Термическая обработка лезвийных инструментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Структура предприятия

2. Общие правила по охране труда и технике безопасности при термической обработке

3. Технологический процесс термической обработки лезвийных инструментов (фреза, сверло, метчик) в условиях ХК Лугансктепловоз

Выводы

Список использованной литературы



ВВЕДЕНИЕ

Целью преддипломной практики является закрепление и углубление полученных в университете знаний, пополнение их новыми сведениями о механических, физических, технологических, металловедческих испытаниях материалов, оценке их дефектов и пригодности к работе.

Конкретными задачами данной практики являются:

- изучение маршрутных технологических процессов получения заготовок методами литья и обработки давлением;

- изучение ГОСТов, методики выполнения испытаний материалов для определения механических и физических свойств, структуры, дефектов;

- изучение технологической документации;

- ознакомление с безопасными методами эксплуатации оборудования и приборов;

- изучение правил пожарной безопасности, предохранительных устройств и индивидуальных средств защиты.



1. СТРУКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ

Организационная структура холдинговой компании «Лугансктепловоз»

1. Высший орган - общее собрание акционеров

2. Ревизионная комиссия / Наблюдательный совет

3. Председатель правления

1) Член правления, заместитель генерального директора по производству продукции и транспорту

- Транспортный центр

- Филиал «Контракт»

- ДП «Трансмашинвест»

- ДП «Машинобудивнык»

- ДП «Восток»

- ДП «Точлит»

- ДП «Кольорлит»

- ДП «Модельщик»

2) Член правления, заместитель генерального директора по экономике

- Планово-экономический отдел

- Отдел организации и оплаты труда

- Отдел информационных технологий

- Финансовый отдел

- Ревизионная группа

3) Первый заместитель председателя правления, технический директор

- Заместитель технического директора по новой технике и модернизации

- Заместитель технического директора по технологической подготовке производства

- Заместитель технического директора по основным фондам и энергообеспечению

- Заместитель технического директора по охране труда - начальник отдела охраны труда

4) Заместитель председателя правления, коммерческий директор

- Заместитель коммерческого директора - начальник коммерческого центра

- Заместитель коммерческого директора по маркетингу - начальник отдела маркетинга

5) Член правления, главный бухгалтер - начальник УБУиО

- Управление бухгалтерского учёта и отчётности

6) Член правления, начальник центра развития компании

7) Заместитель генерального директора по экспорту

8) Заместитель генерального директора по кадрам - начальник управления кадров

- Управление кадров

9) Заместитель генерального директора по соц. вопросам, быту и территории

10) Помощник председателя правления по общим вопросам

11) Управление экономической безопасности и режима

12) Отдел корпоративного управления

13) Штаб гражданской обороны

14) 1-й отдел

15) Юридический отдел

Дочерние открытые акционерные общества компании, контрольные пакеты акций которых (51% уставного фонда) принадлежат компании

- ОАО «Ремекс»

- ОАО «Ток»

- ОАО «Рембуд»

- ОАО «Темпо»

- ОАО «Будпроект»

- ОАО «Взор»

- ОАО «Старт»

- ОАО «Локомотив-ресурс»

- ОАО «Батькивщина»

Центральное технологическое бюро (ЦТБ)

ЦТБ состоит из: Отдела главного металлурга, в составе отдела главного металлурга на сегодняшний день три бюро: Технологическое бюро литейного производства, которые обеспечивает технологическую подготовку производства литых заготовок в ЧЛЦ, ОАО «Сталь», ДП «Точлит», ДП «Кольорлит». Технологическое бюро термической обработки и кузнечных заготовок, бюро обеспечивает технологическую подготовку термической обработки детали и узлов в тепловозо-механическом, тепловозо-рамном цехах, в ДП «Точлит», ДП «Трансмашинвест», ОАО «Сталь», ЗАО «Лугцентрокуз», изготовление штамповок поковок и пружин в ЗАО «Лугцентрокуз» конструкторскую и технологическую подготовку ремонта металлургического оборудования.

Конструкторско-технологическое бюро металлургических процессов, которое обеспечивает технологическую подготовку выплавки металлов и сплавов, а также подготовку производства литейного и термического производства, контроль за изготовлением модельной оснастки, нормирования технологической обработки. Конструкторский центр, бюро выполняет работы по проектированию оснастки для литейного производства, обработки металла давлением и термической обработки.

Отдел главного технолога решает все вопросы технологической подготовки по механической обработке и сборочным работам .

Отдел главного сварщика решает вопрос сварки узлов и деталей, применяемых при изготовлении тепловозов, электровозов и электропоездов, а также по изготовлению заготовок холодной штамповки и вырезки.

Также в ЦТБ имеется отдел материальных нормативов, отдел защитных покрытий, проектно-конструкционный отел, бюро вторичных ресурсов, учебно - технологический цех.

2. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

Охрана труда включает систему законодательных актов, социально-экономических, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий, обеспечивающих, безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Техника безопасности и производственная санитария -- это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействие на работающего опасных и вредных производственных факторов. К числу опасных относятся факторы, которые приводят к травме или внезапному резкому ухудшению здоровья работающего. В отличие от них вредные производственные факторы приводят к заболеванию или снижению трудоспособности работающего.

Возникающие при термической и химико-термической обработке опасные и вредные производственные факторы подразделяются на физические, химические и психофизиологические. К физическим факторам относятся: повышенная температура воздуха рабочей зоны, повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, повышенные или пониженные влажность и подвижность воздуха, опасный уровень напряжения в электроцепи, повышенный уровень электромагнитного излучения, шума или вибрации на рабочем месте, движущиеся машины и механизмы, перемещаемые изделия и материалы.

К химическим факторам относятся общетоксичные, раздражающие, канцерогенные.

Психофизиологические факторы включают физические и нервно-психологические перегрузки.

Из перечисленных физических факторов первых четыре оказывают влияние на формирование метеорологических условий в рабочей зоне и в цехе в целом. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадки, на которых находятся рабочие места. Если обслуживание процессов производства осуществляется в различных местах рабочей зоны, постоянным рабочим местом является вся рабочая зона.

Состав и температура атмосферы термического цеха в большой мере зависят от видов применяемых технологических процессов, типов оборудования. Важное значение имеет исправность и надлежащий режим работы обшей и местной вентиляционных систем, а также необходимая аэрация цеха.

Тепловое излучение. Поскольку в термических цехах основным видом оборудования являются нагревательные печи и устройства (установки индукционного нагрева, газопламенные установки), то и температурные условия в цехе и на рабочих местах зависят от их типа, особенностей конструкции и соблюдения условий нормальной эксплуатации. Выделение тепла в атмосферу цеха происходит при конвекции и лучеиспускании (радиации). От нагретых стенок и свода, а также от деталей, имеющих температуру ниже 600°С, тепло распространяется конвекцией. Через открытые загрузочно-разгрузочные окна нагретых печей, от зеркала печей ванн, от деталей, выгруженных из печей с температурой свыше 700°С, тепло распространяется в цех лучеиспусканием. Количество тепла, передаваемое лучеиспусканием, пропорционально четвертой степени температуры, поэтому при увеличении температуры излучающего тела нагрев лучеиспусканием резко возрастает.

Тепловой поток, передаваемый лучеиспусканием через открытые окна печей или от зеркала печей-ванн, распространяется направленно расходящимся пучком лучей. Поэтому интенсивность нагрева зависит от того, под каким углом к источнику излучения и на каком расстоянии от него находится работающий.

Количество тепла, передаваемое от печи, нагретой до температуры 900°С, через открытое окно на расстоянии 1 м по оси потока, достигает 1-8 кДж/м²с. Согласно ССБТ (ГОСТ 12.3.004--75) интенсивность облучения на рабочих местах не должна превышать 0,35 кДж/м²с.

Нагрев атмосферы цеха лучеиспусканием может также происходить вследствие неисправности печей, через щели, а также при различных нарушениях правил эксплуатации оборудования, например при работе на печах-ваннах с открытыми крышками.

Нагрев атмосферы цеха вследствие передачи тепла от стенок печи конвекцией полностью устранить невозможно, но его необходимо свести к необходимому минимуму.

Потери тепла через стенки и свод печи можно существенно снизить, применяя теплоизоляционный слой достаточной толщины. Однако при этом нужно иметь виду, что теплоизоляционные материалы могут выдерживать нагрев только до определенной температуры, что требует создания внутренней огнеупорной кладки определенной толщины. При этом увеличиваются габаритные размеры печи. Кроме того, возрастают потери тепла на аккумуляцию кладки. Поэтому в качестве исходных данных при конструировании и тепловом расчете печи принимают допустимую температуру наружной поверхности стенки печи (кожуха) и рабочую температуру внутренней ее стенки. Температура наружной поверхности стенки печи должна быть не более 45°С (СН 245-71).

Существенное влияние на температуру цеха оказывают обрабатываемые детали, которые после нагрева в печи выгружаются для проведения последующих операций, например закалки, охлаждения до внутрицеховой температуры при нормализации, после отпуска и др. Поэтому нагретые в процессе термической обработки детали необходимо размещать в местах, оборудованных эффективной вытяжной вентиляцией или в специально оборудованных помещениях.

Передача тепла от нагретых деталей непосредственно в цеховую атмосферу может происходить также в процессе термической обработки с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ).

Наряду с температурой внутри цеха и непосредственно на рабочих местах на самочувствие и работоспособность работающих большое влияние оказывают влажность и скорость движения воздуха под действием естественной и искусственной вентиляции. Для вновь проектируемых промышленных предприятий Санитарными нормами (СН 245-71) предусмотрены оптимальные и допустимые нормы температуры, влажности и скорости движения воздуха для производственных помещений с различным избытком явного тепла, приведены рекомендуемые скорости движения воздуха при воздушном душировании рабочей зоны в зависимости от категории работы, интенсивности теплового облучения и температуры воздуха.

Пыле- и газовыделение. По условиям работы термического цеха в нем неизбежно происходит выделение пыли и газов. Атмосферный воздух обычно содержит около 78% азота, 21% кислорода, 0,9% инертных газов, 0,08% углекислого газа и незначительное количество других примесей. В атмосфере такого состава обеспечивается нормальная жизнедеятельность человеческого организма. Изменение состава атмосферы сверх допущенных пределов нарушает работу органов дыхания. При увеличении содержания азота до 83% ощущается удушье, так как содержание кислорода снижается. Пребывание в атмосфере, содержащей менее 10% кислорода, приводит к опасному для жизни кислородному голоданию. Снижение концентрации углекислого газа в атмосфере не является опасным для жизни человека, поскольку нормальное парциальное давление углекислого газа в крови обеспечивается за счет образования его в процессе жизнедеятельности организма. Но увеличение содержания этого газа в атмосфере вызывает сильную реакцию организма -- учащается дыхание, раздражаются слизистые оболочки, появляется кашель, проявляется его наркотическое и токсическое действие.

Изменения в составе атмосферы термического цеха могут вызываться выбиванием продуктов горения топлива через открытые окна, щели и неплотности печи, испарением от расплавленных солей печей-ванн, утечкой газов из печей для химико-термической обработки, а также из печей с защитной атмосферой, испарением масла и выделением продуктов его сгорания из закалочных масляных баков, выделением газов, образующихся при сгорании различных загрязнений, неизбежно имеющихся на поверхности нагреваемых изделий, например, при нагреве ТВЧ, при отпуске. Некоторые из образующихся газов являются весьма токсичными, например цианистый водород, другие оказывают раздражающее действие на дыхательные пути, например аммиак. Предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) в воздухе рабочей зоны оговорены ССБТ (ГОСТ 12.1.005--76).

Запыление атмосферы цеха частичками твердых материалов, присутствующих в атмосфере в виде аэрозолей, происходит различными путями: внесением частичек пыли вместе с воздухом, поступающим в цех благодаря аэрации, применением в цехе сыпучих и легко, дробящихся материалов, как например огнеупоры, теплоизоляционные материалы и засыпки, загрязнениями на поверхности деталей, поступающих в цех на обработку, применением разнообразных технологических материалов, таких как карбюризатор, соли, песок. Некоторые из этих веществ, присутствующие в воздухе в виде аэрозолей, также являются вредными.

Шумы, вибрации, ультразвук. В термических цехах работа вентиляторов, горелок, толкателей, дробеметных и гидропескоструйных установок для очистки от окалины сопровождается возникновением шума, вибраций или ультразвука. Постоянное воздействие этих факторов оказывает вредное влияние на здоровье работающих. Шум вызывает преждевременную утомляемость, отрицательно влияет на нервную систему и, как следствие, повышает вероятность травматизма. Длительное воздействие вибрации приводит к стойким нарушениям физиологических функций организма: нарушению кровообращения под влиянием спазмов сосудов, потере чувствительности кожи, уменьшению подвижности суставов.

Шум, вибрация и ультразвук являются следствием механических колебаний, которые передаются от источника колебаний через окружающую среду -- газовую (воздушную), жидкую или твердую. Колебания могут передаваться также непосредственно, когда человек приходит в контакт с колеблющимся телом. Человеческое ухо воспринимает колебания как звук, если частота их находится в пределах от 16 до 20000 Гц. Колебания с частотой от долей герца до 12 Гц воспринимаются человеком как отдельные толчки. Колебания с более высокой частотой, воспринимаемые непосредственно человеческим телом, относятся к вибрациям. Серьезную опасность представляют вибрационные колебания с частотой 6--9 Гц, воспринимаемые непосредственно человеком, поскольку наиболее крупные внутренние органы имеют частоту собственных колебаний в этих же пределах и при наступлении резонанса могут произойти опасные нарушения их функций.

В производственных условиях шумы воспринимаются человеческим ухом через воздушную среду в виде звуков различной силы и тона (высоты). Допустимые уровни шума на рабочих местах и общие требования по защите от шума предусмотрены ССБТ (ГОСТ 12.1.003--83).

По частотному составу шумы подразделяются на низкочастотные (до 300 Гц) -- шумы тихоходных агрегатов неударного действия, а также шумы, проникающие сквозь изолирующие преграды (стены, перекрытия, кожухи), допустимый уровень 90--100 дБ; среднечастотные (300--1000 Гц) -- шумы большинства механизмов и агрегатов неударного действия, допустимый уровень 85--90 дБ; высокочастотные (свыше 1000 Гц) -- звенящие, шипящие и свистящие шумы, характерные для агрегатов скоростного действия.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Допустимые уровни звукового давления для постоянных рабочих мест и рабочих зон производственных помещений регламентирует ГОСТ 12.1.003--83.

В термических цехах ультразвук ограниченно применяется для очистки и обезжиривания деталей. Контактное взаимодействие работающего с деталями или жидкостью, находящимися под действием ультразвуковых колебаний не допускается, так как это оказывает вредное влияние на здоровье человека. Загрузка, выгрузка деталей и другие операции, связанные с обслуживанием ванн, должны проводиться только при выключенном источнике ультразвуковых колебаний. Требования к допустимым уровням давления, создаваемого ультразвуком, предусмотрены ССБТ (ГОСТ 12.1.001--83).

Основные средства борьбы с шумом и вибрациями заключаются в устранении источника их возникновения. Если это невозможно в силу специфики применяемого оборудования или технологии, снижение уровня шума достигается применением средств звукопоглощения типа кожухов и капотов, которые обкладываются звукопоглощающими материалами.

Электромагнитные излучения. В термических цехах электромагнитные излучения возникают вследствие использования токов высокой частоты для нагрева. Отрицательное влияние электромагнитных полей на организм человека существенно проявляется при высоких и сверхвысоких частотах. При нагреве токами высокой частоты для термической обработки применяемые частоты переменного электромагнитного поля не превосходят 10 МГц.

Количественная оценка опасности электромагнитного излучения проводится по напряженности электрической и магнитной составляющей поля. В соответствии с ГОСТ 12.1.006--84 напряженность электромагнитного поля (ЭМП) в течение рабочего дня на рабочих местах не должна превышать установленные предельно допустимые уровни (ПДУ): по электрической составляющей -- 50 В/м для частот от 60 кГц до 30 МГц; по магнитной составляющей -- 5 А/м для частот от 60 кГц до 1,5 Мгц.

Средства защиты от воздействия электромагнитных полей следует применять в тех случаях, когда результаты замеров превышают предельно допустимые нормы. Измерения проводятся 1 раз в год. Результаты измерений фиксируются в специальном журнале или в протоколе.

Для защиты от воздействия электромагнитных полей целесообразно уменьшать напряженность и плотность потока энергии электромагнитных полей, экранировать рабочие места, удалять их от источника электромагнитного поля, рационально перемешать оборудование в рабочем помещении, применять средства предупреждающей сигнализации (световой, звуковой).

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛЕЗВИЙНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ В УСОВИЯХ ХК ЛУГАНСКТЕПЛОВОЗ

При прохождении практики в отделе главного металлурга были изучены принципы и особенности составления технологической документации на термообрабатываемые детали, разработан режим термической обработки заданных инструментов.

Анализ условий работы режущего инструмента

Фрезы дисковые. Фреза используется в качестве режущего инструмента для механической обработки металла резанием, при которой режущий инструмент - фреза имеет вращательное (главное) движение, а обрабатываемая заготовка - поступательное движение (движение подачи), оно может быть направлено как по направлению вращения фрезы, так и против.

Особенностью фрезерования является прерывистость процесса резания. Это обусловлено тем, что при вращении фрезы каждый зуб врезается в заготовку с ударом, а затем работает только на некоторой части оборота и выходит из зоны резания. При дальнейшем движении зуб не касается заготовки, что способствует его охлаждению и обусловливает более благоприятные условия для работы.

Врезание зубьев фрезы в заготовку с ударами приводит к возникновению вибрации, что отрицательно сказывается на точности и шероховатости обработки.

Рабочая кромка инструмента испытывает тепловые воздействия за счет тепла, выделяющегося при резании и трении. Температура достигает 400-600єС и может повышаться при дальнейшем повышении скорости резания. Тепловой фактор влияет на свойства и поведение инструментальных сталей. Каждый режущий зуб фрезы имеет такие же элементы и, как и любой резец или другой режущий инструмент, врезаясь в металл, снимает стружку.

Поэтому наиболее важные требования к дисковой фрезе следующие:

- высокая твердость 63-65 HRC;

- высокая прочность и сопротивление пластической деформации;

- теплостойкость, при температуре резанья 615-620°С;

- формо- и размероустойчивость.

Свёрла. Сверло - режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале, или для рассверливания отверстий при двух одновременно выполняющихся движениях: вращения сверла вокруг его оси и поступательного движения подачи вдоль оси инструмента.

В промышленности применяются такие основные типы свёрл: спиральные, перьевые, кольцевые, центровочные. Свёрла изготавливаются из быстрорежущих сталей, марок Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р6М5, Р6М5К5. Основным типом свёрл, наиболее широко применяющимся в промышленности, является спиральное сверло. Оно применяется при сверлении и рассверливании отверстий диаметром до 80 мм. Такие свёрла состоят с основных частей: режущая, направляющая, хвостовик. Режущая и направляющая части составляют рабочую зону сверла, оснащённую двумя винтовыми канавками.

Режущая часть сверла состоит из двух (зубьев), которые в процессе сверления своими режущими кромками врезаются в материал заготовки и срезают его в виде стружки.

Условия работы сверла определяются главным образом конструкцией режущей части. Направляющая часть сверла необходима для направления сверла при работе. Направляющая часть имеет вспомогательные режущие кромки - кромки ленточки, принимающие участие в формировании поверхности обрабатываемого отверстия. Хвостовик служит для крепления сверла. В свёрлах с коническим хвостовиком рабочая часть изготавливается из быстрорежущей стали, а хвостовик из стали 45.

Метчики. Метчик представляет собой закаленный винт, на котором прорезано несколько прямых или винтовых канавок, образующих режущие кромки инструмента. Канавки также обеспечивают размещение стружки, образующейся при резании; стружка может выводиться из зоны резания.

Условия резания при снятии стружки метчиком очень тяжелые из-за несвободного резания, больших сил резания и трения, а также затрудненных условий удаления стружки. Кроме того, метчики имеют пониженную прочность из-за ослабленного поперечного сечения. Особенно отрицательно это сказывается при нарезании резьбы в вязких материалах метчиками малых диаметров, которые часто выходят из строя из-за поломок, вызванных пакетированием стружки. термический лезвийный фреза сверло метчик

Поэтому материал для изготовления метчика должен обладать высокой твердостью (63--66 HRC) и износостойкостью, т.е. способностью длительное время сохранять режущие свойства кромки в условиях трения.

Выбор материала

Режущий инструмент работает в условиях длительного контакта и трения с обрабатываемым металлом. В процессе эксплуатации должны сохраняться неизменными конфигурации и свойства режущей кромки. Материал для изготовления режущего инструмента должен обладать высокой твердостью и износостойкостью, т.е. способностью длительное время сохранять режущие свойства кромки в условиях трения.

Чем больше твердость обрабатываемых материалов, толще стружка и выше скорость резания, тем больше энергия, затрачиваемая на процесс обработки резанием. Механическая энергия переходит в тепловую. Выделяющееся тепло нагревает резец, деталь, стружку и частично рассеивается. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, т.е. способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы.

Режущие свойства инструмента ухудшаются не только под влиянием высокой температуры, но и таких явлений, как адгезия, вызывающая спаривание обрабатываемого материала с рабочей поверхностью инструмента, ускоренное выкрашивание и окисление поверхности, диффузия, абразивно-механическое изнашивание режущей кромки и поверхностей инструмента. Во избежание преждевременного разрушения режущей кромки необходимо, чтобы инструментальный материал был достаточно прочным.

Рабочая кромка инструмента находится в условиях, близких к неравномерному всестороннему сжатию и переводящих металл в более пластичное состояние вследствие возрастания доли касательных напряжений. При очень больших напряжениях может наблюдаться деформирование и пластическое течение тонкого поверхностного слоя.

Режущие инструменты подвергаются воздействию повышенных напряжений, чаще всего изгиба и кручения. Максимальный изгибающий или крутящий момент возникает в участках, несколько удаленных от контактирующей поверхности, например в основании зуба фрезы, метчика и т.д. В некоторых инструментах могут возникать растягивающие напряжения. Работа многих инструментов связана с ударными нагрузками или вибрациями, не устраняемыми полностью в системе станок - обрабатываемая деталь - инструмент или создаваемыми условиями резания, например при сквозном сверлении, при работе многолезвийных инструментов (фрезы, долбяки и т.д.). Поэтому инструмент должен обладать высокой твердостью рабочей части режущего инструмента, превышающей твердость детали. Инструмент с недостаточной твердостью не может резать: его форма и размеры быстро изменяются. Кроме того инструмент должен быть вязким. При низкой вязкости образуются трещины, происходит выкрашивание и поломка инструмента.

В процессе работы режущего инструмента происходит непрерывное трение - износ поверхности режущей кромки инструмента. Поэтому режущий инструмент должен обладать высокой износостойкостью.

Материал для режущего инструмента должен отвечать не только основным эксплуатационным свойствам, перечисленным выше, но и технологическим свойствам, которые характеризуют поведение стали при изготовлении инструмента и его термической обработке: стали для режущего инструмента должны обладать высокой закаливаемостью и прокаливаемостью, устойчивостью к деформации при термической обработке, стойкостью против закалочных трещин, стойкостью против окисления и обезуглероживания, не должны быть загрязнены неметаллическими включениями, снижающими качество инструмента.

Режущие свойства инструмента ухудшаются под действием адгезии, вызывающей сваривание обрабатываемого материала с рабочей поверхностью инструмента, ускоренное выкрашивание и окисление поверхности; диффузии, абразивно-механического изнашивания режущей кромки и поверхности инструмента.

При изготовлении литого режущего инструмента особый интерес представляет использование безвольфрамовой быстрорежущей стали типа 11М5Ф, которая относится к сталям заэвтектоидного класса. Эту сталь, особенно модифицированную, по сравнению со сталями чисто ледебуритного класса, отличает значительно меньшая карбидная неоднородность -- объемная доля эвтектических карбидов не превышает 1% при кристаллизации металла в кокиле и 5% -- в керамической форме.

Важно подчеркнуть, что избыточных карбидов очень мало и после термической обработки, включающей закалку от 1180°С и трёхкратный отпуск при 560°С, они практически отсутствуют в структуре стали кокильного литья. Как следствие, после окончательной термической обработки сталь марки 11М5Ф при всех используемых в эксперименте способах литья значительно превосходит сталь марки Р6М5 по ударной вязкости. Благодаря тому, что вторичные карбиды более полно растворяются в аустените при нагреве под закалку, сталь марки 11М5Ф не уступает по твёрдости и теплостойкости стали марки Р6М5. Промышленные стойкостные испытания фасонных фрез подтвердили перспективность стали для изготовления литого инструмента.

Данные свойства стали 11М5Ф удовлетворяют требованиям для изготовления фрезы дисковой.

Стали с повышенным содержанием вольфрама, ванадия, кобальта имеют высокую твёрдость, но у них сильно проявляется карбидная неоднородность, которая негативно влияет на их твёрдость, что приводит к выкрашиванию режущих кромок. Этому меньше подвержены молибденосодержащие стали, которые имеют стабильные по всему сечению характеристики.

В наше время наблюдается тенденция к замене быстрорежущих сталей с высоким содержанием вольфрама на сложнолегированные стали с малым содержанием вольфрама. Наиболее типичными представителями таких сталей есть стали Р6М5 и Р6М5Ф3. Добавление молибдена даёт возможность значительно уменьшить карбидную неоднородность, что повышает как прочность, так и стойкость режущего инструмента. Поэтому во всех случаях сталь Р18 можно заменять сталью Р6М5, особенно при изготовлении крупногабаритных инструментов, когда особенно видна карбидная неоднородность стали Р18.

Повышенная стойкость, прочность и технологичность дали возможность стали Р6М5 занять доминирующее место среди сталей нормальной продуктивности. Её применяют при изготовлении широкой гаммы режущих инструментов.

Вольфрамомолибденовые стали целесообразно применять для инструментов, от которых требуются повышенная прочность и вязкость. Сталь Р6М5 применяется для всех видов режущего инструмента, работающего при обычных скоростях резания, предназначенного для резания углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей с у_В до 900-1000 МПа; зуборезного и резьборезного инструмента для обработки нержавеющих сталей. Стойкость инструментов из стали Р6М5 равна или несколько выше (примерно на 20%) стойкости инструментов из стали Р18. Поэтому данные свойства стали Р6М5 удовлетворяют требованиям для изготовления метчика.

Сталь Р6М5Ф3 применяется для изготовления режущего инструмента (фасонные резцы, развёртки, свёрла, протяжки и др.), предназначенного для обработки сталей и сплавов. Инструменты из стали Р6М5Ф3 имеют стойкость на 20% выше, чем из стали Р18. Поэтому данные свойства стали Р6М5Ф3 удовлетворяют требованиям для изготовления сверла.

Хвостовая часть этих инструментов будет изготавливаться из конструкционной стали 45. Структура стали, содержащей меньше 0,8% углерода состоит из феррита и перлита. Увеличение содержания углерода в стали приводит к повышению прочности и понижению пластичности. Существенно влияние углерода на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладноломкости и уменьшает ударную вязкость в вязкой области (т. е. при температурах выше порога хладноломкости).

Разработка маршрутной технологии изготовления режущего инструмента:

Разработка маршрутной технологии изготовления дисковой фрезы из стали 11М5Ф

1. Получение заготовки - поковки (кузнечный цех)

2. Предварительная смягчающая термообработка - изотермический отжиг (термический участок кузнечного цеха)

3. Контроль твёрдости (термический участок кузнечного цеха)

4. Предварительная механическая обработка (механический цех).

5. Окончательная упрочняющая термообработка - закалка со ступенчатым нагревом, высокотемпературный трёхкратный отпуск (термический участок механического цеха).

6. Контроль твердости (термический участок механического цеха).

7. Окончательная механическая обработка (механический цех).

8. Контроль качества готовой детали (механический цех).

Разработка маршрутной технологии изготовления сверла из стали Р6М5Ф3

1. Получение заготовки - поковки (кузнечный цех).

2. Предварительная смягчающая термообработка - изотермический отжиг (термический участок кузнечного цеха).

3. Контроль твёрдости (термический участок кузнечного цеха).

4. Предварительная механическая обработка (механический цех)

5. Окончательная упрочняющая термообработка - закалка со ступенчатым нагревом, высокотемпературный трёхкратный отпуск; улучшение хвостовика (термический участок механического цеха).

6. Контроль твердости (термический участок механического цеха).

7. Окончательная механическая обработка (механический цех).

8. Контроль качества готовой детали (механический цех).

Разработка маршрутной технологии изготовления режущего инструмента метчик из стали Р6М5:

1. Получение заготовки - поковки (кузнечный цех).

2. Предварительная смягчающая термообработка - изотермический отжиг (термический участок кузнечного цеха).

3. Контроль твёрдости (термический участок кузнечного цеха).

4. Предварительная механическая обработка (механический цех)

5. Окончательная упрочняющая термообработка - закалка со ступенчатым нагревом, высокотемпературный трёхкратный отпуск; улучшение хвостовика (термический участок механического цеха).

6. Контроль твердости (термический участок механического цеха).

7. Окончательная механическая обработка (механический цех).

8. Контроль качества готовой детали (механический цех).

Разработка технологического процесса термической обработки режущего инструмента:

Технологический процесс предварительной термической обработки

Предварительная термическая обработка режущих инструментов (дисковая фреза, сверло, протяжка) производиться в камерной электропечи типа СНО8.16.5/10. Печь имеет ленточные нагревательные элементы, расположенные зигзагами в два ряда по боковым стенкам, на поду печи и на своде. Подовые нагревательные элементы размещены на специальных алундовых гребенках и защищены массивной металлической жаростойкой плиткой с боковыми ребрами или карборундовой пленкой. Концы нагревателей выведены на заднюю стенку и защищены кожухом. У заслонки печи имеется трубка с рядом отверстий для подвода защитного газа.

Цели отжига:

1) уменьшить карбидную неоднородность литой и катаной стали;

2) понизить твердость и обеспечить, таким образом, возможность обработки резанием;

3) подготовить структуру для закалки и предупредить нафталиновый излом.

Для изотермического отжига сталь нагревают до температуры, на 20-30С выше А₃ и после выдержки быстро охлаждают до температуры немного ниже критической точки А₁700С. При этой температуре сталь выдерживается до полного распада аустенита и затем охлаждается на воздухе.

Преимуществом изотермического отжига по сравнению с обычным является значительное сокращение времени отжига и получение более однородной структуры. Температура изотермической выдержки оказывает влияние на получающуюся структуру и свойства. С понижением температуры изотермической выдержки, т.е. с увеличением степени переохлаждения аустенита зерна цементита измельчаются и получается мелкозернистый перлит.

Отжиг осуществляется в электрической печи типа СНО 8.16.5/10, которая по своей производительности обеспечивает выполнение производственной программы и необходимый температурный интервал режима термообработки.

1) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для фрезы дисковой.

- первый нагрев инструмента в электрической газовой печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 650С. Продолжительность нагрева 20-25 мин. Выдержка при температуре нагрева 20-30 мин.

- второй нагрев инструмента до температуры 920С. Продолжительность нагрева 20-25 мин. Выдержка при температуре нагрева 1ч.

- охлаждение в печи до 500С

- охлаждение на воздухе до температуры участка

- контроль твердости 10% заготовок от партии по методу Бринелля

- контроль режима термообработки.

Характерной особенностью отжига безвольфрамовой быстрорежущей стали является образование феррито-цементитной смеси из аустенита при постоянной температуре. При нагреве стали 11М5Ф выше критической точки происходит переход перлита в аустенит. Механизм процесса превращения перлита в аустенит состоит в зарождении зёрен аустенита и их росте. Первоначальные зародыши аустенита при нагреве несколько выше критической точки А₁ образуются сдвиговым путём (б > г) при сохранении когерентности. При росте зародыша когерентность б и г решёток нарушается, сдвиговый механизм заменяется нормальным механизмом роста, и зерна аустенита приобретают равноосную форму. Изотермическая выдержка необходима для полного распада аустенита и образования перлита.

2) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для сверла.

Режущая часть:

- нагрев производится в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840-860С. Продолжительность нагрева 5 мин. Выдержка при температуре нагрева 10 мин.

- охлаждение в печи до 720-730С и выдержка 2ч

- охлаждение в печи до 600С

- охлаждение на воздухе до температуры участка

- контроль твердости по методу Бринелля

- контроль режима термообработки.

Хвостовая часть:

- нагрев в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840С10С. Выдержка при температуре нагрева 20 мин.

- охлаждение на воздухе до температуры участка

- контроль твердости по методу Бринелля

- контроль режима термообработки.

3) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для метчика

Режущая часть:

- нагрев производится в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840-860С. Продолжительность нагрева 5 мин. Выдержка при температуре нагрева 10 мин.

- охлаждение в печи до 720-730С и выдержка 2ч

- охлаждение в печи до 600С

- охлаждение на воздухе до температуры участка

- контроль твердости по методу Бринелля

- контроль режима термообработки.

Хвостовая часть:

- нагрев в электрической камерной печи типа СНО8.16.5/10 до температуры 840С10С. Выдержка при температуре нагрева 20 мин.

- охлаждение на воздухе до температуры участка

- контроль твердости по методу Бринелля

- контроль режима термообработки.

Технологический процесс окончательной термической обработки

Окончательная термическая обработка режущих инструментов заключается в трехступенчатой закалке и трехкратном отпуске.

Процесс закалки состоит в медленном нагреве инструмента, для предохранения от возникновения значительных внутренних напряжений, делается два подогрева. Первый производится в нагревательном колодце до температуры 500С и второй - в соляной ванне до температуры 850С.

При подогреве до 800-850С из исходной структуры перлит + карбиды образуется структура аустенит + карбиды. Но аустенит при данной температуре малолегированный, т.к. основная масса карбидов находится вне твердого раствора. Для увеличения легированности аустенита производится окончательный нагрев до высокой температуры (закалки). Закалка производится в высокотемпературной соляной ванне до 1300С.

Необходимость быстрого нагрева связана со способностью быстрорежущей стали легко окислятся при высоких температурах. Структура при 1000-1300С аустенит + карбиды, т.е. такая же как и при 850С но в связи с тем, что при нагреве в данном температурном интервале происходит растворение карбидов, аустенит при 1300С получается значительно более легированным.

Полного растворения карбидов при нагреве до максимальной температуры не происходит, и крупные первичные карбиды остаются вне раствора. Выдержку при высокой температуре делают очень незначительную, только такую, которая необходима для прогрева рабочего объема инструмента.

Охлаждение нагретой быстрорежущей стали производиться в масляном закалочном баке. Охлаждение в масле делает инструмент более стойким в работе.

При охлаждении (закалке) происходит распад аустенита с образованием мартенсита. Но не весь аустенит распадается, а часть его (25-30%) сохраняется в виде остаточного аустенита. Поэтому структура после закалки представляет собой мартенсит закалки + карбиды + остаточный аустенит. Образующийся мартенсит настолько мелко игольчатый, что по внешнему виду структура закаленной быстрорежущей стали кажется состоящей только из аустенита и карбидов. Образование мартенсита при закалке происходит в определенном температурном интервале. Температуры начала (М_н) и конца (М_к) мартенситного превращения понижаются с повышением температуры закалки. При закалке от температуры выше 1100С точка М_к располагается при температурах ниже нуля.

1) Технология окончательной термической обработки фрезы дисковой.

- первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500С. Продолжительность нагрева 35 мин

- второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850С. Продолжительность нагрева 15 мин

- окончательный нагрев осуществляется в высокотемпературной соляной ванне до температуры 1210-1230С. Продолжительность нагрева и выдержки 15 мин

- охлаждение в масле

- очистка инструмента.

Для стали 11М5Ф проводят закалку с трехступенчатым подогревом до температуры 1210-1230^оС. Высокая температура закалки проводится для более полного растворения вторичных карбидов и получения при нагреве аустенита, высоколегированного хромом, молибденом и ванадием.

При трехкратном подогреве стали 11М5Ф, обеспечивается более равномерный прогрев стали и возможность предотвращения образования трещин.

Структура стали 11М5Ф после закалки представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3-0,4% нерастворенных-избыточных карбидов и остаточного аустенита примерно 28-34%. Остаточный аустенит понижает режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте не допустимо.

2) Технология окончательной термической обработки сверла

Режущая часть:

- первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500С. Продолжительность нагрева и выдержка 30 мин

- второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850С. Продолжительность нагрева и выдержка 10 мин.

- окончательный нагрев производится в высокотемпературной соляной ванне при температуре 1200-1230С. Продолжительность нагрева и выдержки 8-9 мин

- охлаждение в масле

- очистка инструмента.

Хвостовая часть:

- погружение в электрическую соляную ванну СВГ-2.3.5/8,5 нагретую до температуры 820-840С. Выдержка при температуре нагрева 15 мин.

- охлаждение в 5% водном растворе NaCl до 150-200°С.

- охлаждение на воздухе.

3) Технология окончательной термической обработки для метчика

Режущая часть:

- первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500С. Продолжительность нагрева и выдержка 30 мин

- второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850С. Продолжительность нагрева и выдержка 10 мин

- окончательный нагрев производится в высокотемпературной соляной ванне при температуре 1200-1230С. Продолжительность нагрева и выдержки 8-9 мин

- охлаждение в масле

- очистка инструмента.

Хвостовая часть:

- погружение в электрическую соляную ванну СВГ-2.3.5/8,5 нагретую до температуры 820-840С. Выдержка при температуре нагрева 15 мин.

- охлаждение в 5% водном растворе NaCl до 150-200°С.

- охлаждение на воздухе.

При нагреве инструментов нужно принимать все меры против обезуглероживания стали, которое в данном случае может быть очень сильным из-за высокой температуры нагрева. Поэтому соляные ванны должны быть хорошо раскислены.

Выдержка при температуре закалки обеспечивает растворение в аустените частиц карбидов в пределах их растворимости и прогрев рабочего объема инструментов. При выдержке происходит увеличение зерен аустенита и увеличение количества растворенных карбидов.

Охлаждение проводится в масле, но перед этим необходимо подстудить на воздухе до температуры 900-1000^оС (желтый цвет каления) и после этого опустить в масло. При охлаждении в масле без подстуживания могут получиться закалочные трещины. Охлаждение в масле осуществляется до температуры 150-200^оС, после чего закаленный инструмент вынимают из закалочного бака и дают остыть на спокойном воздухе.

После закалки быстрорежущая сталь должна быть обязательно подвергнута отпуску. При нагреве до 100-200С уменьшается степень тетрагональности мартенсита. В интервале 300-400С наблюдается снижение твердости, что объясняется снятием внутренних напряжений, возникших в процессе закалки.

При дальнейшем повышении температуры отпуска твердость повышается, достигая максимума при 550С.

По сравнению с твердостью после закалки твердость после отпуска при 550С получается более высокой. Эта максимальная высокая твердость способна сохранятся при последующих нагревах во время работы инструмента и обусловливает его теплостойкость.

В результате отпуска происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит.

Характерной особенностью отпуска быстрорежущий стали, является то, что полученный в результате закалки остаточный аустенит превращается в мартенсит не при нагреве и не при выдержке при отпуске, а во время охлаждения. Такой характер превращения носит название вторичной закалки быстрорежущей стали. Мартенсит отпуска (полученный при распаде остаточного аустенита при отпуске) отличается от мартенсита закалки тем, что в результате распада остаточного аустенита образуется не первичный мартенсит, а вторичный, кроме того, в связи с обеднением остаточного аустенита легирующими элементами образующейся мартенсит будет также менее легирован по сравнению с мартенситом закалки. В связи с большой устойчивостью остаточного аустенита лучший результат в отношении более легкого и полного его распада с получением более высоких режущих свойств дает трехкратный отпуск.

1) Технология отпуска фрезы дисковой:

- двухкратный нагрев производится в печи шахтной электрической СШЗ - 6.6/7 до температуры 580С. Продолжительность каждого отпуска 20 мин.

- охлаждение на воздухе.

Стандартный отпуск безвольфрамовой быстрорежущей стали двухкратный при температуре 520^оС по 1 часу. Однако использование многократного отпуска с выдержкой по 1 часу (плюс время, необходимое для прогрева садки) с обязательным охлаждением между отпусками до нормальной температуры в производственных условиях усложняет цикл термообработки. С целью сокращения цикла рекомендуется провести высокотемпературный сокращённый отпуск. Для стали 11М5Ф применяем двухкратный отпуск при температуре 580^оС и продолжительность каждого отпуска 20 мин. При таких отпусках достигается более высокая вторичная твёрдость, сопротивление изгибу, улучшается шлифуемость за счёт меньшей шероховатости поверхности по сравнению с этими характеристиками после стандартных отпусков.

2) Технология отпуска сверла

Режущая часть:

- трехкратный нагрев производится в печи шахтной электрической СШЗ - 6.6/7 до температуры 540-560С. Продолжительность каждого отпуска 1-1,5 ч

- охлаждение на воздухе.

Хвостовая часть:

- нагрев до температуры 450-500С в электродной селитровой ванне. Продолжительность отпуска 30-40 мин

- охлаждение на воздухе.

3) Технология отпуска метчика

Режущая часть:

- трехкратный нагрев производится в печи шахтной электрической СШЗ - 6.6/7 до температуры 540-560С. Продолжительность каждого отпуска 1-1,5 ч

- охлаждение на воздухе.

Хвостовая часть:

- нагрев до температуры 450-500С в электродной селитровой ванне. Продолжительность отпуска 30-40 мин

- охлаждение на воздухе.



ВЫВОДЫ

В результате прохождения практики получены навыки:

- применения безопасных приёмов обслуживания оборудования и приборов лаборатории, использования индивидуальных средств защиты, первичных средств тушения пожара;

- работы в изготовлении образцов для металлографических исследований; работы с оборудованием и приборами; в проведении испытаний для определения свойств материала;

- применения полученных теоретических знаний к решению конкретных задач в условиях реального производства;

- использования научно-технической литературы и информации;

- безопасной работы на технологическом оборудовании.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Луганские локомотивы: люди, годы, факты. Кол. авторов: - Луганск, 1996. - 403 с. (в полит.), - вкладки - 40 с.

2. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1978. - 646 с.

3. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

4. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. - 320 с.

5. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. / М.: Машиностроение, 1986. - 484 с.

6. Райцес В.Б., Литвин В.М. Техника безопасности в термических цехах. К.: Техника, 1988. - 160 с.

Размещено на Allbest.ru