Режим термической обработки

Для детали плита  выбираем следующие режимы термообработки: закалка   850 ˚С, масло и отпуск - 600˚С.

Закалка — вид термической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки, т. е. полиморфного превращения), с последующим быстрым охлаждением, как правило, в жидкости (воде или масле).

Различают закалку  с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов.

Материал, подвергшийся закалке приобретает большую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск. При отпуске имеет место некоторое снижение твердости и прочности материала. ^[1]

В зависимости  от температуры нагрева, закалку подразделяют на полную и неполную.

Способы закалки

• Закалка в  одном охладителе — нагретую до определённых температур деталь погружают в закалочную жидкость, где она остаётся до полного охлаждения. Этот способ применяется при закалке несложных деталей из углеродистых и легированных сталей.
• Прерывистая закалка в двух средах — этот способ применяют при закалке высокоуглеродистых сталей. Деталь сначала быстро охлаждают в быстро охлаждающей среде (например, воде), а затем в медленно охлаждающей (масло).
• Струйчатая закалка заключается в обрызгивании детали интенсивной струёй воды и обычно её применяют тогда, когда нужно закалить часть детали. При этом способе не образуется паровая рубашка, что обеспечивает более глубокую прокаливаемость, чем простая закалка в воде. Такая закалка обычно производится в индукторах на установках ТВЧ.
• Ступенчатая закалка — закалка, при которой деталь охлаждается в закалочной среде, имеющей температуру выше мартенситной точки для данной стали. При охлаждении и выдержке в этой среде закаливаемая деталь должна приобрести во всех точках сечения температуру закалочной ванны. Затем следует окончательное, обычно медленное, охлаждение, во время которого и происходит закалка, то есть превращение аустенита в мартенсит.
• Изотермическая закалка. В отличие от ступенчатой при изотермической закалке необходимо выдерживать сталь в закалочной среде столько времени, чтобы успело закончиться изотермическое превращение аустенита.

 

Отпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация.

Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150—260 °C до 370—650 °C с последующим медленным остыванием.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчёт  нагрева и охлаждения детали.

Расчет продолжительности  закалки можно произвести в следующем  порядке:

Первоначально определяется критерий Био, величина которого позволит отнести нагреваемое тело к числу тонких или массивных.

 

Bi = = = 0,26,

α – коэффициент  теплоотдачи[]

λ – коэффициент  теплопроводности[]

Н – толщина  изделия в метрах

Н = 0,032 м

Приводим тело к числу массивных, так как Bi>0,25

Определение времени  нагрева для углеродистых сталей.

τ_н = 1,0*32 = 32

Определение времени  выдержки.

τ_в = 0,8*32 = 25

Расчёт времени  охлаждения при закалке.

Bi = = = 0,26

Определяем температурный  критерий θ:

θ = = = 0,17

tc- начальная температура среды охлаждения, масло 60˚ С.

tм.к. – температура центра или поверхности изделия после охлаждения в среде ( ˚С).

tм.н. – температура изделия в момент погружения или помещения в охлаждающую среду ( ˚С).

Fo =

Определение значения критерия Фурье (Fo).

Fo = 4

τ =

В этой формуле  принято:

α – коэффициент  температуропроводности [м²/час]

α = = = 0,02

 

c – средняя теплоёмкость за период охлаждения.

с = 0,14 ккал/кг  ˚С

γ - удельный вес  детали (кг/м ).

γ  = 7800 кг/м

τ = = 0,05 часа = 3 мин.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица№5. Режим  проведения закалки.

№	Наименование  периодов операций.	Продолжительность в мин.
1	Посадка   в  печь  при  температуре   печи 20 ˚С.	5
2	Нагрев до температуры 850˚С.	32
3	Выдержка при  температуре 850˚ С.	25
	Время нагрева  и выдержки.	57
4	Охлаждение  в масле до 200 ˚С.	3
5	Общее время  на операцию.	60

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  продолжительности  отпуска.

Расчет продолжительности  отпуска можно произвести в следующем  порядке:

Первоначально определяется критерий Био, величина которого позволит отнести нагреваемое тело к числу тонких или массивных.

 

Bi = = = 0,26,

α – коэффициент  теплоотдачи[]

λ – коэффициент теплопроводности[]

Н – толщина изделия в метрах

Н = 0,0,32 м

Приводим тело к  числу массивных, так как Bi>0,25

Определение времени  нагрева для углеродистых сталей.

τ_н = 1,25*32 = 40

Определение времени  выдержки.

τ_в = 2*32 = 64

Расчёт времени  охлаждения при закалке.

Bi = = = 0,26,

Определяем температурный  критерий θ:

θ = = = 0,31

tc- начальная температура среды охлаждения, воздух - 20˚С.

tм.к. – температура центра или поверхности изделия после охлаждения в среде ( ˚С).

tм.н. – температура изделия в момент погружения или помещения в охлаждающую среду ( ˚С).

Fo =

Определение значения критерия Фурье (Fo).

Fo = 4,2

τ =

В этой формуле принято:

α – коэффициент  температуропроводности [м²/час]

α = = = 0,02

 

c – средняя теплоёмкость за период охлаждения.

с = 0,14 ккал/кг  ˚С

γ - удельный вес детали (кг/м ).

γ  = 7800 кг/м

τ = = 0,21 часа = 13 мин.

 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица№6. Режим  проведения отпуска.

№	Наименование периодов операций.	Продолжительность в мин.
1	Посадка в печь при  температуре 20 ˚С.	5
2	Нагрев до температуры 550 ˚С.	40
3	Выдержка при температуре 550 ˚С.	64
	Время нагрева и  выдержки.	104
4	Охлаждение на воздухе 200 ˚С.	13
5	Общее время на операцию.	117

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.Выбор  и конструирование  приспособлений.

 

Для нагрева  мелких и средних деталей в  термических цехах при индивидуальном и серийном производстве применяют  камерные печи, работающие на жидком и  газообразном топливе, а также с  применением электроэнергии. Для  печей жидкое топливо используют ограниченно, так как оно имеет  большую вязкость. Вследствие этого  мазут плохо распиливается даже в подогретом состоянии, плохо смешивается  с воздухом, и поэтому при горении  выделяется большое количество дыма. В связи с этим затрудняется автоматизация  теплового режима печей, и нарушаются санитарно-технические условия в  цехе. В настоящее время на заводах  печи работают на газообразном топливе. Жидкое топливо используется только при отсутствии газообразного топлива.

 

Электропечи сопротивления  камерного типа предназначены для  термической обработки изделий  в окислительной СНО и в  защитной СНЗ атмосферах при температуре  до 1300°С, а также для нагрева под закалку, обжиг в условиях мелкосерийных, индивидуальных и ремонтных производств.  

 
Могут применяться в машиностроительной, электротехнической, инструментальной промышленности.  
 
Современный технический уровень электропечей сопротивления обеспечивается за счет:

• Применения малоаккумулирующих огнеупорных и теплоизоляционных материалов, улучшающих теплотехнические показатели камерных электропечей;
• Совершенствования конструкций и технологий;
• Использования электронной системы контроля и регулирования температуры.

Электропечи сопротивления  надежно применяются в процессах:

• Нормализации
• Цементации и нитроцементациях
• Высоко-, средне- и низкотемпературного отпуска
• Высокотемпературного безокислительного отжига с охлаждением в защитной атмосфере
• Нагрева под закалку
• Низкотемпературного и кристаллизационного отжига
• Различных видов химико-термической обработки
• Пайки медными припоями
• Сушки и прокалки сварочных электродов при их конвейерном производстве
• Отжига керамики и др.

 Камерная  электропечь сопротивления состоит  из кожуха, футеровки, нагревателей, дверцы, механизма открывания дверцы, монтажа  проводов, аппаратуры управления и  аппаратуры контроля температуры.  
 
Зигзагообразные нагреватели получают питание от сети переменного тока через понижающие трансформаторы.  
 
Регулирование температуры в электропечах сопротивления двухпозиционное, автоматическими самопишущими потенциометрами.  
 
Электропечи камерные сопротивления не требуют специального фундамента и могут быть установлены непосредственно на полу цеха.  
 
Электропечь может работать в двух режимах - ручном и автоматическом. Управление работой осуществляется с помощью шкафа управления. Загрузка садки в электропечь производится вручную или с помощью цеховых грузоподъёмных средств.  
 
Комплектность камерной электропечи:  
 
■ электропечь;  
■ шкаф управления;  
■ комплект запасных