Проектирование технологического процесса изготовления и упрочнения детали "Шток" соединительного узла компрессора

Грузики в виде дисков с прорезями надевают на стержень 17, в нажнем конце которого крепится оправка с алмазным нндентором 16. Стержень подвешен к кронштейну на двух плоских пружинах 20 и 21. При повороте рукоятки 18 против часовой стрелки (на себя) стержень освобождается и перемещается под действием грузов вниз, вдавливая инден-тор в поверхность образца Предметный столик 11 может перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях при помощи микрометрических винтов 12 н 13 и поворачиваться рукояткой 2 вокруг своей оси на 180°, обеспечивая перемещение зоны исследования под острие алмазного нндентора и обратного перемещения под микроскоп для замера длины диагонали отпечатка Для обеспечения точного замера микротвердости прибор должен быть тщательно отъюстирован. Задача юстировки - точное совмещение оптической оси с осью нагружения при повороте предметного столика на 180° и правильная установка по высоте механизма нагружения.

После измерения микротвердости на детали «шток» получили следующий результат

Рисунок 6.10 График изменения микротвёрдости по глубине азотированного слоя на образце из стали 38Х2МЮА

Из графика видно, как изменяется микротвердость по глубине нанесенного слоя, от поверхности к сердцевине.

Рисунок 6.11 Микроструктура азотированного слоя при увеличении в 100 раз.

Результаты применения ионного азотирования

Ионное азотирование позволяет повысить показатели износостойкости с одновременным снижением склонности к усталостным нарушениям структуры металла. Получение необходимых поверхностных свойств определяется соотношением глубины и состава диффузионного и нитридного слоев. Нитридный слой, исходя из химического состава, принято делить на две определяющие фазы: «гамма» с высоким процентным содержанием соединений Fe4N и «ипсилон» с Fe2N Fe3N. -фаза отличается низкой пластичностью поверхностного слоя с высокими показателями сопротивления различным типам коррозии, е-фаза дает относительно пластичное износостойкое покрытие.

Что касается диффузионного слоя, то прилегающая развитая нитридная зона снижает вероятность образования межкристаллитной коррозии, обеспечивая достаточный для активного трения квалитет шероховатости. Детали с таким соотношением слоев с успехом используются в механизмах, работающих на износ. Исключение нитридного слоя позволяет препятствовать разрушению при постоянной смене силы нагрузки при условиях достаточно высокого давления.

Таким образом ионное азотирование используется для оптимизации показателей износо-, тепло- и коррозионной стойкости с изменением усталостной выносливости и шероховатости, влияющей на вероятность задира поверхностного слоя.

ИА обеспечивает стабильное качество обработки с минимальным разбросом свойств от детали к детали и от садки к садке. Кроме того, по сравнению с газовым азотированием в печи, ИА обеспечивает: - сокращение продолжительности обработки в 2-5 раз, как за счёт снижения времени нагрева и охлаждения садки, так и за счёт уменьшения времени изотермической выдержки; - снижение хрупкости упрочнённого слоя; - сокращение расхода рабочих газов в 20-100 раз; - сокращение расхода электроэнергии в 1,5-3 раза; - исключение операции депассивации; - снижение деформации настолько, чтобы исключить финишную шлифовку;

9. Выводы

Исходя из условий работы детали был выбран материал сталь 38Х2МЮА.

Ионное азотирование исключает деформацию заготовки, а структура азотированного слоя остается неизменной даже при нагреве детали до 650 градусов, что вкупе с возможностью тонкой корректировки физико-механических свойств позволяет использовать ИА для решения самых разнообразных задач. Кроме того, азотирование ионным методом отлично подходит для обработки сталей разных марок, поскольку рабочая температура процесса в азотно-углеродной смеси не превышает 600 градусов, что исключает нарушения внутренней структуры и даже наоборот - способствует снижение вероятности усталостных разрушений и повреждений из-за высокой хрупкости нитридной фазы.

Для повышения антикоррозионных показателей и поверхностной твердости методом ионного азотирования подходят заготовки любой формы и размеров со сквозными и глухими отверстиями. Экранная защита от азотирования не представляет собой сложное инженерное решение, поэтому обработка отдельных участков любой формы производится легко и просто.

Относительно других методов упрочнения и повышения межкристаллитной стойкости ИА отличается сокращенной в несколько раз длительностью техпроцесса и уменьшенным на два порядка расходом рабочего газа. Т.о. для ионно-плазменного азотирования требуется в 2-3 раза меньше электроэнергии, а качество поверхности обработанного изделия позволяет вовсе исключить стадию финишной шлифовки. Кроме того, существует возможность провести обратный азотированию процесс, например перед шлифовкой. Также в результате ионного азотирования могут быть существенно повышены следующие характеристики изделий: - простота и надёжность экранной защиты от азотирования неупрочняемых поверхностей; - улучшение санитарно-гигиенических условий производства; - полное соответствие технологии всем современным требованиям по охране окружающей среды. Применение ИА вместо цементации, нитроцементации, газового или жидкостного азотирования, объёмной или ТВЧ закалки позволяет сэкономить основное оборудование и производственные площади, снизить станочные и транспортные затраты, уменьшить расход электроэнергии и активных газовых сред.

Таким образом, в ходе выполнения проекта была разработана прогрессивная технология упрочнения детали «Шток». В качестве прогрессивной технологии упрочнения было применено ионное азотирование. Анализируя полученные данные после этого вида химико-термической обработки можно сказать что, этот вид обработки наиболее соответствует эксплуатационным требованиям для данной детали, более того даёт ряд преимуществ, которые связаны с сокращением времени обработки, снижение энергозатрат, повышение экологии и культуры производства, а также исключения применения громоздкого оборудования. Следовательно, это даёт нам возможность говорить о том, что этот метод поверхностного упрочнения может эффективно использоваться на машиностроительных предприятиях в настоящее время как один из видов прогрессивных технологий

Список использованной литературы

1. Гуляев А.П., Металловедение 5-е переработанное издание. - Москва, / «Металлургия» 1977

2. Сорокин В.Г., Волосникова А.В. и др.; Марочник сталей и сплавов/ Под общ.ред. В.Г. Сорокина.- М.: Машиностроение,- 640 с.

3. Райцес В.Б. Технологоия химико-термической обработки на машиностроительных заводах. - издательство «Машиностроение», Москва 1965, - 279с., с ил.

4. Сатановский Л.Г., Мирський Ю.А., Нагревательные и термические печи в машиностроении. Изд-во «Металургия», 1971, 384с.

5. Долотов Г.П., Кондаков Е.А., Оборудование термических цехов и лабораторий испытания метал лов: Учеб. пособие для учащихся машиностроит. и металург. техникумов.-М.:Машиностроние, 1988.-336с.:ил.

6. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение.- М. Машиностроение, 1990.-528 с.

7. Журавлев В.Н., Никоалева О.И. Машиностроительные стали. Справочник.-М. Машиностроение, 1981.- 392 с.

8. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирвоание стали.- М. Машиностроение, 1976. -256с.

9. Сигова В.И., Будник А.Ф. Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов для студентов инженерного факультета специализации 7.090104 "Материаловедение в машиностроении", часть II, СумГУ, 1998.- 43 с.

10. Соколов К.Н., Коротич И.К. Технология термической обработки и проектирование термических цехов.- М. Металлургия, 1988.- 384 с.

11. Будник А.Ф., Сігова В.І. Кваліфікаційні роботи в матеріалознавстві: Навчальний посібник.-Суми: Вид-во СумДУ, 2008.-198с.

Размещено на Allbest.ru