Разработка технологического процесса термической обработки матрицы из стали 5ХНМ

Капиллярный контроль применяется также при течеискании и, в совокупности с другими методами, при мониторинге ответственных объектов и объектов в процессе эксплуатации.

Капилляр, выходящий на поверхность объекта контроля только с одной стороны, называют поверхностной несплошностью, а соединяющий противоположные стенки объекта контроля, - сквозной. Если поверхностная и сквозная несплошности являются дефектами, то допускается применять вместо них термины «поверхностный дефект» и «сквозной дефект». Изображение, образованное пенетрантом, в месте расположения несплошности и подобное форме сечения у выхода на поверхность объекта контроля, называют индикацией (индикаторным рисунком), или индикацией. Применительно к несплошности типа единичной трещины вместо термина «индикация» допускается применение термина «индикаторный след».

Глубина несплошности - размер несплошности в направлении внутрь объекта контроля от его поверхности. Длина несплошности - продольный размер несплошности на поверхности объекта. Раскрытие несплошности - поперечный размер несплошности у ее выхода на поверхность объекта контроля.

Необходимым условием надежного выявления капиллярным методом дефектов, имеющих выход на поверхность объекта, является относительная их незагрязненность посторонними веществами, а также глубина распространения, значительно превышающая ширину их раскрытия (минимум 10/1).

Различают максимальную, минимальную и среднюю глубину, длину и раскрытие несплошности. Если не требуется заранее оговаривать, какое из указанных значений размеров имеется в виду, то для исключения недоразумений следует принять термин «преимущественный размер». Для несплошностей типа округлых пор раскрытие равно диаметру несплошности на поверхности объекта.

Все методы капиллярного контроля основаны на проникновении проникающей жидкости в полости дефектов и адсорбировании или диффузии жидкости из дефекта. При этом наблюдается разница в цвете или свечении между фоном (цветом или свечением всей поверхности объекта) и участком поверхности над дефектом. Чем больше эта разница, тем выше чувствительность метода и тем меньший дефект может быть обнаружен.

Чувствительность капиллярных методов дефектоскопии зависит от следующих факторов: правильного выбора красителей, смачивающей способности основного компонента, свойства адсорбирующего вещества и качества подготовки поверхности детали.

Комбинированные методы капиллярного неразрушающего контроля сочетают два или более различных по физической сущности методов неразрушающего контроля, один из которых обязательно жидкостный. Комбинированные капиллярные методы контроля подразделяют в зависимости от характера физических нолей излучений и особенностей их взаимодействия с контролируемым объектом.

В силу сложности реализации, высокой стоимости материалов, в ряде случаев - опасности материалов для здоровья персонала (методы с использованием ионизирующего излучения), комбинированные методы не нашли широкого применения в промышленности и в основном известны как экспериментальные.

Основным условием предотвращения брака при термической обработке является строгое соблюдение технологического процесса, который должен устанавливаться на основании опытных и литературных данных. Брак может быть исправимым и неисправимым. Неисправимый брак связан с нарушением химического состава поверхностных слоев металла при окислении, а также с нарушением структуры (пережогом) и сильным короблением изделия. Остальные виды брака могут быть исправлены, но высокое качество термической обработки после исправления брака получить затруднительно.

Планировка металлографического контроля показана на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Планировка участка металлографического контроля

4. Оборудование для термической обработки

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.

На заводах встречаются разные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, как по конструкции, так и по размерам рабочего пространства и по производительности. ВНИПИ «Тепло-проект» систематизировал конструкции и типаж топливных печей . На основе данных заводов разработаны размерные ряды пламенных термических печей и введены буквенно-цифровые обозначения для печей разного назначения и с разными размерами рабочего пространства. Эти размерные ряды обеспечивают максимальное унифицирование основных узлов и деталей печей. Кроме того, большое количество типоразмеров позволяет выбрать для производства наиболее подходящий тип печи и обеспечить лучшее их использование. Для обозначения печей принята следующая индексация: первая буква обозначает назначение печи (Т -- термическая пламенная, Н -- нагревательная пламенная), вторая -- конструктивную характеристику печи (А -- с вращающимся подом, Б -- барабанные, Д -- с выдвижным подом, Е -- с подвесным конвейером, И -- с пульсирующим подом, К -- конвейерные, Н -- камерные периодического действия, Р -- рольганговые, Т -- толкательные, Ш -- круглого сечения шахтные, Э -- элеваторные, Ю -- с шагающими балками), третья --среду рабочего пространства (О -- окислительная, 3 -- искусственная защитная, безокислительная и др.), четвертая -- особенность печи (А-- печь входит в агрегат, если печь обозначена четырьмя буквами, то буква А ставится на пятом месте, В -- вертикальное перемещение деталей, К -- под кольцевой -- в печах с вращающимся подом, М -- механизированная -- в печах периодического действия, Н -- непрерывного действия -- в печах барабанных, Т -- под тарельчатый -- в печах с вращающимся подом).

Цифры ставятся после буквенных обозначений через дефис и означают: первая группа -- ширину пода в дм для печей с вращающимся подом -- внешний диаметр рабочей поверхности пода; вторая группа -- длину (глубину) пода печи в дм, для печей с вращающимся подом -- ширину рабочего пода (кольца); третья группа -- высоту рабочего пространства или максимальную высоту окна загрузки в дм. Эти цифры разделяются точками и находятся в числителе, а в знаменателе указывается предельная рабочая температура в сотнях градусов. Далее через черточку ставится буква, обозначающая топливо: Г -- природный газ, М -- мазут. Пример обозначения печей: ТНО-6.12,5.5/11-М -- термическая камерная печь периодического действия, атмосфера рабочего пространства -- окислительная, размеры рабочего пространства 600 X 1250 X 500 мм, печь работает до температуры 1100⁰С, топливо -- мазут. Эта же печь на газообразном топливе обозначается ТНО-6.12.5.5/11-Г.

Электрические печи имеют ряд преимуществ перед топливными: отсутствие "дымовых газов", не требуется дымососной системы; хорошая теплоизоляция; облегчённое регулирование температуры и сигнализации; лучшие возможности применения контролируемой атмосферы; хорошие санитарные условия в цехе.

К недостаткам электропечей относятся: более длительный нагрев деталей, чем в газовых и мазутных печах, вследствие передачи тепла главным образом излучением (циркуляция горячего воздуха или газа в печи создает конвективный теплообмен и ускоряет нагрев); необходимость заземления печей и др.; окисление деталей при нагреве, если не применяется контролируемая атмосфера; большие затраты при эксплуатации.

На машиностроительных заводах широко используются камерные электрические печи. Существует серия камерных электропечей, обозначаемых индексом СНО, с металлическими нагревателями. Эти печи имеют большую производительность, небольшой расход электроэнергий и больший срок службы металлических нагревателей вследствие применения высококачественных огнеупорных и теплоизоляционных материалов, равномерное распределение тепла по длине рабочего пространства.

Рисунок 4.1 - Камерная электрическая печь СНО-8,5.17.6/10:

(1-механизм подъема дверцы; 2-нагревательные элементы; 3-футеровка; 4-кожух)

К недостаткам печей серии СНО относится наличие окислительной атмосферы в рабочем пространстве, невозможность использования контролируемых атмосфер и ручной подъем и опускание дверей печей (за исключением печи СНО-8,5.17.5/10, где подъем и опускание дверец производится с помощью электромеханического привода).

Конструкция печи СНО-8,5.17.5/10 показана на рис.4.1. Размеры пода этой печи -- 850x1700 мм. Футеровка печи состоит из огнеупорного слоя ультралегковесного кирпича и изоляции. Нагрев печи производится с помощью элементов, изготовленных из проволоки диаметром 7 мм сплава марки Х20Н80. Эти элементы расположены на боковых стенках, своде и на поду печи. Питание элементов осуществляется от трехфазной сети через понизительный трансформатор типа ТПТ-60ВЧТ. Рабочая температура печи 1000°С регулируется автоматически.

Заключение

- Изучены условия эксплуатации пуансона-матрицы и обоснованы требования к составу, механическим и технологическим свойствам материала для его изготовления; - обоснованы выбор марки стали и технологического маршрута изготовления и термоупрочнения пуансона-матрицы, в том числе выбор температур закалки и отпуска стали, технологических сред для нагревания и охлаждения при термообработке;

- рассмотрены фазовые и структурные превращения, протекающие в стали 5ХНМ при термической обработке, с описанием формирующихся структур стали и ее свойств;

- описаны возможные виды дефектов и брака, появляющихся в стали 5ХНМ в процессе термической обработки, способов их контроля, предупреждения и устранения; - обоснован выбор оборудования для проведения упрочняющей термической обработки пуансона-матрицы из стали 5ХНМ;

- составлен комплект документов на технологический процесс термической обработки пуансона-матрицы из стали 5ХНМ.

Список использованных источников

1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. - М.: Металлургия, 1983. - 527 с.

2. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. - М.: Металлургия, 1986. - 480 с.

3. Термическая обработка в машиностроении. Справочник/ Под ред Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

4. Самохоцкий А.И., Парфеновская Н.Г. Технология термической обработки металлов. - М.: Машиностроение, 1976. - 311с.

5. Фиргер И.В. Термическая обработка металлов: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1982. - 304 с.

6. Инструментальные стали. Справочник/Под ред Л.А. Позняка - М.: Металлургия, 1977. - 168 с.

7. Гуляев А.П. Инструментальные стали. Справочник. М.: Машиностроение, 1975. - 272 с.

8. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1983.

9. Рустем С.Л. Оборудование термических цехов. М.: Машиностроение,1971. - 288с.

Размещено на Allbest.ru