Разработка технологического процесса изготовления детали – сверло железнодорожное из стали 40Х с твёрдосплавными пластинами WCMX06T308

Оглавление

Введение 2

Цель: 2

Состоит курсовая работа из следующих основных разделов: 2

Особенности этого сверла заключается следующем: 3

Характеристика  материала. Сталь 40Х. 3

Химический  состав в % материала 40Х 3

Применение  данного инструмента: 4

Легирующие  элементы 4

Дефекты: 6

Металлургический раздел 7

Сталь. 7

Процессы  производства стали. 7

Конвертерный  процесс. 8

Производство  стали в кислородных конвекторах 10

Выбор метода, и его сущность 13

Обработка металлов давлением 13

Влияние обработки  давлением на структуру и свойства металла 14

Влияние условий  деформирования на процесс 15

обработки металлов давлением 15

Виды машиностроительных профилей 17

Производство  прокатных профилей 18

Совокупность операций механической обработки 20

Обработка металлов резанием 20

Описание  видов обработки металла резанием 22

Термическая обработка 24

Процесс термической (или химико-термической) обработки  стали состоит 24

из трех последовательных этапов 24

Заключение 25

Список используемой литературы 26

 

 

Введение

Данная курсовая работа представлена на тему:

«Разработка технологического процесса изготовления детали – сверло железнодорожное  из стали 40Х с твёрдосплавными  пластинами WCMX06T308»

Цель: описание процесса изготовления предложенной детали, анализ существующих методов и описание тех из них, которые необходимо использовать при ее получении.

Состоит курсовая работа из следующих основных разделов:

• Металлургия сплава – в данном разделе речь идет о характеристиках сплава, используемого в процессе изготовления предложенной детали. О способе его получения, свойствах и применении.
• Выбор из возможных методов – здесь будет произведен краткий анализ возможных методов изготовления исследуемой детали с их кратким описанием и выбором одного, наиболее выгодного с точки зрения экономики и трудозатрат.
• Сущность всего метода с разработкой эскиза заготовки – данный раздел будет содержать в себе глубокий анализ выбранного метода, его сильные и слабые стороны. Так же данный раздел будет содержать эскиз заготовки для выбранной детали.
• Совокупность операций механической обработки – в разделе будут перечислены все необходимые процедуры, которые будет включать в себя механическая обработка предложенной детали, с их подробным описанием.
• Термическая обработка, нанесение покрытий – здесь будут сделаны выводы о необходимости применения методов защиты детали от внешних разрушающих факторов, приведено их описание.

 

 

 

 

 

В ходе данной курсовой работы я выяснил что предложенная делать это - сверло повышенной жесткости для сверлильных станков фирмы WAGNER

Свёрла такого типа предназначены  для сверления отверстий в объемно-закаленных железнодорожных рельсах на рельсорезных - сверлильных станках фирмы "WAGNER"

Особенности этого сверла заключается следующем:

•    Сверла оснащены двумя сменными многогранными твердосплавными пластинами;
•    Имеют каналы для внутреннего подвода СОЖ;
•    Винтовые стружечные канавки специального профиля повышают жесткость сверл и улучшают отвод стружки;
•    Удлиненный хвостовик, имеющий "лыску" для крепления сверла винтом и гнездо под шпонку, позволяет надежно крепить сверло в шпинделе и избегать возникновения вибрации при работе.

 

Сплавы  из которых изготовлено сверло имеют  маркировку типа:

• Твердый сплав марки CU-45, для пластины;
• Сталь 40Х.

Характеристика  материала. Сталь 40Х.

Марка	Сталь 40Х
Классификация	Сталь конструкционная легированная.Хромистая
Заменитель	Сталь 45Х ,сталь 38ХА ,сталь 40ХН ,сталь 40ХС ,сталь 40ХФА ,сталь 40ХГТР
Иностранные аналоги	AISI 5135,AISI 5135 H,AISI 5140,AISI 5140 H
Применение	оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки, сверла и другие улучшаемые детали повышенной прочности .
Вид поставки
Обработка металлов давлением. Поковки:	ГОСТ 8479-70

Химический  состав в % материала 40Х

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,8-1,1	до 0,3

 

Применение  данного инструмента:

Применение инструмента  из порошковой быстрорежущей стали, связано с более высокими механическими  и технологическими эксплуатационными  свойствами по сравнению со сталями  традиционного производства. Максимальный эффект от использования нашего инструмента  достигается при обработке резанием нержавеющих и высокопрочных  сталей, жаропрочных сплавов с  твердостью до 40 HRC. Порошковая быстрорежущая  сталь обладает однородной дисперсионной  структурой и низко массовой долей  остаточных оксидных и других газовых  примесей, что обеспечивает высокий  комплекс механических, технологических  и эксплуатационных свойств инструментального  материала. Применение инструмента  из порошковой быстрорежущей стали, легированной кобальтом, позволяет  увеличить скорость резания и  является существенным резервом повышения  производительности труда и эффективности  производства.

Легирующие  элементы

 

Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами. В связи с этим стали, в которые для получения требуемых свойств специально вводят легирующие элементы, называют легированными сталями (легированные стали иногда называют специальными).

 

Для обозначения марок  стали разработана система, принятая в ГОСТах.

Обозначения состоят из небольшого числа цифр и букв, указывающих  на

примерный состав стали.

Каждый легирующий элемент  обозначается буквой: X — хром;

 

Следовательно из этой маркировки мы можем вынести что наша сталь  сделана с примеси из легирующего  элемента – хрома.

 

Первые цифры в обозначении  показывают же среднее содержание угле-

рода в сотых долях  процента.

 

Сталь, легированная

1% Сг позволяет получить при охлаждении в масле сквозную прокаливаемое до диаметра 20 мм при некотором снижении порога хладноломкости (вероятнее всего, благодаря измельчению зерна при присадке хрома); тогда как марганец кремний в большинстве случаев повышают порог хладноломкости.

 

Поэтому для машиностроительных деталей небольших сечений высокие  механические свойства получаются при  простых легированных сталях типа 40Х. Присадка бора (~0,003%) увеличивает предельный диаметр изделия, но несколько повысит порог хладноломкости, хотя запас вязкости будет не хуже, чем в углеродистых сталях.

 

 

Система железо – хром

 

Хром имеет одну модификацию  — кристаллизуется в объемно-центрированной решетке, изоморфной а-железу. Хром понижает обе точки аллвтрвпичеекого превращения железа, но так как точка Ац снижается быстрее, чем Az, то в конце концов обе точки сливаются, у -область замыкается при 13% Сг. Вблизи соотношения Сг : Fe = 1 : 1 образуется неустойчивое химическое соединение FeCr, обозначаемое обычно как а-фаза. Верхняя температура существования этого соединения равна 815е С.

 

Табл.1. «Система железо-хром»

 

 

Состав  улучшаемой среднеуглеродистой стали

 

Улучшаемые сорта стали  содержат 0,3—0,4% С и разное количество

легирующих элементов, обычно Cr, Ni, Mo, W, Mn, Si, в сумме не более

3—5%, и часто около 0,1% измельчителей зерна V, Ti, Nb, Zr.

Обычная термическая обработка  таких сталей — закалка в масле

ВЫСОКИЙ (550—650° С) отпуск.

Чем больше в стали легирующих элементов, тем больше ее прокаливаемость.

 

 

 

Поскольку механические свойства стали разных марок после указан-

ной термической обработки  в случае сквозной прокаливаемости близки,

то не механические свойства, а прокаливаемость определяет выбор стали

для той или иной детали.

Чем больше сечение детали, тем более легированную сталь  следует

выбирать. Во избежание развития отпускной хрупкости, что особенно

опасно для крупных  деталей, которые невозможно быстро охлаждать при

отпуске, следует остановиться на сталях, содержащих молибден (0,15—

0,30% Мо).

 

Сложные по конфигурации детали, в особенности если они подвергаются ударным воздействиям, желательно изготавливать  из сталей, содержащих никель.

 

 

Если пенено получить высокую  прочность и высокие пластичность и вязкость в изделиях крупных размеров, то потребуется уже легированная, прокаливающаяся на большую глубину сталь, например таковой является наша сталь 40Х

 

 

Дефекты:

 

Высокие механические свойства легированных сталей обеспечили им

преимущественное применение по сравнению с углеродистыми  во многих

отраслях специального машиностроения (авиация, автомобилестроение,

вооружение и др.). Вместе с тем в легированных сталях чаще появляются

различные дефекты, иногда встречающиеся  и в углеродистых сталях.

Часто при самом строгом  соблюдении правильно установленных  технологических режимов эти  дефекты не поддаются полному  устранению.

Важнейшие из них: отпускная хрупкость, дендритная ликвация и флокены

 

 

 

 

Металлургический  раздел

Сталь.

 

 Первоначально доменные печи строили  в основном для выплавки литейного  чугуна. Позднее были найдены способы  переработки чугуна в сварочное  железо, и металл доменной печи стал исходным материалом для такого железа. После разработки широкомасштабного  и недорогостоящего производства стали на основе бессемеровского процесса и процесса Сименса стала экономически целесообразной переработка чугуна, выплавляемого в доменных печах, в сталь. В настоящее время почти весь чугун доменных печей идет на такой передел. Сталь - это особенно ценный конструкционный материал, которому можно придавать практически любую форму прокаткой, штампованием и прессованием, литьем или обработкой резанием. Путем легирования и термообработки можно получать стали с самыми разнообразными физическими и химическими свойствами. Так, например, одни стали настолько мягки, что их можно обрабатывать простым ручным слесарным инструментом, а другие столь тверды, что позволяют резать стекло.

Рис.1. «Схема технологических процессов  производства стали»

Процессы  производства стали. 

 

При переделе в сталь чугуна, выплавленного в доменной печи, из него окислением удаляют почти весь углерод и весь кремний. Могут  добавляться в качестве легирующих элементов марганец, никель или хром. В настоящее время основным способом переработки чугуна, выплавляемого  в доменной печи, стал кислородно-конвертерный процесс, хотя кое-где еще применяется  мартеновский процесс. Важной особенностью производства стали является относительная легкость ее повторного использования. И кислородный конвертер, и мартеновская печь могут работать с большим процентом

стального металлолома (скрапа), а электропечь - и на одном скрапе. Это приобретает особенно важное значение в наши дни, когда обострилась  проблема удаления отходов. Стоимость  повторного использования в значительной мере зависит от качества металлолома. Металлолом, содержащий олово или  медь, нежелателен в производстве стали, поскольку эти трудноудаляемые  металлы ухудшают механические свойства стали. Наибольшую ценность представляет крупный металлолом, происхождение  которого известно. Некоторые количества такого скрапа поступают с металлообрабатывающих  заводов, а еще больше - после разборки устаревшего заводского и железнодорожного оборудования и разделки на металлолом морских и речных судов. Скрап  в виде отработавших свой срок автомобилей  и емкостей для продуктов питания  менее ценен, так как он наверняка  содержит медь и олово. Легирующие элементы обычно добавляют в сталь в  виде ферросплавов. Ферросплавы содержат значительные количества железа, которое  служит носителем легирующих элементов. К наиболее важным ферросплавам относятся  ферромарганец (такой, как шпинель, или зеркальный чугун), необходимый для всех сталей; ферросилиций, применяемый для получения сталей со специальными магнитными свойствами и для раскисления сталей, выплавляемых в электропечах; феррохром и феррованадий. Никель добавляется в виде беспримесного металла.

 

Конвертерный  процесс. 

 

В первой половине 20 в. первоначальный бессемеровский процесс постепенно утратил свое прежнее значение. Дело в том, что тепла, выделяющегося  в бессемеровском конвертере, недостаточно для расплавления металлолома - более  дешевого сырья, нежели горячий металл из доменной печи. Быстрое протекание плавки в бессемеровском конвертере не давало возможности провести анализы  стали и скорректировать ее состав в соответствии со спецификациями. Мартеновский же процесс допускает  значительный процент металлолома  в загрузке печи, и реакции в  нем протекают достаточно медленно, чтобы можно было успеть выполнить  анализ в процессе плавки и провести коррекцию состава до выпуска  металла.