Технологический процесс изготовления зубчатого колеса
Выбор стали Для изготовления конических зубчатых колёс выберем углеродистую цементуемую сталь 20Х. Так как она является наиболее оптимальной. Характеристика материала Заменитель: 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ. Классификация: Сталь конструкционная углеродистая цементуемая. Применение: Пальцы поршневые, валы распределительные, толкатели, крестовины карданов, зубчатые колёса, клапаны, мелкие детали, работающие в условиях износа при трении. Химический состав в % С = 0,17-0,23% S = 0,035% P = 0,035% Cu = 0,30% Ni = 0,30% Cr = 0,30% Температура критических точек Ac1=750, Ac3(Acm)=825, Ar3(Arcm)=755, Ar1=665, Mn=390 Механические свойства σ0,2= 390 Мпа, σв=640 МПа, δ5=13% KCU=49 Дж/см2
Технологический процесс изготовления зубчатого колеса Наилучшая макроструктура зубчатых колес получается при штамповке, когда расположение волокон соответствует конфигурации колеса, так как в этом случае I . Для подготовки структуры к обработке колес на металлорежущих станках и для улучшения механических свойств готовых зубчатых колес штампованные заготовки перед обработкой на металлорежущих станках подвергают термической обработке — отжигу (полному, изотермическому) или нормализации, или нормализации с высоким отпуском. Наилучшей для резания (получение наименее шероховатой поверхности металла) является структура после изотермического отжига по режиму: нагрев до температуры выше Ас3 на30-50° С, выдержка, кратковременное переохлаждение до 480—500° С, выдержка при 580—600° С с дальнейшим охлаждением на воздухе. Отличительной особенностью изотермического отжига является то, что при его проведении распад аустенита на ферритно-цементитную смесь происходит при постоянной температуре. При других видах отжига такой распад происходит в период охлаждения в условиях непрерывного снижения температуры. После того как уже произошел распад аустенита, скорость охлаждения не имеет существенного значения, и поэтому охлаждение после изотермической выдержки можно проводить на воздухе. Это дает определенные преимущества. Во-первых, сокращается длительность процесса. Во-вторых, структура получается более однородной, поскольку превращение аустенита в перлит происходит при одной и той же температуре, а не в интервале температур, как при обычном отжиге. Рис. 1. Изотермический отжиг Результат отжига: устранения внутренних напряжений, снижения твердости, повышения пластичности и вязкости, что позволяет нам провести механическую обработку материала. Микроструктура – перлит + феррит. II . После механической обработки зубчатые колёса подвергают цементации с закалкой. Цементация – это насыщение поверхностного слоя Ме углеродом при нагреве в соответствующей среде – карбюризаторе. Закалка – это вид термической обработки, приводящий к неравновесной структуре – мартенсит. Результат: повышение твердости, высокая хрупкость, низкая пластичность. Закалка заключается в нагреве стали выше критических точек превращения, выдержке их при этой температуре и быстрому охлаждению. Цементации подвергают детали, изготовленные из стали с низким содержанием углерода (<0,1—0,3% С). После цементации содержание углерода в поверхностном слое повышается до 0,8—1,2%. Если теперь такую деталь закалить, то в поверхностном слое получится мартенситная структура с высокой твердостью и износостойкостью, а сердцевина, хотя и не закалится вследствие низкого содержания углерода, однако приобретет более однородную мелкозернистую структуру. Благодаря этому механические свойства сердцевины улучшаются, а главное, она сохраняет высокую вязкость и способность воспринимать ударные нагрузки. Карбюризатором при газовой цементации служит газ, содержащий углеводороды, т. е. соединения углерода и водорода, например метан — СН4. При высокой температуре такой газ разлагается (диссоциирует) и дает необходимый для цементации атомарный углерод. Карбюризатором может служить, например, природный газ, который содержит 95—97% СН4. Режим: нагрев в карбюризаторе до 920-950оС, подстуживание до 840-860оС, закалка в масле.
Рис 2. Цементация с закалкой В результате закалки получается структура - мелкоигольчатый мартенсит с остаточным аустенитом. III . Следующим этапом термической обработки зубчатого колеса будет низкотемпературный отпуск. Отпуск – это процесс приближения неравновесной структуры к равновесной. Отпуск заключается в нагреве стали до температуры ниже Ас1, выдержка при заданной температуре и последующее охлаждение с заданной скоростью. При отпуске происходит частичный или полный распад мартенсита, уменьшаются или полностью устраняются внутренние напряжения, повышается пластичность, снижается твердость и хрупкость. Низкотемпературный отпуск заключается в нагреве до температуры 180-200 С, не выше температуры Мн. Структура: мартенсит отпуска. немного снимаются внутренние напряжения, сталь становится менее хрупкой, твердость остается высокой. Применяется для инструментов или деталей машин, где требуется высокая твердость. В нашем случае мы производим нагрев до температуры 180-200 С с последующим охлаждением на воздухе.
Т Ас1 ---------------------------------727оС------------------------------------
Мн ---------------------220оС-------------------------
воздух
М+Аост Мотп τ Рис. 3. Низкотемпературный отпуск В результате получается структура мартенсит отпуска. Низкотемпературный отпуск является окончательным видом термической обработки для зубчатого колеса.
Т 880-900оС 920-950оС Ас3------------------------------------------------------------------------------------------------------- --850оС-----------------------------------
Ас1-----------------------------------580-600оС--------------------------------------------------------------------------------------------------
480-500оС воздух масло Мн---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------180-200оС---- воздух Рис. 4. Термическая обработка конического зубчатого колеса τ
Окончательная структура зубчатого колеса – мартенсит отпуска Рис. 5. Мартенсит отпуска
После изготовления и проведения термической обработки, мы получили коническое зубчатое колесо, полностью удовлетворяющие эксплуатационным требованиям. Окончательным видом обработки конического зубчатого колеса, предающей ему товарный вид, является очистка от окалины и технической грязи. Очистка производится в травильной машине с последующей промывкой. Это позволяет удалить с поверхности зубчатого колеса окислы.
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (443)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |