Термическая обработка вала

Вал изготавливают из стали 45 и упрочняют поверхностной закалкой. Т.к. он работает еще на изгиб и кручение, перед поверхностной закалкой проводят улучшение.

Улучшение заключается в закалке и высоком отпуске стали.

Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (А_с3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.

Доэвтектоидные стали для закалки следует нагревать до температуры на 30-50°С выше А_с3. Температура точки А_с3 для стали 45 составляет 755°С, а А_с1 равна 730°С. Структура доэвтектоидной стали при нагреве её до критической точки А_с1 состоит из зерен перлита и феррита. В точке А_с1происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки А_с1 до А_с3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении А_с3 (линия GS) превращения заканчиваются.

Температура нагрева стали под закалку, таким образом, составляет 800-820°С. Структура стали 45 при температуре нагрева под закалку – аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит.

Высокий отпуск проводится при температуре 580-600˚С. В результате получаем структуру – сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости.

Закалка с высоким отпуском (по сравнению с нормализацией или отжигом) повышает временное сопротивление, предел текучести, относительное сужение и особенно ударную вязкость. Высокие отпуск почти полностью снимает остаточные напряжения, возникшие при закалке.

Свойства стали 45 после улучшения: σ_В = 870 МПа; σ_т= 700 МПа; δ= 13%; ψ = 65%; KCU = 1,3 МДж/м²; НВ = 255.

Поверхностная закалка состоит в нагреве поверхностного слоя стали выше АС3=755 °С с последующим охлаждением для получения высокой твердости и прочности в поверхностном слое детали в сочетании с вязкой сердцевиной.

Закалка: непрерывно-последовательная круговая закалка — при этом виде закалки изделие движется в продольном направлении с дополнительным вращательным движением, а нагревательное устройство неподвижно. Используется при обработке длинномерных цилиндрических поверхностей, валов, осей, крановых болтов и т. п.

Оборудование для термической обработки

Для производства стали для своего вала я выбрал шахтную печь.

Шахтные электрические печи предназначены для термической обработки длинных деталей в вертикальном положении, а также для тяжелых деталей, для загрузки которых в рабочую камеру нужен кран. Рабочая камера может иметь форму цилиндра или прямоугольника, в зависимости от процесса - с мешалкой воздуха или без неё.

Такие печи могут быть укомплектованы ретортами, с помощью которых можно производить термохимические процессы, такие как газовая цементация, нитроцементация и азотирование.

Объем рабочей камеры от 0,5м³ до 5м³.

Для управления печей используются контроллеры, позволяющие программировать изменение температуры по отношению ко времени.

Дополнительное оборудование:

Программное обеспечение для скапливания данных в PC

Реторты для термохимических процессов

Система принудительного охлаждения

Механизм подъема крышки печи

Экономические расчёты

D=170мм, R=0.085м, L=4м, S=0.0226м², V=0,09м³

M=pV= 880.7 кг

Стоимость 1кг стали 45 = 40р.

Стоимость стали для детали вала 35228р.

Стоимость термической обработки детали обойдётся примерно в 5000р.

Итоговая стоимость вала получается 40000 рублей.

Список литературы

1. Электронный ресурс: режим доступа -http://www.detalmach.ru/lect6.htm – Дата обращения: 20.12.11

2. Электронный ресурс: режим доступа -http://revolution.allbest.ru/manufacture/00282441_0.html – Дата обращения: 20.12.11

3. Марочник стали - Электронный ресурс: режим доступа -http://vitalpro.ru/marochnik-stalejj/ – Дата обращения: 20.12.11

4. Электронный ресурс: режим доступа - http://delta-grup.ru/bibliot/39/49.htm – Дата обращения: 20.12.11

5. Электронный ресурс: режим доступа -http://sdo.irgups.ru/courses_data/23/kurs_lektsii,_uchebnoe_posobie_po_distsipline/TPvM/doc/tehmash/stm1str30.htm – Дата обращения: 20.12.11

6. Электронный ресурс: режим доступа - http://www.stali.com.ua/konstrukcionnie-stali/stal-45.html – Дата обращения: 20.12.11

7. Учебное пособие – Добровольский В.И. «Расчёт на прочность, жёсткость и устойчивость элементов конструкции» Ижевск издательство ИжГТУ 2004 год, стр. 40-53

8. Электронный ресурс: режим доступа -http://techno.x51.ru/index.php?mod=text&uitxt=459 – Дата обращения: 20.12.11

9. Электронный ресурс: режим доступа -http://www.robur.ru/mine_furnaces_rus.html – Дата обращения: 20.12.11

10. Методические указания к курсовому проектированию – Муравьев.В.В. «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

11. Электронный ресурс: режим доступа -http://window.edu.ru/window/library/pdf2txt?p_id=12718 – Дата обращения: 20.12.11

12. Электронный ресурс: режим доступа -http://www.materialscience.ru/subjects/materialovedenie/kontrolnie/kontrolnaya_rabota_1_variant_21_vopros_5_16_05_2010/ – Дата обращения: 20.12.11

13. Электронный ресурс: режим доступа -http://www.metalloobrabotka.su/poverhnostnay.html – Дата обращения: 21.12.11

14. Электронный ресурс: марочник сталей и сплавов, режим доступа - http://www.manual-steel.ru/45.html – Дата обращения: 21.12.11

Поиск по сайту: