Барабанная печь

 

Содержание

 

Введение

1.Анализ условий  работы изделия

2. Маршрутная технология  изготовления изделия

3. Выбор материала  для данного изделия и обоснование  выбора марки стали

4. Разработка технологического  процесса термической обработки  детали и расчет режимов ТО

5. Выбор оборудования для проведения термической операции

6. Составление технологической карты термической обработки

7. Контроль качества  и дефекты термической обработки

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Актуальными в настоящее время являются вопросы повышения надёжности и долговечности машин, приборов, установок, повышение их качества и эффективности работы, а следовательно, вопросы экономии металлов, борьбы с коррозией и износом деталей машин. Роль этих проблем в долговечности машин и механизмов, приборов и других особенно возросла в настоящее время, так как развитие большинства отраслей промышленности (авиационная, ракетная, теплоэнергетика, атомная энергетика, радиоэлектроника и др.) связано с повышением нагрузок, температур, агрессивности сред, в которых работает деталь. Решение этих проблем, прежде всего, связано с правильным выбором оптимального режима термической обработки изделия.Изменить свойства изделия можно различными видами термической обработки. Правильность ее выбора определяет получение заданных свойств, а также требований и подбора оборудования для проведения ТО.Выбор вида ТО исходит из чертежа детали и способа ее изготовления, а также требований конструктора и условиям службы детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Анализ условий работы изделия

1.1 Описание детали и  условий её работы

Рельсы (от мн. ч. англ. rails -- от лат. regula -- прямая палка) -- стальные балки специального сечения, укладываемые на шпалах или других опорах для образования, как правило, двухниточного пути, по которому перемещается подвижный состав железнодорожного транспорта, городских железных дорог, специализированный состав в шахтах, карьерах, крановое оборудование. Являются основным полотном для движения основного подвижного состава. Качество рельсов имеет огромное значение не только для обеспечения высокой грузонапряженности, большой скорости и безопасности движения, но и для увеличения срока их службы в пути. Расход металла в виде рельсов, выложенных в железнодорожные пути очень велик. В общей сложности расход по всему миру на рельсовую сталь составляет около 20%.

Рельсы подразделяют:

по типам: Р50, Р65, Р65К (для наружных нитей кривых участков пути), Р75;

по категориям качества: В -- рельсы термоупрочненные высшего качества, Т1, Т2 -- рельсы термоупрочненные, Н -- рельсы нетермоупрочненные;

по наличию болтовых отверстий: с отверстиями на обоих концах, без отверстий;

по способу выплавки стали: М -- из мартеновской стали, К -- из конвертерной стали, Э -- из электростали;

по виду исходных заготовок: из слитков, из непрерывно-литых заготовок (НЛЗ);

по способу противофлокенной обработки: из вакуумированной стали, прошедшие контролируемое охлаждение, прошедшие изотермическую выдержку.

Рельсы являются ответственным элементом верхнего строения пути. Их эксплуатационная надежность непосредственно влияет на безопасность движения поездов и определяет экономическую эффективность работы железных дорог. В последние годы на железных дорогах всего мира ввиду постоянного увеличения грузонапряженности, осевых нагрузок и скорости движения поездов назрела потребность в рельсах более высокого качества. Вследствие усложнения условий эксплуатации на основных магистральных линиях ускоряется расстройство пути, искусственных сооружений и сокращается время, выделяемое на проведение путевых работ. Разрыв в скорости движения грузовых и пассажирских поездов отрицательно сказывается на пропускной способности линий и затрудняет определение возвышения наружного рельса в кривых по равновесной скорости..

В процессе эксплуатации рельсы испытывают периодические знакопеременные нагрузки, изгибающих рельсы в вертикальной плоскости, действию горизонтальных сил в кривых участках, смятию, истиранию, ударом непосредственных частей тележек, особенно сильным, если на колесах имеются дефекты. Рельсы также подвергаются действию температур от +50 до -50, причем последняя температура лежит значительно ниже порога хладноломкости для термически необработанной рельсовой стали.

Рельсовая сталь должна быть прочной и износостойкой, с минимальным содержанием вредных примесей, достаточно пластичной и пригодной для механической обработки, что особенно важно при выполнении стыковых отверстий и изготовлении элементов стрелочных переводов, а также обладать высокой контактно-усталостной прочностью, чтобы предотвратить образование внутренних дефектов и поперечных трещин в головке рельсов. Для устранения неравномерного и волнообразного износа рельсы должны иметь одинаковую твердость и износостойкость по всей длине, легко свариваться в без стыковые плети большой длины и быть пригодными для объемной закалки.

При изготовлении рельсов необходимо соблюдать установленные допуски и обеспечивать минимальные начальные неровности на поверхности катания, что позволит избежать в процессе эксплуатации возникновения волнообразного износа [2].

С увеличением содержания углерода возрастает износостойкость рельсов, что позволяет продлить их срок службы по износу. Снижению интенсивности износа рельсов также способствует их объемная закалка и применение стали с легирующими добавками. Поскольку легирующие добавки увеличивают хрупкость металла, для повышения эксплуатационной стойкости рельсов с такими добавками также требуется объемная закалка.

К рельсам, предназначенным для укладки на линиях, где движутся поезда с высокими осевыми нагрузками и скоростью, предъявляются следующие основные технические требования (таблица 1).

Таблица 1 - Основные параметры рельсов

Тип рельса	Стандарт (ГОСТ)	Высота рельса H, мм	Высота шейки h	Ширина подошвы B, мм	Ширина головки b, мм	Толщина шейки e, мм	Высота пера m
Р50	Р 51685-2000	152	83	132	72	16	10,5
Р65	Р 51685-2000	180	105	150	75	18	11,2

 

1.2 Технические требования, предъявляемые к материалу термически  обработанной детали

Технические требования к материалу назначаются исходя из условий работы рельсов. Учитывая, что деталь работает в достаточно сложных условиях, к ней предъявляются следующие технические требования:

- временное сопротивление  ẟв, МПа, не менее 1176;

- предел текучести  ẟ 0,2, МПа, не менее794;

- относительное удлинение ?, %, не менее 6;

- относительное сужение  ѱ, %, не менее 25;

- ударная вязкость при 20 0С КСU, МДж/м2, не менее 0,20

- твердость на поверхности  катания головки закаленных рельсов  должна быть в пределах НВ 341 … 388 и более 388 для высокоскоростных  составов;

- твердость шейки и  подошвы рельсов -- не более НВ 388

- твердость по глубине  упрочненного слоя головки рельса  должна быть постоянной или  плавно снижаться и на глубине 16 мм от поверхности катания  должна быть не менее НВ 300.

- колебание твердости, определяемое  в разных точках на поверхности  катания по длине одного рельса, не должно превышать НВ 30 в  указанных пределах.

2. Маршрутная технология  изготовления изделия

Маршрутная карта

Слитки нагревают до 1200 - 1295 0С в течение 3 часов и прокатывают на блюминге→ Блюмы затем нагревают в методических или камерных печах для прокатки на рельсобалочном стане→ Нагретые до 1200 - 1250 0С блюмы прокатывают на рельсобалочном стане с температурой раската на выходе не выше 1050 0С→ Рельсы затем подвергают противофлокенной термической обработке→ Рельсы подвергают упрочняющей термической обработке по всей длине по различной технологии.

2.1 Технологический процесс  производства железнодорожных рельсов

Технология производства рельсов осуществляется следующим образом: слитки нагревают в нагревательных колодцах с применением горячего посада, благодаря чему снижается угар, обезуглероживание и возможность перегрева стали. Слитки нагревают до 1200 - 1295 0С в течение 3 часов и прокатывают на блюминге. Температура конца прокатки блюмов на всех заводах не ниже 1100 0С. Блюмы затем нагревают в методических или камерных печах для прокатки на рельсобалочном стане. Нагрев блюмов проводят, как горячим, так и холодным посадом. Холодный же посад позволяет проводить зачистку дефектов на блюмах. Нагретые до 1200 - 1250 0С блюмы прокатывают на рельсобалочном стане с температурой раската на выходе не выше 1050 0С. Раскат разрезают пилами горячей резки на мерные длины. Рельсы затем подвергают противофлокенной термической обработке, холодной правке в роликоправильных машинах и штемпельных прессах, механической обработке (фрезерование торцов и сверление болтовых отверстий для скрепления накладками при укладке рельсов). После приемки рельсы подвергают упрочняющей термической обработке по всей длине по различной технологии. Предусмотрено термическое упрочнение концов рельсов. Эти рельсы называются сырыми, т.к не подвергаются термическому упрочнению по всей длине.

3. Выбор материала  для данного изделия и обоснование  выбора марки стали

Для изготовления рельсов можно применять конструкционные улучшаемые стали. Учитывая, что по техническим требованиям требуются высокие характеристики, следует обратиться к высококачественным сталям с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений.

Данные рельсы работают в экстремальных условиях, а также в условиях резко континентального климата Казахстана. Частые изменения температуры окружающей среды и условия работы сильно влияют на состояние рельсов в целом.

В настоящее время для изготовления рельсов широко применяются стали следующих марок, такие как: М74, М76, Э76Ф, К76, Э76, К76Ф и др. Рельсовые стали делятся на две группы.

Для работы с большими нагрузками требуется изготовить рельсы для железнодорожных путей широкой колеи и по техническим требованиям получить следующие свойства:

ẟв = 1176 МПа

ẟт =794 Мпа

Таблица 2 - Химический состав рельсовых сталей ГОСТ Р 51685 - 2000, (ГОСТ 24182 - 80)

Марка	Массовая доля, %
стали	С	Si	V	Mn	P	S	Al
					не более
М74*	0,69- 0,80	0,18-0,40	--	0,75-1,05	0,035	0,045
М76	0,71-0,82	0,25-0,45	--		0,035	0,040	0,025
Э76Ф	0,71-0,82	0,25-0,45	0,03-0,15	0,75-1,05	0,025	0,030	0,020

 

Таблица 3 - Механические свойства рельсовых сталей (при н.у.) ГОСТ Р 51685 - 2000, (ГОСТ 24182 - 80)

Марка стали	Стандарт (ГОСТ)	Категория	ẟв, МПа	ẟт МПа	?, %	?, %	Твердость на поверхности катания, НВ	KCU, МДж/м2
			не менее
М74* М76 Э76Ф	Р 51685-2000	В	1290	850	12	35	363-401	0,15
		Т1	1180	800	8	25	341-401	0,25
		Т2	1100	750	6	25	321-401	0,15
		Н**	900 860*	--	54*	--	--	--

 

Примечание: * - механические свойства для стали М74, ** категория Н определяет механические свойства сталей в состоянии поставки (горячекатаном)

Таблица 4 - Температура критических точек сталей

Марка стали	Температура критических точек, 0С
	Ас1	Ас3	Ar1	Ar3
М74	720	735	700	-
М76	720	730	700	-
Э76Ф	720	730	700	-

 

КСU  0,20 МДж/м2

Твердость на поверхности катания головки в пределах 363 - 388 HB

Задача: выбрать марку стали удовлетворяющая техническим требованиям.

Есть стали следующих марок: М74, М76, Э76Ф.

Решение задачи состоит в выборе стали для изготовления рельсов из трех предложенных марок.

Согласно ГОСТ 24182 - 80 сталь марки М74 имеет в состоянии поставки следующие свойства:

ẟв=860 Мпа

??4 %

Согласно ГОСТ Р 51685 - 2000 сталь марки М76 и Э76Ф имеет в состоянии поставки следующие свойства:

ẟв=900 Мпа

??5 %

Следовательно, для получения

ẟ0,2=794 Мпа

рельсы требуется подвергнуть ТО.