля структурного состояния сталей типа ШХ15 состоит в том, что изделие (шарик) как бы является сердечником индуктивной катушки ее регулируемым и настраиваемым контуром. При условии постоянства всех электрических параметров системы, показания результирующего прибора будут зависеть только от структурного состояния контролируемой детали.
Предварительной градуировкой устанавливаются пределы показаний прибора, соответствующие годным деталям, качество которых подтверждено другими способами контроля (разрушающими).
Периодически оператор контролирует показания прибора по эталонному изделию для которого известны пределы показаний по измерительной шкале прибора.
4. КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРА АТШ ВС-26 ПСт-ПЕ И ЕГО ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Конструктивно прибор состоит из блоков, каждый из которых имеет разъемы для подключения к соответствующим элементам схемы, что повышает его ремонтопригодность и удобство при техническом обслуживании.
Основными блоками прибора являются:
1. Измерительная катушка(четыре типоразмера).
2. Блок преобразователя.
3. Блок обработки сигнала.
4. Блок питания от сети переменного тока.
Четыре типоразмера катушек рассчитаны при переналадках на контроль шариков следующих размеров 15/16”; 11/8”; 29/32”;7/8”; 13/16” и соответственно в метрических единицах: 38,3 мм; 23,8 мм; 22,9 мм; 21,3 мм.
5. ПОДГОТОВКА ПРИБОРА К РАБОТЕ
Подготовка прибора к работе сводится к сборке схемы, настройке прибора на выбранный диаметр шариков путем коррекции его показаний по эталонному образцу (шарику соответствующего диаметра с заведомо хорошими характеристиками).
После включения прибора в сеть 220 в имеет место “плавание” параметров из-за изменения температуры его отдельных узлов, критичных к тепловому режиму, поэтому точные измерения гарантируются по истечении времени “прогрева” прибора около 30 минут.
Переналадка прибора на другой типоразмер несложно и занимает 2-3 минуты. Время контроля одной детали (шариков) занимает всего 5 сек.
6. ОСОБЕННОСТИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИБОРА АТШ-ВС-26 ПСт-ПЕ
Прибор может быть использован и при контроле качества окончательно обработанных деталей перед сборкой деталей в изделие.
Верхний предел шкалы показаний прибора зависит от факторов не связанных с термообработкой, а связанных с прокаливаемостью (химический состав стали),зернистостью карбидной фазой, количеством остаточного аустенита. Поэтому оператор имеет право подтверждения качества детали, если показания прибора вызовут у него подозрения на несоответствие качества термической обработки детали. Часто такое явление наблюдается при попадании в поток производства деталей из других марок сталей.
При наличии в детали механических дефектов (трещин, заштамповки, риски) прибор также меняет показания, что выражается в смещении границ показаний по шкале, что позволяет судить о наличии дефектов.
7. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
После изучения схемы прибора и его конструкции и краткого инструктажа по технике безопасности группа приступает к выполнению работы, состоящей из 3-х частей.
Подготовленная партия деталей, среди которых имеются бракованные детали, подвергается разбраковке по несоответствию структуры и твердости. Затем выполняются работы по определению твердости шариков, непосредственно после закалки из роторной печи типа В-70; и, наконец, студенты наблюдают реакцию прибора при контроле деталей с дефектами или деталями из другой марки стали.
8. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА
По завершении работы составляется отчет по форме, рекомендованной преподавателем или инициативной форме студента, при условии, что отчеты будут равноценны по объему и глубине проработки материала.
Основными моментами отчета должны быть: постановка задачи лабораторной работы прибора и его возможностях применения в практике; схема прибора (блок схема) и описание его узлов.
9. БЛОК — СХЕМА ПРИБОРА АТШ ВС-26 ПСт-ПЕ
 | |  |
Измерительный Блок Блок
блок преобразован. и индикация и обработки сигнала 
сигнала  |
Источник питания прибора
Лабораторная работа №7
Особенности процесса охлаждения массивных изделий и его влияния на структуру закалённых деталей
Цель работы: Изучить особенности процесса охлаждения массивных изделий при закалке и оценить их влияние на стабилизацию аустенита.
Основные положения теории и практики мартенситного превращения в малолегированных хромистых сталях при закалке
Общее представление о процессах распада аустенита даёт С-образная диаграмма изотермического превращения аустенита. Согласно диаграмме для любых закаливающихся сталей существует зона максимальной неустойчивости аустенита (600-5000С) где требуется энергичное охлаждение со скоростью не менее критической. Только в этом случае можно избежать появление стали не мартенситных структур, а структур с пониженной твердостью (троостит, сорбит).
С переходом в зону более низких температур (450-3500С) аустенит становится устойчивым и его распад по мартенситному механизму требует прогрессивного охлаждения в зону отрицательных температур. Если охлаждение по каким-либо причинам прекращается, то наступает явление «стабилизации» аустенита и эта составляющая структуры закалки сохраняется при комнатных температурах иногда в значительных количествах (20-25%).
Условия подобные описанным, часто наблюдаются в практике закалки массивных изделий, на автоматизированных агрегатах непрерывного действия. Здесь при переносе конвейером деталей из масляного закалочного бака в моечную машину на некоторое время детали не охлаждаются, имея температуру около 150-1800С. Для хромистых сталей – это интервал температур мартенситного превращения, где «остановка» охлаждения нежелательна, так как способствует сохранению в структуре значительных количеств остаточного аустенита. По техническим условиям на изготовление деталей шарикоподшипников содержание остаточного аустенита строго регламентируется. По этой причине в агрегате термической обработки встраивались проходные морозильные камеры, чтобы способствовать максимальному распаду аустенита. В настоящее время такие требования сохраняются только при производстве высокоточных подшипников и для подшипников космического машиностроения, когда детали обрабатываю «холодом» при температурах жидкого азота (-1800С). Причина такого строгого отношения к остаточному аустениту кроется в его нестабильности, так как с течением времени он превращается в мартенсит с изменением размеров уже окончательно изготовленных деталей, что недопустимо в точном машиностроении. Нормативные документы и технические условия (ТУ) настоятельно рекомендуют ограничивать содержание остаточного аустенита и в подшипниках для метрополитенов и для подвижного пассажирского парка вагонов, где без принятия специальных мер, содержание аустенита может достигать 25-27%, что категорически не допускается. В настоящей работе изучаются технические «задержки» в процессах охлаждения и оцениваются последствия стабилизации аустенита при непрерывной закалке массивных деталей из хромистых сталей.