Назначение термической и химико-термической обработки для детали «ступица шестерни» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №51 (341) декабрь 2020 г.

Дата публикации: 22.12.2020

Статья просмотрена: 127 раз

Библиографическое описание:

Ильина, Ю. С. Назначение термической и химико-термической обработки для детали «ступица шестерни» / Ю. С. Ильина, Б. Р. Ахмадиева, Е. В. Репина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 51 (341). — С. 38-40. — URL: https://moluch.ru/archive/341/76925/ (дата обращения: 16.12.2024).



При введении новой детали на производство, необходимо составить для нее технологические карты термической (химико-термической) обработки, механической обработки и выбрать способ получения заготовки. В данной работе произведено назначение режимов термической (химико-термической) обработки для детали «Ступица шестерни». В качестве материала выбрана сталь 18ХГТ. По требованиям заказчика, деталь должна обладать заданным комплексом механических свойств: твердость шлицев 55–60 HRC на глубину h = 0,8–1,2 мм; предел прочности (σ в ) не менее 850 МПа; ударная вязкость (KCU) не менее 0,75 МДж/м 2 .

Ключевые слова: химико-термическая обработка, цементация, ступица шестерни.

Для длительной эксплуатации детали необходимо верно назначить режимы термической (химико-термической) обработки. От назначения термической обработки зависит комплекс механических свойств детали, а также срок службы. К примеру, деталь «Ступица шестерни» должна обладать твердостью шлицев 55–60 HRC на глубину h = 0,8–1,2 мм; пределом прочности (σ в ) не менее 850 МПа; а также ударной вязкостью (KCU) не менее 0,75 МДж/м 2 . Для того, чтобы правильно назначить режимы термический (химико-термической) обработки и не получить на контроле термической обработки деталь ненадлежащего качества, необходимо ознакомиться с некоторыми аспектами материаловедения. Для начала, нужно понять, что в целом представляет собой термическая обработка. Термическая обработка — это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых сплавов на металлической основе. Проводится для изменения внутреннего строения и структуры сплавов, с целью получения комплекса заданных свойств [1]. Цементация (науглероживание) является операцией химико-термической обработки, заключающаяся в диффузионном насыщении верхнего слоя заготовки углеродом при нагреве (900–950 ℃) в углеродосодержащей среде (то есть — карбюризаторе) [2]. Отпуск стали представляет собой операцию термической обработки, заключающуюся в нагреве закаленной стали до температур ниже линии А 1 , выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении, с целью получения равновесной структуры и заданного комплекса механических свойств [1]. Существует три разновидности отпуска: низкий, средний и высокий. В данной работе используется низкий отпуск. Низкий отпуск представляет собой процесс термической обработки закаленной стали для снижения внутренних напряжений без заметного снижения твердости и хрупкости [1].

После проведения термической обработки, необходимо провести контроль качества термической обработки. Контроль твердости шлицев, предела прочности и ударной вязкости.

Для получения высокой твердости поверхности шлицев, ступицу целеобразно подвергать цементации. Для получения заданного комплекса механических свойств, решено провести газовую цементацию. Существет два вида газовой цементации: одноступенчатый и двухступенчатый процессы. Двухступенчатый процесс в отличие от одноступенчатого значительно сокращает время цементации, увеличивая толщину насыщения поверхности заготовки углеродом в 1,65–1,8 раза, а также обеспечивает лучшее распределение углерода по всей толщине слоя [2]. Суть двухступенчатой цементации заключается в том, что в течение первой 1/3 времени выдержки производится интенсивная подача эндогаза и природного газа (неглубокий слой с содержанием углерода 1,2–1,3 %). Далее подается только эндогаз. В результате концентрация углерода в поверхности снижается до 0,8 % [2].

Чтобы при цементации не происходил рост зерна в структуре стали, температура должна быть не более 900–950 ℃ [2]. Время нагрева и выдержки заготовок в печи рассчитано по соответствующим формулам. Режимы химико-термической обработки детали «Ступица шестерни» из стали 18ХГТ представлены в таблице 1.

Таблица 1

Режимы двухступенчатой цементации детали «Ступица шестерни» изготовленной из стали 18ХГТ

Операция термической обработки

Т, ℃

Время нагрева, мин

Время выдержки, мин

Время подстуживания, мин

Охлаждающая среда

Двухступенчатая газовая цементация (эндотермический газ со ступенчатой подачей)

950

20

120

210

(до t = 800℃)

Масло

После непосредственной закалки с подстуживанием проводится низкий отпуск [2].

Время нагрева и выдержки при отпуске рассчитывается исходя из конфигурации и максимального диаметра детали по соответствующим формулам. Режимы термической обработки детали «Ступица шестерни» из стали 18ХГТ представлены в таблице 2.

Таблица 2

Режимы низкого отпуска детали «Ступица шестерни», изготовленной из стали 18ХГТ

Операция термической обработки

Т, ℃

Время нагрева, мин

Время выдержки, мин

Охлаждающая среда

Низкий отпуск

180

20

130

Воздух

В ходе проведения работы, получены результаты и сформирован технологический процесс термической обработки детали «Ступица шестерни» из стали 18ХГТ, который представлен в таблице 3.

Таблица 3

Технологический процесс термической и химико-термической обработки детали «Ступица шестерни», изготовленной из стали 18ХГТ

Операция термической обработки

Т, ℃

Время нагрева, мин

Время выдержки, мин

Время подстуживания, мин

Охлаждающая среда

Двухступенчатая газовая цементация (эндотермический газ со ступенчатой подачей)

950

20

120

210

(до t = 800℃)

Масло

Низкий отпуск

180

20

130

-

Воздух

После проведения термической обработки, необходимо провести контроль качества термической обработки. Твердость шлицев равна 57 HRC на глубину 0,8 мм; предел прочности (σ в ) равен 856 МПа; ударная вязкость (KCU) равна 0,78 МДж/м 2 .

В результате работы выявлено, что разработанный технологический процесс термической обработки верен, может применяться на производстве и полностью удовлетворяет техническим требованиям заказчика. Все полученные механические свойства детали входят в интервал заданных. Твердость шлицев равна 57 HRC на глубину 0,8 мм (задано: 55–60 HRC на глубину 0,8–1,2 мм); предел прочности (σ в ) равен 856 МПа (задано: не менее 850 МПа); ударная вязкость (KCU) равна 0,78 МДж/м 2 (задано: не менее 0,75 МДж/м 2 ).

Литература:

  1. Самохоцкий, А. И. Технология термической обработки металлов / А. И. Самоходский, Н. Г. Парфеновская. — 2-е изд. — Москва: «Машиностроение», 1976. — 311 с. — Текст непосредственный.
  2. Лахтин, Ю. М. Химико-термическая обработка металлов / Ю. М. Лахтин. — Москва: Металлургия, 1985. — 256 с. — Текст непосредственный.
Основные термины (генерируются автоматически): термическая обработка, HRC, KCU, время нагрева, предел прочности, ударная вязкость, время выдержки, твердость шлицев, заданный комплекс, охлаждающая среда.


Ключевые слова

цементация, химико-термическая обработка, ступица шестерни

Похожие статьи

Влияние термической и химико-термической обработки на структуру и свойства детали «вал-шестерня редуктора привода лебедки» из стали 18ХГТ

На производственных предприятиях по типу машиностроительных заводов часто необходимо назначение той или иной термической или химико-термической обработки для получения необходимых эксплуатационных характеристик детали. В данной работе представлена ра...

Метод уменьшения аварийности и повышения надежности подшипников скольжения в тяжелых режимах работы при конструировании машин и оборудования с использованием антифрикционного литого композиционного материала

Задача по уменьшению риска аварийности на производстве приводит к конструированию высоконадежного металлургического и другого оборудования. Эксплуатация машин и оборудования является безопасной, если они сконструированы с учетом требований надежности...

Современная технология нанесения антифрикционных покрытий

Рассмотрен способ получения антифрикционных покрытий и упрочнения деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. В результате предлагаемой технологии повышается работоспособность деталей, сокращается период приработки и уменьшается...

Результаты лабораторных исследований стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 быстросборных модулей

Статья посвящена изучению металлических стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 для сборки элементов моделей и их деформаций при лабораторных исследованиях быстросборных модулей контейнерного типа. Сравнению величин деформаций в ...

Определение износостойкости титанового образца в условиях абразивного износа, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой

В этой статье представлены результаты стендовых испытаний износостойкости титанового сплава, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой.

Контроль процесса пневмодробеструйного упрочнения и технологическая оснастка

В данной статье проведен анализ к технологическому процессу ПДУ согласно международным стандартам. Описано технологическое оборудование, режимы обработки, методы контроля, технологическая оснастка.

Шестироликовый режим предварительной правки стальной полосы на листоправильной машине фирмы Fagor Arrasate

Предложен математический метод определения оптимальных параметров холодной правки стального листа из горячекатаного рулона на листоправильной машине испанской фирмы Fagor Arrasate. Расчеты позволяют определить вид и кривизну нейтральной линии стально...

Исследование поверхности наплавленного металла

В работе были освещены основные виды наплавки и предъявляемые к ним требования. Провели макро и микроструктурный анализ поверхности наплавленного металла.

Улучшение условий труда электрогазосварщиков в вагонном депо Буй

Для улучшения условий труда электросварщиков в эксплуатационном депо Буй предлагается установить на сварочных постах стационарные механические фильтры типа ФМС-2500–2, производимые российской компанией ООО «ВентСнаб». Фильтры предназначены для очистк...

Оборудование и технология электродиффузионной термообработки полых деталей

Рассмотрена технология и оборудование для электродиффузионной термообработки полых стальных деталей. Показано повышение микротвердости и увеличение толщины упрочненного слоя на внутренней рабочей поверхности изделий.

Похожие статьи

Влияние термической и химико-термической обработки на структуру и свойства детали «вал-шестерня редуктора привода лебедки» из стали 18ХГТ

На производственных предприятиях по типу машиностроительных заводов часто необходимо назначение той или иной термической или химико-термической обработки для получения необходимых эксплуатационных характеристик детали. В данной работе представлена ра...

Метод уменьшения аварийности и повышения надежности подшипников скольжения в тяжелых режимах работы при конструировании машин и оборудования с использованием антифрикционного литого композиционного материала

Задача по уменьшению риска аварийности на производстве приводит к конструированию высоконадежного металлургического и другого оборудования. Эксплуатация машин и оборудования является безопасной, если они сконструированы с учетом требований надежности...

Современная технология нанесения антифрикционных покрытий

Рассмотрен способ получения антифрикционных покрытий и упрочнения деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. В результате предлагаемой технологии повышается работоспособность деталей, сокращается период приработки и уменьшается...

Результаты лабораторных исследований стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 быстросборных модулей

Статья посвящена изучению металлических стяжек из сталей по ГОСТ 380–2005 и сталей по ГОСТ 1050–2013 для сборки элементов моделей и их деформаций при лабораторных исследованиях быстросборных модулей контейнерного типа. Сравнению величин деформаций в ...

Определение износостойкости титанового образца в условиях абразивного износа, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой

В этой статье представлены результаты стендовых испытаний износостойкости титанового сплава, упрочненного электромеханической поверхностной закалкой с последующей ультразвуковой обработкой.

Контроль процесса пневмодробеструйного упрочнения и технологическая оснастка

В данной статье проведен анализ к технологическому процессу ПДУ согласно международным стандартам. Описано технологическое оборудование, режимы обработки, методы контроля, технологическая оснастка.

Шестироликовый режим предварительной правки стальной полосы на листоправильной машине фирмы Fagor Arrasate

Предложен математический метод определения оптимальных параметров холодной правки стального листа из горячекатаного рулона на листоправильной машине испанской фирмы Fagor Arrasate. Расчеты позволяют определить вид и кривизну нейтральной линии стально...

Исследование поверхности наплавленного металла

В работе были освещены основные виды наплавки и предъявляемые к ним требования. Провели макро и микроструктурный анализ поверхности наплавленного металла.

Улучшение условий труда электрогазосварщиков в вагонном депо Буй

Для улучшения условий труда электросварщиков в эксплуатационном депо Буй предлагается установить на сварочных постах стационарные механические фильтры типа ФМС-2500–2, производимые российской компанией ООО «ВентСнаб». Фильтры предназначены для очистк...

Оборудование и технология электродиффузионной термообработки полых деталей

Рассмотрена технология и оборудование для электродиффузионной термообработки полых стальных деталей. Показано повышение микротвердости и увеличение толщины упрочненного слоя на внутренней рабочей поверхности изделий.

Задать вопрос