Термическая обработка деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Закалочные баки

2. Устройства для подогрева, охлаждения и перемешивания закалочных сред

3. Закалочные машины и прессы

4. Установки для обработки холодом

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Термическая обработка является составной частью большинства технологических процессов изготовления деталей машин, инструмента и полуфабрикатов. При этом повышаются их свойства, что позволяет уменьшить массу деталей машин и конструкций, получить значительную экономию металла, повысить надежность и эксплуатационную стойкость изделий. Поэтому термическая обработка нашла широкое использование на машиностроительных, инструментальных, оборонных, металлургических и многих других заводах. При правильном выборе сплава и режима его термической обработки в конструкционных сталях можно достигнуть значений временного сопротивления до 2000 МП а и выше при сохранении на достаточном уровне характеристик пластичности и вязкости.

В ряде случаев высокие механические свойства деталей и полуфабрикатов получают путем комбинации термической обработки и пластической деформации (ВТМО, НТМО и др.). Подготовляя структуру проволоки и применяя высокую степень холодной деформации, можно достичь значений временного сопротивления до 5000 МПа и выше. Основы термической обработки как науки были заложены русским ученым Д. К. Черновым, которым были открыты критические точки фазовых превращений в стали (1868г.). Создание направления повышения свойств сталей путем введения ряда химических элементов (легирования) принадлежит русскому ученому П. П. Аносову (1841 г.). Применяя легирование и термическую обработку, удается в значительной степени удовлетворить требованиям, предъявляемым современной техникой.

Прогрессивная технология термической обработки стала бурно развиваться при освоении массового производства машин (автомобилей, тракторов, комбайнов и др.) в годы первых пятилеток.

1. Закалочные баки

К оборудованию, предназначенному для охлаждения при закалке, относят немеханизированные и механизированные закалочные баки, в которых детали охлаждаются в свободном состоянии, закалочные прессы, закалочные и гибозакалочные машины, в которых детали (шестерни, валы, листы, рессоры) закаливаются в зажатом состоянии.

Различают два вида закалочных баков: немеханизированные и механизированные.

Немеханизированный закалочный бак представляет собой емкость цилиндрической или прямоугольной формы. Бак сваривают из листовой низкоуглеродистой стали толщиной 4-6мм. В термических цехах применяют небольшие закалочные баки для закалки мелких и средних деталей. Размеры баков в плане (в мм): 60-700, 700-1200. Глубина баков около 1000 мм. В немеханизированных баках все процессы по передачи деталей в бак перемещению в бак и выдаче их из бака выполняют вручную. Ориентировочный объем закалочной жидкости в баке составляет 15л на 1 кг охлаждаемых деталей. Для крупных деталей (штампы, валы и т. п.) размеры закалочных баков могут достигать нескольких метров. Расчет размеров закалочного бака может быть выполнен, если известны количество теплоты вносимое горячим металлом, и допустимый перегрев охлаждающей среды.

Таким образом, если известна масса охлаждаемого металла, легко определить массу закалочной среды, а зная ее плотность, -- ее объем. При определении объема закалочного бака и его размеров следует учитывать, что для обеспечения равномерных условий охлаждения деталей над ними и под ними должен быть слой закалочной жидкости толщиной не менее 100 мм. Кроме того, уровень закалочной жидкости должен быть от края бакa расстоянии не менее, чем 100--150 мм.

Для закалки деталей, нагретых в камерных толкательных печах, применяют баки с механизированным перемещением закалочного стола, на который устанавливается поддон с нагретыми деталями. При помощи пневматического подъемника стол может опускаться и подниматься в баке.

Механизированный закалочный бак конструкции ЗИЛа предназначен для печи с защитной атмосферой. Закалочный бак имеет механизм для передачи поддонов поступающих из печи, систему регулирования температуры закалочной среды и систему поддержания постоянного уровня закалочной среды. Закалочный бак устанавливается в приямок расположенный на разгрузочной стороне печи. Тамбур закалочного бака соединяется с разгрузочным тамбуром печи. Механизмы для передачи поддонов с деталями состоят из закалочного и разгрузочного столов, переталкивателя поддонов и сталкивателя поддонов. Закалочный стол 22 соединен штангой 30 с гидроцилиндром 14. На закалочном столе установлены ролики, вращающиеся при его вертикальном перемещении в баке. Ролики катятся по направляющим, прикрепленным к баку.

При подаче в нижнюю полость гидроцилиндра масла штанга, являющаяся продолжением штока цилиндра, поднимается вверх и тянет за собой закалочный стол. В крайнем верхнем положении верхняя часть закалочного стола находится в тамбуре, т. е. выше уровня закалочной среды. В крайнем нижнем положении верхняя часть стола вместе с находящимися за ней поддоном и закаливаемыми деталями оказывается погруженной в закалочную среду.

Конструкция разгрузочного стола аналогична конструкции закалочного стола. В верхней части разгрузочного стола установлены четыре стойки, выполняющие роль подъемников крышки, закрывающей разгрузочное окно закалочного бака. При движении стола вверх стойки упираются в крышку и приподнимают ее над баком на достаточную высоту, обеспечивающую снятие поддона со стола. При опускании разгрузочного стола крышка остается на разгрузочном окне, а стол уходит в бак.

Перемещение поддона с закалочного стола на разгрузочный стол осуществляется переталкивателем. Переталкиватель соединен специальной цепью, расположенной в направляющей, с гидроцилиндром. При включении шток гидроцилиндра проталкивает цепь по направляющей и переталкиватель начинает перемещаться в горизонтальном направлении из крайнего правого положения, в сторону разгрузочного стола. Для перемещения переталкивателя предусмотрены направляющие, расположенные как на закалочном столе, так и между двумя столами. Точная установка поддона на разгрузочном столе достигается упором.

Закаленные детали из закалочного бака в моечную машину передаются сталкивателем поддонов. Сталкиватель соединен штоком гидроцилиндра и движется по направляющей. В закалочном баке данной конструкции могут одновременно находиться два поддона. Один на закалочном столе, а второй на разгрузочном столе. Время нахождения закаливаемых деталей в баке в этом случае в 2 раза превышает продолжительность толкания поддонов в печи. Это имеет большое значение, если поддоны выходят из печи через 5--6 мин. т.е. когда мало времени для полного охлаждения деталей.

Перед началом цикла все механизмы закалочного бака должны занимать исходное положение.

Вначале поднимается разгрузочный стол и после того, как он достигнет верхнего положения, включается сталкиватель поддонов. Поддон с разгрузочного стола передвигается сталкивателем к моечной машине. Сталкиватель поддонов возвращается в исходное положение и пустой разгрузочный стол опускается в бак. Когда разгрузочный стол окажется в нижнем положении, включается переталкиватель поддонов. Он перемещает поддон с закалочного стола на разгрузочный стол и возвращается в исходное положение. После этого пустой закалочный стел поднимается в крайнее верхнее положение. Верхняя плоскость стола оказывается на одном уровне с направляющими печи и поддон с деталями выталкивается из печи на закалочный стол. Когда заслонка закроет разгрузочное окно печи, закалочный стол опускается в бак и начинается процесс охлаждения деталей.

Равномерное охлаждение деталей достигается интенсивной циркуляцией закалочной среды. Из распределительного короба поток закалочной среды направляется на закаливаемые детали. В распределительном коробе установлены три перегородки, обеспечивающие равномерный выход закалочной среды по всему периметру короба. Распределительный короб соединен с циркуляционным коробом, в котором установлен осевой насос, приводимый во вращение двигателем.

Закалочная среда подогревается девятью электрическими нагревателями, опущенными через отверстия в крышке бака. Электронагреватели включаются только тогда, когда температура закалочной среды ниже установленной. Когда температура закалочной среды превышает заданную, включается насос и закалочная среда пропускается через теплообменник, охлаждаемый проточной водой. Постоянный уровень в баке поддерживается подачей закалочной среды из подпиточного бака, отделенного от закалочного бака разделительной стенкой.

В тамбуре имеется смотровое окно, через которое можно наблюдать перемещение поддона из печи на закалочный стол. Доступ в тамбур после удаления из него защитной атмосферы возможен через ремонтное окно, герметично закрываемое крышкой. Конвейерные закалочные баки применяют в автоматических линиях термической обработки. В конвейерных баках охлаждаются детали, поступающие из закалочных и отпускных печей. Конвейерные баки устанавливают относительно печей таким образом, чтобы нагретые до нужной температуры детали попадали на ленту конвейера, расположенную ниже уровня закалочной среды.

Конвейерные закалочные баки имеют стальной сварной корпус в котором размещен пластинчатый конвейер. Ведущий вал конвейера и механизм, вращающий его расположены над баком, а ведомый вал и подшипники, в которых он вращается, находятся в нижней части бака. Лента конвейера собирается из отдельных пластин прикрепленных к двум цепям. На ведущем валу конвейера посажены две звездочки, тянущие цепи и следовательно, ленту конвейера. Две звездочки ведомого вала обеспечивают фиксированное расположение ленты конвейера относительно оси бака Верхняя ветвь конвейера движется по направляющим, приваренным к боковым стенкам бака, а нижняя ветвь, как правило, висит свободно, что обеспечивает необходимое натяжение ленты конвейера.

Плоскость конвейера, на которую падают детали из печи, располагается ниже уровня закалочной среды на 700-1000мм

Детали массой до 3 кг падают из печи прямо на ленту конвейера. Более тяжелые детали, чтобы не разрушить пластины ленты конвейера, при падении из печи вначале попадают на лоток и уже с него -- на ленту конвейера. Лоток устанавливается на 250-- 300 мм выше ленты конвейера.

Скорость движения конвейера в баке зависит от времени охлаждения деталей. Скорость конвейера регулируют изменением передаточного числа приводного механизма. Во избежание нагромождения деталей и неравномерности их охлаждения скорость конвейера бака должна быть в 2--3 раза больше, чем скорость движения деталей в печи. Скорость конвейера зависит и от типа закалочной среды. При закалке а масле скорость конвейера в 2-- 3 раза меньше, чем при закалке в воде.

Охлаждение закалочной среды в баке происходит или непосредственно а баке, или в отдельно стоящем теплообменнике. Для выравнивания температуры закалочной среды в баке место забора, а теплообменник и место слива охлажденной среды выполняются на противоположных сторонах бака. В конвейерных закалочных баках для интенсификации процессов охлаждения закаливаемых деталей а ряде случаев устанавливают лопастные насосы. Насосы располагают таким образом, чтобы создаваемый ими поток направлялся в ту часть бака, куда поступают детали из печи.

В качестве закалочной среды может быть использована вода, или масло. При закалке в воде температура в баке регулируется непрерывной подачей воды по трубе. Вода из бака удаляется через окно. Данная система удаления закалочной среды обеспечивает поддержание постоянного уровня воды в баке. Расход воды регулируется в зависимости от производительности печи. Датчик температуры, погруженный в закалочную среду, управляет клапаном, установленным на трубе, подающей холодную воду. Для предохранения пластин конвейера от ударов деталей, падающих из печи, в баке установлен лоток. После слива закалочной среды через трубу можно, не разбирая ленты конвейера, через люк удалить из бака окалину, детали, ссыпавшиеся с конвейера.

2. Устройства для подогрева, охлаждения и перемешивания закалочных сред

Устройства для подогрева. Длят подогрева закалочных сред используются пар. газообразное топливо и электрическая энергия.

При подогреве закалочных сред паром в закалочном баке размещают змеевик из стальных труб. Температура закалочной среды регулируется автоматически путем изменения расхода пара через змеевик, Как правило, подогрев закалочной среды необходим только в начальный период работы печи. В дальнейшем, когда в закалочный бак начинают поступать горячие детали из печи, из-за избытка теплоты температура закалочной среды начинает повышаться, система подогрева отключается.

В ряде случаев для подогрева закалочных сред используется природный газ. Сжигание природного газа осуществляется в радиационной трубе, погруженной в закалочную среду, В радиационных трубах устанавливают инжекционные однопроводные или двухпроводные горелки. Температура закалочной среды регулируется автоматически. При температуре среды ниже заданной горелка работает на полную мощность, при температуре среды превышающей заданную горелка отключается. Наибольшее распространение для подогрева закалочных сред получили электрические нагреватели особенно трубчатые электрические нагреватели (ТЭНЫ).Электрические нагреватели обычно опускаются в закалочный бак сверху, что позволяет отказаться от дополнительных отверстий в стенках бака, через которые возможна утечка.

Устройство для подогрева сред целесообразно устанавливать таким образом, чтобы подогревались нижние слои закалочной среды что улучшает перемешивание среды путем ее естественной конвекции.

Устройства для охлаждения. Для охлаждения масла, используемого в качестве закалочной среды применяют различные конструкции теплообменных устройств. Горячее масло охлаждается водой или воздухом. В теплообменном устройстве охлаждаемая и охлаждающая среды разделены герметичной перегородкой. через которую и осуществляется передача теплоты. В зависимости от интенсивности тепловыделения в закалочном баке используются теплообменники различной мощности. При охлаждении масла непосредственно в закалочном баке применяют баки с двойными стенками, между которыми пропускается проточная вода. В ряде случаев в закалочный бак опускаются змеевики, сваренные из стальных труб и охлаждаемые водой.

Большой интенсивности охлаждения масла можно добиться путем повышения скорости его движения относительно охлаждаемой поверхности. С этой целью масло из бака отсасывается насосом и под давлением подается в трубчатый теплообменник, охлаждаемый водой. Проходя через теплообменник, масло, соприкасаясь с трубами, охлаждается и направляется в закалочный бак. Подобные маслоохладительные установки работают в автоматическом режиме. При температуре масла в закалочном баке, не превышающей заданную температуру, маслоохладитель не работает. При нагреве масла выше заданной температуры включается насос и масло начинает подаваться в маслоохладитель. Одновременно в маслоохладитель начинает поступать холодная вода. Во время работы маслоохладителя давление масла в нем поддерживается всегда большим, чем давление охлаждающей воды.

Маслоохладитель состоит из наружного корпуса, трубчатого теплообменника, водораспределителя и водяного кожуха. Наружный корпус крепится к трубчатому теплообменнику при помощи фланцевого соединения. На боковой поверхности наружного корпуса имеется два отверстия для подачи горячего масла и слива охлаждаемого масла Трубчатый теплообменник представляет собой пучок труб один конец которых приварен к фланцу теплообменника а другой имеет заваренные донышки. На пучок труб надеты перегородки, расположенные равномерно по длине теплообменника.

Водораспределитель состоит из герметичной коробки, в которую из сети подается вода и пучка труб, по которым вода поступает в трубы теплообменника. В каждой трубе теплообменника находится труба водораспределителя. Маслоохладитель работает следующим образом. Горячее масло поступает в корпус и заполняет все пространство между трубами теплообменника. Перегородки теплообменника заставляют поток масла проходить по извилистому пути, что обеспечивает лучшие условия теплопередачи от масла к трубам теплообменника. По мере движения масло охлаждается и из корпуса выходит уже охлажденное масло. Вода, поступающая из сети, направляется по трубам водораспределителя к заглушенному концу труб теплообменника.

Холодная вода соприкасаясь с горячей поверхностью трубы теплообменника, охлаждает ее. Вода из теплообменника удаляется по кольцевому зазору между трубами водораспределителя и теплообменника. По выходе из теплообменника вода из труб поступает в водосливный кожух и оттуда направляется в канализацию. В данном теплообменнике пространство, заполняемое охлаждающей водой, всегда остается открытым и соединяется с атмосферой. Это сделано для того чтобы давление воды в теплообменнике ни при каких условиях не могло быть большим, чем давление масла и вода не смогла бы попасть в ту часть маслоохладителя, где находиться масло. Конструкция маслоохладителя позволяет вынимать трубчатый теплообменник из наружного корпуса и производить чистку и промывку теплопередающей поверхности.

Отечественной промышленностью серийно изготовляются маслоохладители, барабанные типа МБ. В индексе маслоохладителей приводятся площадь поверхности охлаждения (в м²) и расход охлаждаемого масла (в м³/ч). Например, маслоохладитель МБ-25-37 имеет площадь поверхности охлаждения 25 м² и может охладить до 37 м³ масла в час. Маслоохладитель выполнен однокорпусным, прямотрубным, вертикальным и состоит из следующих основных узлов: трубной системы (барабана), стального корпуса с патрубками для входа и выхода масла, верхней водяной камеры и нижней водяной камеры 6 (основание маслоохладителя) с патрубками для входа и выхода воды. В маслоохладителе вода проходит по четырем участкам. Поэтому верхняя водяная камера разделена перегородкой на два отсека, а нижняя -- на три. Нагретое масло, поступая в маслоохладитель, направляется перегородками (часть перегородок имеет в центре отверстие для прохода масла) и движется в продольно-поперечном направлении сверху вниз.

Кроме трубчатых теплообмеников широко применяют пластинчатые теплообменник. В современных пластинчатых теплообменниках используются сложные формы теплопередающих поверхностей, что увеличивает турбулизацию потока и соответственно, теплопередачу. Пластинчатые теплообменники состоят из набора тонких (1-1,2мм) штампованных теплопередающих пластин с гофрированной поверхностью, сжатых в пакет между прочными фланцами при помощи болтовых соединений. По образованным между пластинами щелевидными каналами движутся противотоком из соответствующих коллекторов жидкости (охлаждаемая и охлаждающая).

Температура применения пластинчатых теплообменников зависит от материала пластин и прокладок, уложенных между пластинами. Прокладки из специальных сортов резины применяют до 200 С, прокладки из паронита -- до 300.

В термических цехах наряду с индивидуальными маслоохладительными установками применяют и центральные маслоохладительные установки или станции. Охлажденное масло из центральной маслоохладительной станции по трубопроводу различных печей. Масло поступает в баки непрерывно и тем самым обеспечивается постоянная температура закалочной среды. Через переливное отверстие масло сливается из бака в обратную магистраль и насосами прогоняется через фильтры и маслоохладитель.

Центральные маслоохладительные станции, как правило, располагаются на значительном расстоянии от закалочных баков, а индивидуальные маслоохладители монтируют в непосредственной близости от печи.

Устройства для перемешивания. От условий охлаждения деталей в закалочном баке зависит как степень деформации отдельных деталей, так и разброс значений твердости деталей, находящихся в различных местах садки. Устройства для перемешивания закалочной среды как раз и предназначены для создания одинаковых условий охлаждения деталей при закалке. Чем равномернее поле скоростей движения закалочной среды относительно закаливаемых деталей по всему сечению садки (поддона), тем стабильнее результаты термической обработки.

В промышленности применяют различные конструкторские решения, обеспечивающие получение достаточно равномерного охлаждения. В наиболее простом случае в качестве перемешивающего устройства используют крыльчатку вентилятора, вращающуюся в закалочной среде в непосредственной близости от закаливаемых деталей. Эта схема перемешивания закалочной среды вполне приемлема, когда детали поддоне расположены редко и между ними имеются большие зазоры достаточные для прохождения большего количества закалочной среды. Однако, когда детали на поддоне расположены плотно друг к другу, поток закалочной среды, направляемый крыльчаткой на детали, встречая на своем пути сопротивление (детали на поддоне), отклоняется а сторону, а через садку проходит только его незначительная часть. Охлаждение деталей, находящихся в разных частях садки, различно: детали, на которые набегает поток, охлаждаются интенсивно и имеют высокую поверхностную твердость, а детали, находящиеся в глубине садки, охлаждаются с меньшей скоростью и имеют меньшую твердость.

Более равномерный поток закалочной среды через садку обеспечивается при наличии в баке системы принудительно направленной циркуляции. В этом случае весь поток закалочной среды, направляемый крыльчаткой в подающий короб, поступает к поддону и проходит через садку. Равномерное распределение потока по сечению короба обеспечивается установкой распределителей 6 потока. При закалке поддон, опускаясь в закалочный бак, оказывается в шахте, соединенной с подающим коробом. Расстояние от поддона до стенок шахты небольшое (20--30 мм), что обеспечивает гарантированное прохождение потока через весь объем садки.

Для уменьшения потери давления при движении закалочной среды по подающему коробу, в ряде случаев, крыльчатку вентилятора располагают как можно ближе к закаливаемым деталям.

термический деформация деталь закалочный

3. Закалочные машины и прессы

Закалочные машины и прессы предназначены для уменьшения коробления и деформации деталей при закалке. Такие детали, как шестерни заднего моста автомобиля, валики, рессоры и т. п., при обычной закалке имеют повышенную деформацию. В связи с этим подобные детали в горячем состоянии зажимаются в специальном приспособлении и затем погружаются в закалочную среду.

В закалочных прессах и машинах закаливаемая деталь зажимается в штампе. Штамп для закалки шестерен состоит из двух частей. Нижняя часть устанавливается на стол закалочного пресса, а верхняя часть крепится к штоку цилиндра, размещенного над столом пресса. Поверхность штампа, соприкасающаяся с закаливаемой шестерней, точно соответствует ее профилю. В штампе сделаны отверстия для равномерной подачи закалочной среды на шестерню.

Закалка шестерен производится следующим образом. Закаливаемая шестерня укладывается на нижнюю часть штампа, после чего пневматически цилиндр прижимает верхнюю часть штампа к шестерне. При опускании верхней части штампа пуансон, расположенный на его оси, входит в сегментную втулку и раздвигает сегменты до упора, прижимая их к шестерне. При сбрасывании воздуха из цилиндра стол вместе со штампом и зажатой в нем шестерней опускается вниз и оказывается ниже уровня закалочной среды. Закалочное масло непрерывно поступает по трубе в нижнюю часть пресса, заполняет внутреннее пространство стола и (когда стол находится в зеркальном положении) через отверстие в его боковой стенке перетекает в резервуар, заполняет его до сливного уровня и удаляется через сливное отверстие по трубе. При опускании стола с закаливаемой шестерней в масло сливные отверстия в боковой стенке стола оказываются перекрытыми и масло в резервуар поступает через щели в сегментной втулке нижней части штампа. Направленная подача масла на шестерню обеспечивает необходимую скорость закалки. Производительность пресса составляет 40-50 шестерен в час.

Закалочная машина для осевых деталей, например кулачковых валиков двигателя, имеет две траверсы. На нижней траверсе установлены два вала, вращаемые специальным приводом. На верхней траверсе установлен прижимной вал, свободно вращающийся в своих подшипниках. Валы, установленные на траверсах, имеют профиль позволяющий зажимать закаливаемую деталь в необходимых местах.

Горячая деталь укладывается на вращающиеся валы нижней траверсы, после чего верхняя траверса опускается вниз и закаливаемая деталь зажимается между тремя вращающимися валами, В таком положении деталь вместе с траверсами опускается в закалочную среду. В процессе охлаждения вращение валов продолжается. Вращается и закаливаемая деталь.

Закалочный шестипозиционный гидравлический пресс модели ВС-100, разработанный и изготовленный на 15 ГПЗ, предназначен для малодеформационной термической обработки под нагрузкой наружных колец конических роликоподшипников из сталей ШХ15 и ШХ15СГ. Пресс встраивают в автоматическую линию термической обработки колеи, где он работает совместно с ручьевой печью, в которой кольца нагреваются под закалку в атмосфере защитного газа,

Закалка колец осуществляется в два этапа: сначала охлаждение в масляной ванне до 225--240 С, затем в штампах под нагрузкой до 90--110 С. При охлаждении под нагрузкой производится исправление короблений кольца (овал внутреннего диаметра, искажения угла корпуса), возникающих в процессе нагрева и охлаждения. Пресс имеет три самостоятельных двухпозиционных блока, каждый из которых может работать в автономном технологическом режиме. Наружный диаметр закаливаемых колец 85--100 мм, продолжительность цикла закалки 35--70 с, объем бака предварительного охлаждения 1,5м³. Габаритные размеры пресса 2000x2900 мм.

Закалочные машины применяют и при закалке рессорных листов. Нагретые листы укладываются в штампы, имеющие специальный профиль. При сжатии штампа рессорный лист изгибается и в таком состоянии вместе со штампом погружается в закалочную среду. После охлаждения штамп раскрывается и изогнутый по заданному размеру рессорный лист вынимается.

Гибозакалочную машину устанавливают между закалочной и отпускной печами. Передача нагретых листов рессоры из закалочной печи в гибозакалочную машину производится манипулятором, а передача закаленных листов из гибозакалочной машины в отпускную печь -- манипулятором. Гибозакалочная машина состоит из закалочного бака, заполненного закалочным маслом, и рабочего комплекта гибозакалочных штампов. В сжатом состоянии штамп удерживают специальные защелки, расположенные на его боковых поверхностях. При подъеме штампа из закалочного бака защелки отпадают и штамп раскрывается. Особенностью данной гибозакалочнои машины является возможность быстрой смены штампов. Механизм может выкатить штамп а на его место поставить другой штамп. Обычно рядом с гибозакалочнои машиной располагается станция с запасным комплектом штампов, что позволяет заблаговременно готовить штампы для нового профиля листа рессоры.

Для очистки закалочного бака от окалины предусмотрен цепной механизм, который собирает окалину в углубление в дне бака, и элеватор, который поднимает окалину из бака и сбрасывает ее в тару.

Гибозакалочные машины применяют при термической обработке не только рессор, но и различных рычагов. При закалке балки переднего моста грузового автомобиля, когда штамповка концов балки производится раздельно, применяют закалочно-растяжные машины. Поданная из печи балка укладывается в растяжную машину, зажимается в ней и растягивается на необходимую длину, после чего балка в зажатом состоянии погружается в закалочную среду.

4. Установки для обработки холодом

Обработку холодом, т. е. охлаждение стали до температуры ниже 0°С, применяют для превращения в мартенсит остаточного аустенита закаленных высоколегированных инструментальных и цементуемых сталей с целью изменения их свойств. Результатом обработки холодом является повышение твердости, стабилизация геометрических размеров обрабатываемых деталей, улучшение магнитных характеристик и т. д.

Обработка холодом проводится в камере с низкой температурой. От окружающего пространства внутренняя полость камеры отделяется стенкой, изготовленной из теплоизоляционного материала.

Для получения минусовых температур применяют твердую углекислоту, жидкий азот и ряд других сжиженных газов. Широкое применение в качестве хладагентов получили фреоны-- галлоидные производные насыщенных углеводородов, в которых водород полностью или частично заменен хлором и фтором.

Твердая углекислота (сухой лед) или закладывается непосредственно в камеру, где необходимо получить минусовую температуру, или засыпается в сосуд, где находится спирт, ацетон или бензин. Охлаждение этих жидкостей может быть произведено до температуры -- 78 °С.

Жидкий воздух, жидкий кислород и жидкий азот позволяют получить температуру от --180 °С до --190 °С. Охлаждение деталей производится или непосредственно в жидком газе, или а камере, охлаждаемой жидким газом, который пропускается через расположенный в ней змеевик.

Фреоны и ряд других газов используются в установках, в которых получение холод основано на процессе испарения.

В промышленности широко применяют установки, в которых получение холода основано на испарении жидкости. Для получения низких температур используют специальные жидкости - хладагенты.

Герметичная системa, включающая конденсатор, испаритель и соединительные трубопроводы с компрессором и вентилем, заполнена хладагентом. Конденсатор помещен в бак, заполненный проточной водой. Испаритель расположен в камере, во внутреннее пространство которой помещаются обрабатываемыедетали.

При включении компрессор засасывает из испарителя пары хладагента, сжимает их и нагнетает в конденсатор, где эти пары превращаются в жидкость. Выделяющаяся при конденсации хладагента теплота отводится через стенки конденсатора к воде, находящейся в баке. Через небольшое отверстие в вентиле жидкий хладагент под давлением поступает в испаритель. Давление в испарителе ниже, чем в конденсаторе, и поступающий в испаритель жидкий хладагент переходит в газообразное состояние. При этом отнимается теплота от стенок испарителя и соприкасающегося с ним воздуха, находящегося в рабочем пространстве камеры. Температура в камере понижается. Пары хладагента из испарителя отсасываются компрессором и цикл повторяется. Температура в камере понижается до тех пор, пока не достигает заданной величины. Автоматическое регулирование температуры в камере осуществляется периодическим включением компрессора.

В ряде случаев применяют холодильные установки с многоступенчатым циклом, при котором две (или более) холодильные машины работают совместно. Многоступенчатый цикл основан на последовательном охлаждении и ожижении нескольких газов с понижающимися температурами кипения.

Для охлаждения небольшого числа отдельных деталей, например режущего инструмента, калибров и других изделий из высоколегированной стали применяют камеры полезным объемом 0,1-1,0 м3. Камера шкафная (КХТ) оборудована компрессорной установкой, обеспечивающей охлаждение до -100 С и электронагревателями, позволяющими нагревать камеру до 155 °С.

Для обработки холодом колец подшипников из стали ШХ15ГС используют автомат периодического действия ОКБ-1130. Автомат барабанного типа имеет два температурных отсека. В первом отсеке кольца охлаждаются от 20 до --5 °С, во втором от --5 до --30 °С. Время выдержки в каждом отсеке по 1 ч. Передача колец из одного отсека в другой механизирована. Автомат встраивается в автоматическую линию термической обработки производительностью 500 кг/ч.

Типовая холодильная камера для охлаждения деталей непосредственно в жидком имеет ванну из коррозионно-стойкой стали, тепловую изоляцию и наружный кожух. Камера сверху закрыта герметичной крышкой. Охлаждаемая деталь погружена в жидкий азот. Время охлаждения деталей в азоте составляет от нескольких минут до 20--30 мин и зависит от размеров деталей и требуемой температуры. Уровень жидкого азота должен быть на 50--100 мм выше охлаждаемой детали.

Для снижения термических напряжений, возникающих при охлаждении в азоте, детали не рекомендуется сразу погружать в азот. Их надо вначале некоторое время выдерживать в парах над жидким азотом. Применяют холодильные камеры, а которых имеется отделение, где детали могут быть предварительно выдержаны в парах азота. Такая холодильная камера состоит из отделения для предварительного охлаждения в парах азота и отделения для окончательного охлаждения в жидком азоте. Детали перед их загрузкой в холодильную камеру укладывают на приспособление, которое сначала помещают в отделение с парами азота, а затем в отделение с жидким азотом.

Заключение

В области разработки прогрессивных методов газовой цементации, нитроцементации, низкотемпературного цианирования много сделали А.Н. Минкевич, Ю.М. Лахтин, Л.С. Ляхович и др. учеными впервые были разработаны принципиально новые методы нагрева с пользованием теплового действия электрического тока и магнитного потока.

Внедрены в производство методы термомеханической обработки изделий и контролируемой прокатки, которые используют комбинацию горячей пластической деформации с последующей закалкой.

Одним из главных направлений технического прогресса в оборудовании и организации термических цехов является механизация и автоматизация с целью интенсификации производственных процессов. Автоматизация и механизация производства резко повышают производительность труда, обеспечивают постоянство и точность проведения технологического процесса, улучшают качество продукции, облегчают труд рабочего.

В области автоматизации основное внимание сосредотачивается на практическом решении задачи -- перехода от автоматизации отдельных производственных операций к со- зданию полностью автоматизированных технологических процессов (АСУТП), цехов и предприятий (АСУП).

Кроме технико-экономического эффекта, необходимость этого перехода объясняется все возрастающей для человека трудностью управлять технологическими процессами вследствие их усложнения и быстроты протекания во времени (например, нагрев токами высокой частоты, лучом лазера и др., повышения требований к качеству обработки и т. п.). В ряде случаев при термической обработке применяются трудоемкие технологические процессы и громоздкое оборудование (камерные печи, печи с выдвижными подом и др.).

Список рекомендованной литературы

1. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник./Под ред. М. Л. Бернштейна. М.: Металлургия, 1983. 340 с.

2. Тылкин М. А. Справочник термиста ремонтной службы. М.: Металлургия, 1981. 640 с.

3. Фиргер И. В. Термическая обработка сплавов. Л.: Машиностроение, 1982. 302 с.

4. Фомин Н. И., Затуловсхий Л. М. Электрические печи я установки индукционного нагрева. М.: Металлургия, 1979. 246 с.

5. Электрооборудование и автоматика электротермических установок: Справочник/Под ред. А. П. Альтгаузена, М. Д. Бершидского, М. Я. Смелянского. В. М. Эдемского М.: Энергия, 1980. 304 с.

6. Электротермическое оборудование: Справочник/Под ред. А. П. Альтгаузена. М.: Энергия, 1980. 416 с.

Размещено на Allbest.ru