close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3364 bogomolov a.v. jakupov a.n termicheskaya obrabotka prokata i trub

код для вставкиСкачать
621.78
Б74
А. В. Богомолов, А. Н. Жакупов
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ПРОКАТА И ТРУБ
Павлодар
Ш
, $ -2
Министерство образований и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
А. В. Богомолов, А. Н. Жакупов
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ПРОКАТА И ТРУБ
Учебное пособие
Павлодар
Кереку
2015
ж й з г * ° * / < & (*& *)
Б73
Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом
Павлодарского государственного университета
им. С. Торайгырова
Рецензенты:
А. К. Свидерский - доктор химических наук, профессор
Инновационного Евразийского университета;
А.
К.
Кинжибекова
кандидат
технических
наук
Инновационного Евразийского университета;
П. О. Быков - кандидат технических наук, доцент, Павлодарского
государственного университета им. С. Торайгырова.
Богомолов А. В., Жакупов А. Н.
Б25 Термическая обработка проката и труб : учебное пособие /
А. В. Богомолов, А. Н. Жакупов. -П авлодар : Кереку, 2015. 40с.
С I I II Ш I
■"
В учебном пособии изложены рекомендации по разработке
^р со во й работы по дисциплине «Термическая обработка проката и
Учебное пособие
специальностей вузов.
рекомендуется
атындыы ПМУ*Д
|’ц
Академик
г
с,* и ®висембае
'Ь/Ми
I
а
К
1
т
Т
ы
н
А
д
а
^
ы
Г
Ы
л
студентам
технических
УДК 621.78(075.8)
ББК 34.2я73
П
Жакупов
ПГУ
достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки
ответственность несут авторы и составители
Введение
Предмет «Термическая обработка проката и труб» профилирующая дисциплина, включающая в себя основные сведения
по технологии термической обработки основных видов проката и
оборудованию для ее осуществления.
Задачами дисциплины являются:
- изучение теории термической обработки;
-анализ изменений структуры и свойств при основных видах
термической обработки: закалке, отпуске, старении, отжиге,
термомеханической и химико-термической обработке;
- дать информацию о технологических процессах термической
обработки
при производстве оборудования энергетического
машиностроения.
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
- основные источники научно-технической информации по
термической обработки углеродистых и легированных сталей;
- назначение и режимы термической обработки полуфабрикатов и
готовых изделий;
- принципы выбора видов и режимов термической обработки на
различных этапах технологической цепи изготовления изделий.
В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:
- осуществлять поиск и анализировать научно техническую
информацию по вопросам термической обработки металлов;
*анализировать информацию о новых более совершенных
технологиях термической обработки;
-обосновывать выбор режима термической обработки с целью
обеспечения заданных механических и служебных свойств.
Целью курсового проектирования является развить и закрепить
приобретенные студентами знания по общеинженерным и
специальным дисциплинам и показать умение использовать их для
решения разнообразных инженерных задач, которые могут возникнуть
в процессе производственной деятельности.
Студенты, проявляющие склонность к научно-исследовательской
работе могут выполнять исследовательские проекты или работы. Их
работа строится по следующей схеме: проведение патентного поиска,
разработка чертежей экспериментальных установок, их изготовление,
монтаж и наладка, разработка методики эксперимента и ее
апробирование.
9*
3
1
Организация выполнения курсовой работы
Для своевременного и качественного выполнения курсовой
приступить
начала семестра
При выполнении курсовой работы студент должен решить
следующие
материалам
проанализировать условия работы заданного изделия и на основе
этого анализа критически проанализировать требования ТУ или
стандарта, сформулировать развернутые требования ТУ;
-выбрать и обосновать марку стали для заданного изделия и
проанализировать роль элементов, содержащихся в стали;
-произвести выбор и обосновать оптимальный вариант
термообработки заданного изделия;
- разработать параметры технологического процесса (режим
режим
охлаж
- разработать контроль и автоматизацию основных операций
технологического процесса и качества продукции;
- оформить пояснительную записку.
При
решении
перечисленных
задач
будут
возникать
значительные трудности, так как отсутствует соответствующий опыт
и необходимые знания. В связи с этим, студентам рекомендуется
чаще, не менее одного раза в неделю, посещать консультации, а сами
консультации в большей мере будут иметь направляющий характер.
Вместе с заданием на курсовую работу каждому студенту должен
быть выдан календарный план выполнения всех разделов этой работы
по формам приложений А, Б. Ниже приведена примерная
трудоемкость разделов, которая поможет руководителям и студентам
ориентироваться в том, как идет выполнение плана.
Таблица 1 - Примерная трудоемкость разделов курсовой работы
Наименование
Трудоемкость
Анализ условий работы изделия, требования ТУ
стали.
25
Выбор техпроцесса и разработка его параметров
40
азработка контроля технологических
Качества изделий
20
формление пояснительной записки
15
4
2 Содержание и методика решения задач
2.1 Анализ условий работы изделия и выбор марки стали
Изделия подвергают термообработке с целью получения таких
структур и свойств, которые обеспечивают им надежную и
длительную эксплуатационную стойкость или определенные
технологические свойства. Условия эксплуатации различных изделий
чрезвычайно разнообразны. В связи с этим, в каждой конкретной
детали, работающей в определенных условиях, необходимо получить
определенные структуру и свойства. Формирование же структуры и
свойств предопределяется химическим составом стали и термической
обработкой, поэтому для того, чтобы осознанно выбрать и обосновать
марку стали и вид термообработки, необходимо четко представлять и
описать по литературным данным условия эксплуатации изделия и их
особенности. Описание условий работы должно быть детальным и
конкретным, а не состоять из общих фраз, таких как —подвергаются
интенсивному износу, высоким ударным нагрузкам и т.п.
Если заданием предусмотрено изделие, которое должно
подвергаться окончательной термообработке, то рекомендуется
провести анализ по следующей схеме:
- выяснить характер приложения нагрузки (статическая,
динамическая, знакопостоянная, знакопеременная, сосредоточенная,
равномерно распределенная и т.п.) и ее предельную величину;
- величина и характер действующих напряжений (растягивающие,
сжимающие, касательные, всестороннего растяжения, смешанная
схема напряженного состояния и т.д.);
- особые условия работы (повышенная или высокая температура,
агрессивная среда, условия износа и др.);
- особенности воздействия различных факторов в конкретной их
совокупности на надежность работы детали и длительность ее
эксплуатации;
- какой химический состав стали всего изделия или
определенного ее слоя и в какой структурном состоянии обеспечит
необходимые механические и эксплуатационные свойства.
Нахождение необходимых литературных данных для описания
условий эксплуатации обычно вызывает существенные затруднения,
поэтому руководителю еще при выдаче задания необходимо учесть,
как будет решаться вопрос по подбору литературы. В качестве
первого источника можно рекомендовать учебник [1], в котором
рассматриваются условия эксплуатации многих изделий, хотя и без
достаточной детализации. Затем необходимо попытаться найти
5
литературу, специально посвященную рассмотрению работы данного
изделия.
Очень часто для нестандартных изделий заводские ТУ
регламентируют только твердость, а для обоснованного выбора марки
стали и вида термообработки необходимы требования по многим
механическим характеристикам (ав, ат, КСУ и др.). В таких случаях
студент должен сам сформулировать развернутые требования ТУ,
основываясь на данных литературы, материалах конструкторских
бюро и ЦЗЛ.
На основе проведенного анализа условий эксплуатации изделия и
требований ТУ или ГОСТа, предъявляемых к нему по рекомендациям
справочной литературы выбирается для рассмотрения несколько
марок стали, которые предположительно могут удовлетворять
предъявляемым требованиям. Далее составляется таблица, по форме и
содержанию примерной таблице 2, в которую вносят цифровые
данные требований ТУ или ГОСТа и фактические значения
механических характеристик, которые могут быть получены в
изделии данного сечения после соответствующей термообработки.
Таблица 2 - Рекомендуемая форма сопоставления сталей
Марка стали и вид
термообработки
Требования ТУ
Диаметр
(толщина)
изделия, мм
100
|
<%>
МПа МПа %
I
700
КСУ при х, °С,
МДж/м2
+20
не менее
0.6
500
1
-20
-40
Цена 1
тонны
стали
•
...........
•
■
■
' ■ 4
0.3
2
40Х, зак+отп
45Г, зак+отп
1
40ХН, зак+отп
Сопоставляя данные механических характеристик, делается
заключение, какие стали с достаточной гарантией удовлетворяют
требованиям ТУ. Если таких сталей несколько, то производится
сопоставление по цене, хотя бы качественно, а затем делается
заключение, какая из рассматриваемых сталей является оптимальной
для данного изделия, т.е. обеспечивает требуемые свойства и
наиболее дешевая и содержит меньше дорогих легирующих
элементов.
После выбора марки стали приводится ее химический состав и
описывается роль элементов, входящих в состав этой стали. При этом
необходимо рассматривать влияние элементов до тех концентраций,
6
которые примерно соответствуют, или незначительно превышают
содержание элементов в выбранной стали. При этом основные данные
необходимо иллюстрировать графиками, а иногда, и таблицами. При
этом необходимо рассматривать влияние на те свойства, которые
наиболее важны для данного изделия - механические свойства,
прокаливаемость и др.
2.2 Выбор технологического процесса и разработка его
параметров
2.2.1 Выбор технологического процесса
В рамках выполнения курсовой работы наиболее важным
является этап по разработке операций термической обработки изделия
с выбором необходимого оборудования, оснастки и инструмента.
Технологический процесс - это совокупность последовательных
действий по изменению физико-механического состояния предметов
труда с целью придания необходимых технических характеристик.
Разработка
технологического
процесса
термообработки
начинается с изучения технических условий на изделие. Обычно в
технических условиях указывается твердость поверхности изделия,
толщина слоя после термической обработки, величина допустимой
деформации и другие показатели. После изучения технических
условий выбирают основные операции термической обработки, тип
оборудования, инструмент и т.д.
Технологический процесс термической обработки деталей
включает в себя подготовительные, основные, отделочные и
контрольные операции.
Подготовительные операции включают в себя комплекс
мероприятий, направленных на предохранение изделий от
образования трещин и других видов дефектов, например,
обезжиривание деталей перед азотированием, укладку их в поддоны,
защиту и изоляцию отдельных мест и т.д.
Основные операции включают в себя нагрев изделий для закалки,
нормализации, отжига, отпуска, ХТО и т.д., выдержки и охлаждения.
Выбор вида термической обработки обусловливается техническими
требованиями к поверхностям деталей по физико-механическим
свойствам.
Отделочные операции состоят из очистки поверхности деталей,
рихтовки и правки после коробления и т.д.
Контрольные
операции
являются
заключительными
в
технологическом процессе. В них входят контроль твердости,
толщины слоя после ХТО и закалки токами высокой частоты (ТВЧ) и
7
I
т.п. Контроль осуществляется как представителями организацииизготовителя, так и заказчика.
Разработка технологических процессов термической обработки в
общем случае включает в себя следующие работы:
- определение
последовательности
и
содержания
технологических операций;
- назначение и расчет режимов обработки;
- выбор оборудования;
- нормирование процесса;
- выбор средств контроля и испытаний;
- оформление рабочей документации на технологический
процесс.
'
Все виды термической обработки в зависимости от назначения
делятся на предварительные и окончательные.
Предварительная термообработка проводится для улучшения
обрабатываемости материала режущим инструментом, повышения его
пластичности, снятия внутренних напряжений и улучшения
структуры.
Предварительной термообработке подвергаются заготовки
деталей машин. К видам предварительной термической обработки,
как правило, относятся: отжиг, нормализация, улучшение.
Краткая характеристика видов предварительной термической
обработки и область их применения представлены в таблице 3.
Окончательная (упрочняющая) термообработка проводится для
придания требуемых эксплуатационных характеристик (твердость,
износостойкость и т.д.) поверхностям деталей машин.
Все изделия, подвергаемые окончательной термообработке,
можно разделить на две группы. К первой группе относятся изделия,
работающие на трение, поэтому проведенная термообработка должна
обеспечить необходимую твердость, износостойкость поверхностного
слоя. Ко второй группе относятся изделия, испытывающие при работе
значительные нагрузки различного характера: растягивающие,
изгибающие, крутящие, контактные.
В изделиях, испытывающих в процессе эксплуатации
растягивающие и сжимающие нагрузки, напряжения по сечению
распределены более или менее равномерно. Для таких деталей
применяют сквозную закалку и отпуск.
В изделиях, работающих на изгиб, кручение или при высоких
контактных нагрузках, сквозное упрочнение сечения не обязательно,
но, желательно поверхностное упрочнение при сохранении вязкой
сердцевины.
8
Краткая характеристика видов окончательной термической
обработки и область их применения представлены в таблице 4.
Таблица 3 - Виды предварительной термической обработки
- Р▼ ----
^
Наименование
обработки
Отжиг
Полный отжиг
I Неполный отжиг
(сфероидизация)
1Диффузионный отжиг
| (гомоген изационный)
Рекристаллизационный
отжиг
Нормализация
Краткая характеристика и
применение
Медленное охлаждение нагретой
стали
(с печыо, в горячей золе, песке,
цементе и т.п.). В зависимости от
температуры
нагрева
подразделяется
на
полный,
неполный, диффузионный и
рекристаллизационный
Выравнивает структуру по всей
площади
сечения,
снижает
твердость,
облегчает
обрабатываемость,
снимает
внутренние
напряжения,
ликвидирует
перегрев,
измельчает структуру.
Обеспечивает
получение
зернистого
перлита,
обладающего
лучшей
обрабатываемостью,
чем
пластинчатый
перлит.
Применяется
только
для
эвтектоидных и заэвтектоидных
сталей
Выравнивает химический состав
по всему сечению. Отливки из
легированных доэвтектоидных
сталей
Снимает наклеп, увеличивая
пластичность
и
уменьшая
твердость,
улучшает
обрабатываемость. Все стали
после холодной штамповки либо
грубой механической обработки
Выравнивает
и
измельчает
структуру;
улучшает
механические свойства стали;
разрушает карбидную сетку у
заэвтектоидных сталей
9
Режим
Скорость
охлаждения
до
50-100 °С/ч для
углеродистых
и
20-60 °С/ч для
легированных
сталей, затем на
воздухе
Температура
1 нагрева
на 30-50 °С выше
Асз
Температура
нагрева
на 30-40 °С
выше Ас 1
Температура
нагрева на
150-200 °С выше
Асз» с длительной
выдержкой
Температура
нагрева на
20-50 °С ниже
АС!
Нагрев
на 30-80 °С выше
Асз, охлаждение
на
спокойном
воздухе
Таблица 4 - Виды окончательной термической обработки
Наименование
обработки
1
Закалка
Полная закалка
Неполная закалка
Поверхностная закалка
Отпуск
Низкий отпуск
Краткая характеристика
Режим
и применение
2
1
3
Охлаждение стали, нагретой до Скорость
температуры выше Ась Асз* охлаждения
и
Повышает твердость, прочность охлаждающая
и износостойкость, измельчает среда
(вода,
структуру. Стали с содержанием масло, воздух и !
углерода менее 0,3 % перед т.п.) назначаются
закалкой
подвергаются в зависимости от
цементации, а с содержанием химического
углерода 0,3
%
и более состава стали и
закаливает без дополнительной требований,
обработки. В зависимости от предъявляемых к
температуры нагрева закалка детали
подразделяется на полную и
неполную
Применяется для эвтектоидных и Температура
доэвтектоидных
сталей, нагрева
обеспечивая
максимально на 30-50 °С
возможную твердость
выше Асз
Применяется для заэвтектоидных Температура
сталей,
обеспечивая
им нагрева
максимально
возможную на 30-50 °С
твердость
выше Ас 1
Повышает твердость только Нагрев
поверхностного
слоя. поверхностного
Применяется в тех случаях, когда слоя при помощи
необходима
высокая ТВЧ или горелок
износостойкость поверхности и до
температуры
мягкая сердцевина детали
выше
Асз
с
последующим
быстрым
охлаждением
Производится немедленно после Нагрев ниже Ась 1
закалки, с целью придания стали скорость
1
необходимых
механических охлаждения
|
свойств. В зависимости от назначается
в
температуры
нагрева зависимости
от
подразделяется
на
низкий, химического
средний и высокий
состава
Понижает
внутренние Температура
напряжения,
возникшие
в нагрева
процессе закалки, без заметного 150-250 °С
снижения твердости и хрупкости
10
Продолжение таблицы 4
1
I
Средний отпуск
Высокий отпуск
Улучшение
Искусственное
старение (прерывистое)
! Обработка холодом
Цементация
(науглероживание)
Азотирование
1
-----------------------
2
Снижает внутренние напряжения
и хрупкость, возникшие в
процессе закалки, при некотором
понижении твердости
Снижает внутренние напряжения
и хрупкость, возникшие в
процессе закалки; увеличивает
вязкость и значительно понижает
твердость.
После
высокого
отпуска возможна обработка
лезвийным инструментом
Двойная термическая обработка,
состоящая из закалки и высокого
отпуска
Стабилизирует размеры детали.
Применяется после отпуска при
обработке особо точных изделий,
например,
калибров,
прецизионных
деталей
топливной аппаратуры
Увеличивает твердость, переводя
остаточный
аустенит
в
мартенсит.
Применяется
немедленно после закалки. После
обработки холодом необходим
низкий отпуск
Насыщение поверхностного слоя
детали
углеродом
до
концентрации
0,8-1
%.
Обеспечивает
получение
изделия с высокой твердостью и
износостойкостью
на
поверхности
и
с
вязкой
сердцевиной
Насыщение поверхностного слоя
детали
азотом
после
предварительного
улучшения.
Придает высокую твердость,
износостойкость и коррозионную
стойкость поверхностному слою
изделия при минимальном его
короблении
11
*
3
Температура
нагрева
300 °С.
Температура
нагрева
1600 °С.
См. закалку и
высокий отпуск
Нагрев до 140 °С,
выдержка
два
часа, охлаждение
в масле при
20 °С. Операция
повторяется три
раза
Температура
охлаждения
в
зависимости
от
химического
состава стали
Нагрев в закрытой
среде
твердого
или газообразного
карбюризатора на
50 °С выше Асз,
выдержка
с
медленным
охлаждением
Нагрев деталей в
атмосфере
аммиака
при 700 °С
с последующим
охлавдением
в
парах аммиака до
100 °С
Термическая обработка представляет собой совокупность
операций нагрева, выдержки и охлаждения металлических изделий с
целью изменения структуры и свойств сплавов. Режимами процесса
термической обработки являются: максимальная температура нагрева,
время нагрева, время выдержки сплава при температуре нагрева и
скорость охлаждения.
Температуру нагрева для различных видов термической
обработки назначают:
- для углеродистых сталей по диаграмме железо-цементит;
- для
легированных
сталей
по
справочникам
или
государственным стандартам.
Время нагрева стальных заготовок и деталей до заданной
температуры зависит от ряда факторов:
- химического состава стали;
- размеров максимального сечения;
- теплопроводности;
- площади поверхности контакта с нагревающей средой.
Ориентировочные нормы времени для нагрева стальных изделий
приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Время нагрева из углеродистой и легированной сталей
Наименование
агрегата
Температура
нагрева, °С
Соляная ванна
Свинцовая ванна
—
—
-------------------- --------
1
800-900
750-820
820-880
770-820
820-880
1240-1280
770-820
820-880
>1
1
О©
Пламенная печь
Электропечь
-------
Время нагрева на 1 мм условного
диаметра изделия, с
из углеродистой из легированной
стали
стали
60-70
65-80
60-65
70-75
50-55
60-65
12-14
18-20
10-12
8-10
6-8
8-10
6-8
8-10
5-7
Время выдержки изделий при температуре нагрева зависит от
многих факторов. Ориентировочно время выдержки деталей и
заготовок в пламенных и электрических печах берется в пределах от
1,0 до 1,5 минут на 1 мм сечения изделия. Допустимо принимать
время выдержки равное 1/5 от времени нагрева. Время выдержки при
отпуске назначается в соответствии с таблицей 6.
12
Таблица 6 - Время выдержки при отпуске деталей
Температура
°с
отпуска,
оо
С
П
300-400
400-680
Время отпуска в
электропечах
120 мин +1 мин на 1 мм
условной толщины
20 мин + 1 мин на 1 мм
:
условной толщины
10 мин + 1 мин на 1 мм
условной толщины
Время отпуска в соляных
ваннах, мин
120
1
15-20
3 мин + 0,4 мин на 1 мм
условной толщины
Время выдержки при цементации или азотировании назначается
в соответствии с требованиями на толщину цементированного или
азотированного слоя.
Продолжительность выдержки при цементации в твердом
карбюризаторе (с момента достижения температуры цементации
950°С) ориентировочно определяется из расчета от 0,1 до 0,15 мм/ч.
При проведении поверхностной закалки токами высокой частоты
определяется необходимая частота тока, от которой зависит глубина
закаливаемого слоя, подбирается тип установки с необходимыми
параметрами. Величина тока может быть ориентировочно принята по
таблице 7.
Для поверхностного нагрева стали под закалку необходимо
применять сравнительно большую удельную мощность (до 2 кВт/см )
и сравнительно малое время нагрева (от 2 до 10с). При этом скорость
нагрева лежит в пределах от 15 до 300 °С/с. Снижение удельной
мощности и увеличение времени нагрева обусловливает получение
более глубокого нагрева. Ориентировочные значения скорости
нагрева и удельной мощности даны в таблице 8.
Таблица 7 —Зависимость глубины поверхностной закалки от частоты
тока
Частота тока, Гц
50
1000
2500
4000
8000
оо
оо
г н
ВРЧ0Ш
0• • •
70000
400000
Рациональные пределы
глубины нагрева, мм
15-80
3-17
2-11
1,5-9
1-6
0,9-5,5
0,3-2,5
0Д-1
13
Минимальный диаметр
заготовки при нагреве под
закалку, мм
200
44
28
22
16
14
5
22
Таблица 8 - Зависимость глубины нагрева от удельной мощности и
Гдубина нагрева, мм
1-2
3-5
6-10
Скорость нагрева в области
фазовых превращений, °С/с
100-300
20-80
2-15
Удельная мощность,
кВт/см
0,8-1,5
0,5-1,8
0,05-0,2
]
[ия изделия напрямую зависит от выбранной
охлаждающей среды. Охлаждающая среда должна обеспечивать
скорость охлаждения в верхнем диапазоне температур выше
критической скорости закалки, а в нижнем (в области мартенситных
превращений) - по возможности меньшую скорость охлаждения
коробление
а качестве закалочных сред для углеродистых сталей, имеющих
высокую критическую скорость охлаждения, применяют воду и
различные водные растворы, а для легированных сталей, имеющих
небольшую критическую скорость охлаждения, используют масло и
воздух. В таблице 9 приведены скорости охлаждения в зависимости от
охлаждающей среды.
Таблица 9
охлаждения в различных охлаждающих
Закаливающая
Интервал температур
среда
Вода при температуре, °С:
20
- 30
- 50
I 75
_
%-ный
ный
Мыльная вода
Машинное масло
Трансформатс
Спокойный воздух
Сжатый воздух
от 550 до 650 °С
от 200 до 300 °С
-
1100
ТУ
обработками,
необходимо
поэтому
при
выборе
технологического
процесса
звать нужно
варианты, отличающиеся
термической
проводить и тех вариантов, которые отличаются друг от друга лишь
14
отдельными элементами. Например, при разработке процесса
цементации следует сравнить варианты с непосредственной закалкой
и закалкой с дополнительного нагрева, или закалки в масле с закалкой
в водном растворе какого-либо полимера, либо в душирующем
устройстве и т.д. Главное, что должно быть обеспечено
разрабатываемым технологическим процессом, это минимальная
энергоемкость и минимальные затраты на обработку при
непрерывном условии обеспечения требуемого качества изделия и
соблюдения санитарных и экологических норм.
При выборе варианта технологического процесса и отдельных
его операций рекомендуется проанализировать возможность
использования наиболее экономичных процессов:
-полное или частичное использование тепла деформационного
или литейного нагрева;
- замена цементации на нитроцементацию;
I замена ХТО на закалку ТВЧ (с заменой стали);
- замена нагрева ТВЧ на ТПЧ; '
-ускорение нагрева деталей за счет рационализации укладки
изделий в печи и температурного режима печи;
- применение защитной атмосферы, если это может существенно
снизить затраты на окончательную механическую обработку;
- замена масла на другие более дешевые и безвредные закалочные
среды, особенно на водо-воздушное душирование;
- применение изотермического отжига вместо непрерывного.
Приведенный перечень не охватывает все возможные пути
рационализации технологических процессов термической обработки,
поэтому студенты при решении этого вопроса должны использовать
техническую литературу [1,2, 3].
Выбранные для сравнения варианты технологического процесса в
первую очередь сопоставляются по получаемым механическим (реже
по технологическим) свойствам в сравнении с требуемым ТУ
уровнем. Если они удовлетворяют требованиям ТУ и не нарушают
требования санитарных и экологических норм, то далее обязательно
нужно провести технико-экономическое сравнение. При этом нужно
производить сравнение только по тем показателям, которые
отличаются
в сопоставляемых
вариантах.
Например,
при
поверхностной закалке, если возможно использование ТПЧ для
предварительного подогрева или полного нагрева при сравнении с
нагревом ТВЧ достаточно определить расход электроэнергии по
обоим вариантам на единицу продукции. Если же сопоставляются
ХТО и поверхностная закалка ТВЧ, то кроме затрат на осуществление
15
технологических процессов нужно учесть и изменение затрат на
сталь, т.к. при замене ХТО на закалку ТВЧ обязательно изменяется и
марка стали. Методику технико-экономического сравнения вариантов
смотрите в [4]. В заключение необходимо особо подчеркнуть, что во
многих случаях изменение технологического процесса или отдельных
его элементов требует и изменения вида оборудования. Во всех таких
случаях необходимо провести комплексное сравнение, т.е. сравнение
по технологическим затратам и затратам на оборудование и его
амортизацию.
!
2.2.2
Определение температуры нагрева изделий и режима
нагрева
Изделия из доэвтектоидных углеродистых и низколегированных
сталей нагреваются при закалке, нормализации и отжиге до
температуры, определяемой из выражения
*мк = А сз ^ (30 -г 60),
где Ас3 - критическая точка превращений, °С.
Отжиг и закалка изделий из заэвтектоидных сталей производится
от температур
Тмк = Ас3 + (30 ч- 60).
Критические точки Ас $ и Ас и приводятся в литературе, например,
в марочнике сталей [5], а также во многих справочниках по
термообработке. При нагреве изделий из сталей, легированных
карбидообразующими элементами (Сг, Мо,
V, Т \9ЫЪ), к значениям
Ас], и Асз добавляется от 50 до 60 °С, а если нагреваются изделия из
углеродистых
сталей
и
из
сталей,
легированных
некарбидообразующимися элементами, добавляется от 30 до 40 °С.
При ХТО температуры нагрева приводятся в [1, 2, 6].
Для среднелегированных и особенно высоколегированных сталей
температура нагрева при различных видах термообработки
определяется необходимой степенью растворения специальных
карбидов. Эти температуры для стандартных марок сталей
установлены опытным путем и проверены в производстве. Данные по
температурам нагрева под различные виды термообработки
приведены в различных справочниках, но удобнее всего пользоваться
учебником [6], в котором в соответствующих разделах приведены
таблицы
со
справочными
данными.
Для
многих
марок
16
конструкционных сталей необходимые данные приводятся также в
справочнике [5].
Режим нагрева назначается с учетом возникающих при нагреве
термических напряжений. Они тем выше, чем выше скорость нагрева
и чем массивнее нагреваемое изделие. Для большинства изделий,
изготавливаемых из достаточно пластичных конструкционных сталей,
термические напряжения при нагреве не представляют опасности, так
как при достижении уровня предела текучести происходит малая
пластическая деформация и трещины не образуются. Такие изделия
греют с такой скоростью, с какой это возможно греть в данной печи. В
этом случае говорят, что нагрев производится «по мощности печи».
Однако в ряде случаев, когда греются массивные детали из сталей с
пониженной пластичностью, возникает опасность возникновения
трещин в центральной части сечения изделий, так как растягивающие
термические напряжения могут превзойти предел прочности данной
стали. Положение усугубляется тем, что максимальные термические
напряжения сосредотачиваются в наиболее холодной части изделия и
действуют по наиболее жесткой схеме - по схеме всестороннего
растяжения. В этих условиях стали наиболее склонны к хрупкому
разрушению, т.е. к образованию хрупких трещин. В связи с этим
такие изделия до 500 °С в центре сечения греют замедленно, а затем
по мощности печи, так как при нагреве до 500 °С и более высоких
температур пластичность даже «хрупких» сталей возрастает
настолько, что становится достаточной для релаксации термических
напряжений без образования трещин. К изделиям из «хрупких» сталей
должны быть отнесены те, которые изготовлены из легированных
сталей с содержанием углерода более 0,25 %. Для этих изделий, если
критерий Био более 0,3, должен быть принят двухступенчатый нагрев,
а если менее 0,3, то их можно греть по одноступенчатому режиму. По
одноступенчатому режиму греют также изделия из пластичных
малоуглеродистых сталей с любым значением критерия Био.
В случае двухступенчатого нагрева температура печи на первой
ступени нагрева, т.е. нагрева центра изделия до 500 °С, должна быть
снижена настолько, чтобы снизить коэффициент теплоотдачи а до
уровня, обеспечивающего снижение Ш до величины 0,3-0,25.
Излишнее снижение температуры печи на первой ступени нагрева
затягивает нагрев и снижает производительность печи.
2.2.3 Расчет времени нагрева садки
Нагрев изделий является наиболее важной частью почти любой
операции термообработки, крот«р?3© ^РШ ет^^ет видов отжига. Он
во многом определяет качество тер м о о б р а^ ^ ^ й Производительность
I
ЯЧИ
I I В С р В м
■
I Н Л
л*
ШЩ 1 ! ■
! «7атындагы былыми
|
печи, поэтому должен быть особо тщательно разработан. Решение
задачи необходимо начинать с укладки изделий на поду печи, укладки
корзины или формирования подвески в шахтных печах. Размещение
деталей должно быть оптимальным, т.е. обеспечивающим
равномерный нагрев и максимальную производительность печи.
Рекомендации по формированию садки смотрите в [7], а принятую
укладку необходимо изобразить на эскизе и привести в пояснительной
записке.
Расчет времени нагрева необходимо начинать с определения
критерия Био
где а - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 К;
5 - полутолщина или радиус изделия в наиболее массивной
его части, если нагрев двухсторонний, м;
Я - коэффициент теплопроводности, Вт/м* К.
Л
Критерий Вг является определяющим при расчете нагрева,
поэтому ошибка в его расчете недопустима. Поскольку а и Л при
нагреве изделия изменяются, то Вг обычно определяют по их средним
значениям, т.е.
,„ V
Среднии коэффициент теплопроводности Хср определяется как
среднеарифметическое значение из начальной и конечной его
величин, которые приводятся в справочных таблицах [2]. Величину
Оср находят расчетом. В топливных печах и вентиляторных
электрических печах а. практически во всех случаях состоит из двух
составляющих и определяется выражением
®ср —
ал ср
где ак - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м2 К;
а*.ср - средний коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием
Вт/м К.
Величина ак зависит от скорости движения печных га
чем пространстве и практически не зависит от температуры
18
Она вычисляется по эмпирическим формулам, приведенным в [2].
Скорость движения печных газов в топливных печах обычно
составляет от 2 до 3 м/с, а в вентиляторных печах с направленной
циркуляцией может достигать 20 м/с. Если в рабочем пространстве
движение печных газов отсутствует, то ак =0.
Средний коэффициент теплоотдачи излучением определяется по
выражению
у ( Т с Тмн)х (Т с Тмк)
где Сп - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный
5,67, В т/м-К 4;
Е„р - приведенная степень черноты при нагреве в
термических печах с окислительной атмосферой, равная 0,6;
Тс - температура печи, °К;
Гмн, Тик - соответственно температура изделий при посадке в
печь и в конце нагрева, °К.
В термических печах обычно
Тс =
гмк+ (20 + 40).
Вычисленное значение аяср необходимо проверить. Если оно
отличается от приведенного в [2] более, чем на 20 %, то в расчете
скорее всего допущена ошибка, поэтому расчет необходимо
повторить, исключив ошибку.
Теперь, определив
- по справочнику и алхр - расчетом,
вычислите значение критерия Вх. Если Вх меньше 0,25, то нагреваемые
изделия считаются теплотехнически тонкими, а если Вг больше 0,5,
они считаются теплотехнически массивными, т.е. такими, при нагреве
которых по сечению возникает существенный или даже значительный
перепад температур. Чем больше Вх, тем больше разница температур
между поверхностью и центром. Вспомните, что изделия из
«хрупких» сталей при Вх больше 0,3 необходимо греть по
двухступенчатому или методическому режиму.
19
При определении
используется формула
времени
Гн =
нагрева
тн
«тонкого»
тела
х 1ПЬ 1 Ц
®ср^
^с“^мк
где Кэ — коэффициент экранирования, зависящий от укладки
изделий в печи;
С —масса изделия, кг;
- средняя теплоемкость [2, с. 370], Дж/кг-К;
«ср ~ средний коэффициент теплоотдачи, Вт/м^К;
Р - площадь тепловоспринимающей поверхности изделия,
м2;
А
(с - температура печи, °С;
Амн? Амк ~ соответственно начальная и конечная температура
изделия, °С.
Таблица 10 —Величины, необходимые для расчета нагрева тонких тел
по формуле
Обозначение
величины
Единица
измерения
Численное
значение
Коэффициент экранирования Кэ зависит от принятой укладки
изделий на поду печи и при нерациональной укладке может достигать
значения 4 и более.
г
Для ряда типовых укладок изделий его величину можно
определить из выражения
■
#3=2ц,
где /I - коэффициент несимметричности нагрева.
Значение /л определяется в [8]. К3 можно также взять из
справочника [17, с. 763], где он обозначен как «относительная
продолжительность нагрева».
В некоторых случаях, например, при отжиге сортового проката,
нагреве толстого листа в камерных печах, укладка изделий делается
многослойной с прокладками по ее высоте. Для таких садок в
20
справочной литературе отсутствуют данные о величине
поэтому
невозможно корректно рассчитать тн изделий. В этих случаях в
проекте необходимо принять то время нагрева, которое принято в
базовом подразделении, но обязательно проанализировать его путем
определения времени нагрева однослойной садки этих изделий и
сопоставления производительности печи по нагреву многослойной и
однослойной садки. Например, 10-слойная садка имеет массу 50 тонн
и время нагрева 8 часов, а однослойная садка массой 5 тонн по
расчету греется 1 час. Тогда производительность печи по нагреву в
первом случае составляет 50:8=6,25 т/ч, а во втором — 5:1=5 т/ч.
Следовательно, в рассмотренном примере более рациональной
является многослойная садка.
Определение
времени
нагрева
«массивных»
изделий
производится по формулам:
для длинного цилиндра при симметричном нагреве (Кэ = 1)
радиусом К
'
Т. = ^
х
(и .
- для пластины при симметричном нагреве толщиной 25
* |п(* Ш т„ =
х 1п ( у
где тп, тц - соответственно время нагрева поверхности и центра;
Iс ~ температура печи, °С;
*мн - начальная температура металла, °С;
^мп - конечная температура соответственно центра и
поверхности изделия, °С.
«ср - коэффициент температуропроводности, м2/с;
/г, а , N. Nо, С/, 17о - сложные функции, которые для
различных значений критерия Ш вычислены Г. П. Иванцовым и
приведены в [21.
21
При термообработке Смп —Смц < 20°, т.е. перепад температуры в
изделии в конце нагрева не должен превышать 20°.
Коэффициент температуропроводности определяется
а
= -^~
где сср —средняя теплоемкость, приведены в [2, с. 369];
у —плотность металла, приведены в [2, с. 369].
!
м2/с
•м н
*мл
°с
?МЦ
о
Л!(Ц)
вер
О
1л2(*2)
о
о
Обозначение ;
К (8)
Величины
Единица
м
Измерения
Численное
Значение
0
а
Таблица 11 —Величины, необходимые для расчета нагрева массивных
тел по формулам________________________________________________
1
I
1
При нагреве массивных тел обычно определяют время нагрева
центра изделия, т.к. центр для нагрева на заданную температуру
всегда требует более длительное время, чем поверхность.
2.2.4
Определение времени выдержки и режима охлаждения
садки
Для теплового расчета печи и ее теплотехнических показателей
имеет существенное значение правильность назначения времени
выдержки садки после ее нагрева до заданной температуры, а также
время ее охлаждения, если садка охлаждается в печи, т.е. при отжиге.
Время выдержки зависит от химического состава стали, из
которой сделаны изделия, а также от массивности изделий и типа
садки. Рекомендации по времени выдержки приводятся в учебниках
по технологии термообработки [1, 2] и в различных справочниках.
Можно использовать следующие наиболее часто встречающиеся
рекомендации: для изделий из углеродистых сталей - от 20 до 25 %
времени нагрева, для низколегированный сталей - от 25 до 35 %,
среднелегированных - от 40 до 50 % и высоколегированных - от 50 до
100 %.
Скорость охлаждения определяется по времени только при
отжиге. Она зависит от марки стали изделия (устойчивости
переохлажденного аустенита), а также от массивности изделий, массы
садки и способа укладки изделий. Эти факторы столь разнообразны,
22
что в справочниках невозможно дать рекомендации по параметрам
охлаждения для каждого конкретного случая отжига. В связи с этим
при обосновании режима охлаждения можно использовать следующие
рекомендации:
- охлаждать изделия в печи до 500 °С;
- изделия из углеродистых сталей охлаждать со скоростью
160 °С/ч, из низколегированных - 80 °С/ч, из средне- и
высоколегированных - 40 °С/ч.
Исходя из этих рекомендаций легко определить время
охлаждения садки. Например, если детали из стали 55 ХГ
(низколегированная сталь) отжигаются при 820 °С, то время
охлаждения до 540 °С составит 3,5 ч. Если охлаждение принять до
500 °С, то время охлаждения будет 4 ч.
При других видах термообработки (закалке, нормализации,
отпуске) необходимо обосновать среду охлаждения, чтобы обеспечить
получение необходимой структуры. Среду охлаждения необходимо
указать на графике термообработки, который обязательно нужно
вычертить в пояснительной записке в опрелеленном масштабе по
обеим осям координат (пример смотрите в [2, с. 89]). График
позволяет в наиболее наглядной форме оценить разработанный режим
термообработки. Если для достижения заданной структуры и
требуемых по ТУ свойств необходимо проведение нескольких
операций термообработки (например, закалки и отпуска: цементации,
закалки и отпуска), то производится разработка технологических
параметров по каждой операции. В этих случаях график
вычерчивается после разработки полного цикла термообработки.
2.2.5
Разработка дополнительных и вспомогательных
операций технологического процесса и контроля качества
изделий
Технологический процесс термообработки обычно включает не
только основные, но и дополнительные и вспомогательные операции,
при которых изделия не нагреваются и не охлаждаются. Если изделия
охлаждаются в масле или в какой-либо иной жидкой среде (кроме
воды), то после закалки необходимо предусмотреть мойку и назначить
параметры этого процесса. После завершения термообработки, если
изделия нагревались в окислительной атмосфере, как правило,
требуется очистка от окалины и, следовательно, необходимо
разработать ее параметры. Во многих случаях, когда по ТУ
ограничивается деформация изделий, необходимо включить в
техпроцесс их правке. Для повышения сопротивления усталости для
некоторых изделий целесообразно назначить дробеструйный наклеп.
23
Возможны также другие дополнительные операции (оксидировании,
омеднение и т.д.). При назначении любых дополнительных операций
требуется не просто их перечисление, но и разработка конкретных
параметров (например, температура и состав моющего раствора,
время мойки и др.).
К вспомогательным операциям относятся транспортные операции
и контроль параметров технологического процесса и качества
термообработанных изделий.
Операции контроля качества термообработки назначаются на
основе требований ТУ или ГОСТа. Они должны обеспечить весь
комплекс испытаний, если регламентируются механические свойства,
то должны быть предусмотрены испытания на растяжение и удар.
2.3 Выбор технологического оборудования
К основному оборудованию термического участка относятся
нагревательные печи, печи-ванны, установки для получения
искусственных атмосфер, индукционные закалочные установки,
закалочные баки, то есть оборудование, с помощью которого
выполняют основные технологические операции.
К вспомогательному оборудованию относят грузоподъемные
средства, приспособления для загрузки деталей, контрольно­
измерительную аппаратуру и приборы, оборудование для очистки
деталей и т.п.
Печи для термической обработки классифицируются по
следующим признакам:
- по назначению - универсальные, цементационные, для
азотирования, специального назначения;
-по температуре рабочего пространства - низкотемпературные,
среднетемпературные, высокотемпературные;
-п о характеру загрузки, выгрузки —камерные, шахтные, печи с
выдвижным подом;
- по источнику тепла —мазутные, газовые, электрические.
В небольших многотемпературных термических цехах и участках
широкое распространение получили универсальные камерные печи,
работающие на мазуте или газе, электрические печи камерные и
шахтные
с
карборундовыми
(силитовыми)
нагревателями.
Температуры таких печей приведены в таблицах 10,11 и 12.
В шахтные печи загрузку деталей осуществляют в
металлических корзинах или подвешивают на специальные
приспособления.
24
Таблица 10 —Камерные огневые термические печи
Индекс
печи
Размеры
загрузочных
окон,
мм
ТНО-4.6,4.5/11
ТНО-4.8,4.5/11
ТНО-5.10.5.5/11
ТНО-6.12.5.5/11
ТНО-8.12.6.5/11
ТНО-8.16.6.5/11
ТНО-10.14.8/11
ТНО-10.20.8/11
324x348
325x348
410x464
410x464
512x696
512x696
596x1044
596х1044
Наибольший расход
топлива
природный
мазут,
кг/ч
газ, м3/ч
|
4
6
8
12
16
20
22
32
5
7
10
15
20
26
28
40
Производительность,
кг/ч
при
при
отпуске
закалке,
отжиге
30
40
40
60
90
60
130
90
170
120
160
230
250
175
360
250
Таблица 11 - Камерные электрические печи
Индекс электропечи
Среднетемпературные
Индекс электропечи
Высокотемпературные
СНЗ-2.2.0,9/13
СНЗ-3.4.1,2/13
СЮ-5.6.5,2/13
СНО-2,5.5.1,7/10
СНО-3,6,5.5,2/Ю
СНО-5.10.3,2/10
СНО-8,5.17.5/Ю
Низкотем пературные
СНО-3.6,5.2/7
СНО-4,8,2,6/7
СНО-5.Ю.З,2/7
СНО-6,5.13.4/7
СНО-8,5.17.5/7
СНЗ-8.5.10,3/13
СНЗ-8.5.17,5/13
СНЗ-11.22.7/12
СНО-2,55.1,7/12
СНО-4,8.2,6/12
СНО-5.Ю.З,2/12
СНО-8,5.17.5/12
Таблица 12 - Шахтные электрические печи
I
Печи с прямоугольным сечением
рабочего пространства
Печи с цилиндрическим рабочим
пространством
СШО-4.4/7
СШО-4.12/7
СШО-6.6/7
СШО-6.12/7
СШО-6.18/7
СШО-6.30/7
СШО-Ю.Ю/7
СШО-10.20/7
СШО-10.30/7
СШЗ-4.8/10
СШЗ-6.6/10
СШЗ-6.12/10
СШО-6.18/10
СШО-6.30/10
СШЗ-10.10/10
СШЗ-10.20/10
СШЗ-10.30/10
СШЗ-2.2.10/13
СШЭ-5.5.20/13
СШЗ-8,5.8,525/13
•
Для газовой цементации используют шахтные электрические
печи типа Ц (муфельные) и шахтные печи типа СШЦ (безмуфельные).
В качестве карбюризатора при газовой цементации применяют
25
углеводородные газы (пропан, бутан, природный газ), бензол,
пиробензол, жидкие углеводороды (керосин, синтин), подаваемые в
печь через капельницу. Загрузку деталей в печь осуществляют в
корзинах или подвешивают на ёлочках.
При цементации в твердом карбюризаторе наибольшее
распространение получили печи типа Ц —105А и С1ЛЦ.
Наиболее широко применяемые для цементации печи
представлены в таблице 13.
Для азотирования применяются шахтные печи типа США,
указанные в таблице 14, процесс осуществляется в атмосфере аммиака
по одно- и двухступенчатому циклу при температуре от 480 до 650 °С.
Детали загружают в печь в корзинах.
Таблица 13 - Печи для цементации
Размер реторты, мм
Индекс печи
Ц-25
Ц-35
Ц-60
Ц-75
Ц-90
Ц-105
СШЦ-3.4/10,5
СШЦ-3.6/10,5
СШЦ-4.6/10,5
СШЦ-4.9/10,5
диаметр
высота
300
300
450
450
600
600
300
300
400
400
450
600
600
900
900
1200
400
600
600
900
Рабочая
температура,
°С
950
950
950
950
950
950
1050
1050
1050
1050
Мощность,
кВт
25
35
60
75
90
105
20
30
45
65
Масса |
СадКИ’
кг
1 50
100
} 150
1 220
400 |
500
50
100
150
220
Таблица 14 - Печи для газового азотирования
1
|
Индекс печи
США-2.6/6
США-3,2.4,8/6
США-5.7/6
США-8.126/6
США-12,5.20/6
США-15.22,47/6-Б
США-20.30/6-Б
США-25.37,5/6-Б
|
Максимальная масса садки, кг
Мощность, кВт
Муфельные
12
50
150
20
50
400
100
1200
150
2000
Безмуфельные
180
2500
225
3000
300
3500
|
|
|
1
Для поверхностной закалки деталей используют индукционные
закалочные универсальные установки с машинным генератором,
вертикального (ИЗУВ) и горизонтального (ИЗУГ) положения. При
26
выборе типа и мощности установки для закалки деталей ТВЧ
необходимо ориентироваться на размеры обрабатываемой детали,
необходимую глубину закалки и частоту тока.
Мощность установки, расходуемая на нагрев детали,
определяется по формуле
Р>РА
где Ро - удельная мощность, по таблице 8, кВт/см ;
5 - площадь поверхности нагрева, см .
По найденному значению Р8 определяется мощность установки,
потребляемая от питающей сети, согласно таблице 15.
Таблица 15 - Определение мощности установки
1
Передаваемая
мощность детали
Р& кВт
Ро5
Потребляемая мощность, кВт
Ламповый
Машинный
Тиристорный
генератор
генератор
преобразователь
3,4 РоЗ
1 1 2,4 Ро8
1,9т
Некоторые из установок,
приведены в таблице 16.
применяемых для закалки ТВЧ,
Таблица 16 - Индукционные закалочные установки с машинным
Вертикального исполнения
ИЗУВ 32/160-208
ИЗУВ 5/50-22
ИЗУВ 12/90-102
ИЗУВ 32/160-202
ИЗУВ 80/50-102
ИЗУВ 80/280-202
ИЗУВ 5/50-28
УЗУВ 12/90-108
УЗУВ 80/50-108
УЗУВ 32/160-208
| УЗУВ 80/280-208
Горизонтального исполнения
!
ИЗУГ 80/280-402
ИЗУГ 200/160-202
ИЗУГ 500/90-402
ИЗУГ 80-280-408
ИЗУГ 200/160-208
ИЗУГ .500/900-408
- "*
. ■ ... , ,
—1
Ламповые универсальные закалочные установки, представленные
в таблице 17, имеют большую частоту тока и позволяют производить
закалку более тонкого поверхностного слоя детали.
Таблица 17 - Ламповые установки для закалки ТВЧ
Обозначение установки
Мощность, потребляемая
ррти
27
Рабочая частота, кГц
2.4 Автоматизация
технологических
параметров
нагревательных устройств
В
современных
термических
подразделениях
заданные
параметры нагрева изделий в печах и установках должны
поддерживаться автоматически. Поэтому в работе необходимо
разработать соответствующие схемы регулирования и выбрать
необходимые регулирующие приборы и исполнительные механизмы.
Блок-схема регулирования температурно-временных параметров в
обязательном порядке приводится в пояснительной записке с
необходимыми пояснениями. В тех случаях, когда в печах
используется какая-либо специальная атмосфера, то должна быть
запроектирована система автоматического регулирования состава
атмосферы (при ХТО, светлой закалке и др.). Блок-схема
регулирования атмосферы с соответствующими пояснениями должна
быть приведена в записке. Для топливных печей разрабатывается
также регулирование давления в рабочем пространстве печи.
2.5 Составление технологической
карты термической
обработки изделия
Технологическая карта должна содержать все данные, начиная от
посадки изделия в печь до приемки его отделом технического
контроля (ОТК), которые позволяют проводить все операции
технологического процесса в определенной последовательности по
строго заданным параметрам. Она также должна содержать основные
данные об обрабатываемом изделии, развернутые требования ТУ и
другие необходимые сведения.
Как правило, технологическая карта составляется в табличной
форме, но на разных заводах форма технологических карт может
существенно отличаться. Главное, что необходимо, это наличие всех
сведений и указаний, обеспечивающих четкое выполнение всех без
исключения операций технологического процесса, в том числе и
оценки качества термообработки. Таблицу рекомендуется располагать
повернутой на 90°, т.е. вдоль длинной стороны листа.
28
3 Оформление пояснительной записки
Пояснительная записка по курсовой работе должна оформляться
на стандартных листах формата А4 в соответствии с требованиями
стандартов
по
оформлению
учебных
документов
ПГУ
им С. Торайгырова.
Записка должна содержать примерно от 20 до 30 страниц. Текст
записки должен быть изложен технически грамотно и содержать
обоснования, расчеты и принимаемые на их основе решения. Все
разделы (главы), подразделы и параграфы должны иметь заголовок и
нумерацию.
Д
Курсовая работа выполняется с использованием большого
количества технических данных (утверждений, формул, схем,
конструкций, справочных цифровых данных и др.). Сразу после
приведения в записке любого заимствования в квадратных скобках
должны быть сделана ссылка на источник. Например, «радиационные
рекуператоры значительно меньше игольчатых засоряются сажей и
пылью» [9, с. 234]. Иногда, обычно когда заимствованные
утверждения большие, целесообразно начинать с указания источника,
а затем приводить изложение. Например, «в монографии [9, с. 239]
проведен сопоставительный анализ различных типов металлических
рекуператоров. Из этого следует...».
Начинаться пояснительная записка по курсовой работе должна с
титульного листа. На следующей странице должно быть
сформулировано развернутое задание на эту работу с приведением
всех необходимых исходных данных и плана-графика выполнения
всех разделов работы. После этого на новой странице приводится
оглавление и далее рассматривается суть работы, начиная с введения,
в котором излагается значение термообрабатываемых изделий в
отрасли, в машине, сооружении и т.д. Подчеркивается надежности и
длительности эксплуатационной стойкости и конкурентоспособности
соответствующих изделий и др. После введения описываются
решения всех вопросов, составляющих программу курсовой работы.
Заканчиваться пояснительная записка должна списком литературы.
Учебным планом для выполнения и защиты курсовой работы
отводится 14 недель. Примерный график работы над курсовым
проектом представлен в таблице 18.
Фактическое выполнение отмечается руководителем работы в
кафедральном графике хода курсового проектирования.
Студент обязан посещать консультации по курсовому
проектированию в соответствии с расписанием консультаций не реже
29
одного раза в неделю. Защита работ проводится по графику
выпускающей
кафедры
после
подписи
руководителя
и
нормоконтролера.
Таблица 18 - Примерный график выполнения курсовой работы
Дата
15-20
февраля
5-10
Марта
20-25
марта
1I 10-15 !1 25-30
апреля
| апреля
4-8
мая
|
..
защита *
проекта \
...
Процент
выполнения
20
40
60
80
100
В зависимости от характера и содержания исследовательской
части курсовой работы объем и перечень указанных видов работ
может изменяться по согласованию с руководителем и утверждаться
заведующим кафедрой.
Каждая курсовая работа должна содержать в себе элементы
технической новизны. Студент изучает технологический процесс и
оборудование в соответствии с темой своего проекта, затем
анализирует их и разрабатывает технические предложения по
модернизации отдельных узлов, деталей машины или по изменению
параметров технологического процесса. На основании технического
предложения перерабатывается конструкция узла или детали либо
изменяется технологический процесс, что находит свое отражение в
графической части проекта и в расчетно-пояснительной записке.
30
4 Состав курсовой работы
Курсовая работа состоит из графического материала в объеме от
двух до трех листов формата А1 и расчетно-пояснительной записки
(РПЗ) объемом от 20 до 30 страниц.
Графический материал включает в себя следующие части (с
примерным указанием их объема в листах формата А1):
- чертежи технологической линии или технологического процесса
- один лист.
-общий вид оборудования для осуществления термообработки
изделия - один лист.
-чертеж или схема сущности совершенствования технологии
либо модернизации оборудования - один лист.
В состав курсовой работы исследовательского характера
помимо чертежей экспериментальной установки или проектируемой
машины включаются также результаты обработки эксперимента:
графики, таблицы на одном листе формата А1. В этом случае по
согласованию с руководителем проекта один из перечисленных выше
листов снимается с разработки.
Расчетно-пояснительная записка состоит из следующих
элементов:
- титульный лист;
- задание на курсовое проектирование;
- аннотация;
- содержание;
- введение;
- обзор существующих технологий термической обработки
проката, выполненный по монографиям и патентам на изобретения, а
также выбор принципиальной технологической схемы процесса;
- описание схемы технологического процесса, в котором
задействовано производство и обработка исходного изделия;
- конструктивно-технологические расчеты;
- прочностные расчеты;
- гидравлические расчеты;
- тепловые расчеты;
-указания по монтажу, эксплуатации и ремонту машины;
- заключение;
- список используемых
источников;7
ш
- приложения (в т.ч. спецификации).
31
Расчетно-пояснительная
записка
курсовой
работы
исследовательского характера включает следующие элементы:
- титульный лист;
- задание на курсовую работу;
-аннотация;
- содержание;
- введение;
-литературный обзор (анализ изучаемой проблемы на основе
монографий, статей, патентов на изобретения);
- выбор объекта исследования и постановка задачи;
-обоснование выбора и описание методики экспериментального
исследования
на
кафедральных
экспериментальных
или
разрабатываемых установках, а также математическое планирование
эксперимента;
- обработка полученных экспериментальных данных и их анализ;
- выводы и рекомендации по использованию полученных
результатов;
- прочностные, гидравлические, тепловые и другие расчеты
экспериментальной установки или проектируемой машины;
- список используемых источников;
- приложения (в т.ч. спецификации).
32
5 Порядок защиты курсовой работы
Работа студента над курсовой работой заканчивается его
защитой.
Для приема защиты работ на кафедре формируется комиссия из
двух преподавателей. На защите могут присутствовать руководитель
проекта и студенты.
На защиту студент обязан представить чертежи и расчетно­
пояснительную
записку,
подписанные
автором
проекта,
руководителем и нормоконтролером. Чертежи вывешиваются на
щитах, а записка передается комиссии.
Защита начинается с доклада студента продолжительностью
пять минут. Сначала формулируется тема проекта, затем в сжатой
форме излагается содержание проекта, причем студент должен дать
пояснения к каждому из представленных чертежей. Чертежи на щиты
желательно вывешивать в том порядке, в котором даются пояснения
по ним. Студент должен четко сформулировать элементы новизны,
внесенные им в разрабатываемую машину или аппарат. Доклад
заканчивается словами «Доклад окончен».
Вторая часть защиты заключается в ответе на вопросы,
задаваемые членами комиссии.
Результаты
защиты
оцениваются
комиссией
дифференцированной отметкой по стобалльной системе. В случае
положительной оценки чертежи складываются до формата А4 и
вместе с расчетно-пояснительной запиской помещаются в отдельную
папку. После чего все сдается в кафедральный архив.
Студент, не представивший в установленный срок курсовую
работу или не защитивший ее по неуважительной причине, считается
имеющим академическую задолженность.
ф
33
6 Контрольные вопросы
1 В чем сущность процесса термической обработки?
2 Какие превращения протекают в стали при нагреве?
3 Назначение и виды термической обработки стали.
4 Что такое мартенсит? В чем сущность и особенности
мартенситного превращения?
5 Назвать основные параметры режимов термической обработки.
6 Дать
определение
основных
видов
предварительной
термической обработки.
7 Какие существуют разновидности процесса отжига и закалки и
для чего они применяются?
8 Как выбрать температуру нагрева при отжиге для
доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей?
9 Каково назначение нормализации?
10 Как осуществляется обработка холодом?
11 Какие существуют группы охлаждающих сред и каковы их
особенности?
12 Дать
определение
основных
видов
окончательной
термообработки?
*
13 Как выбрать режимы термообработки (температуру нагрева,
время выдержки) для углеродистых сталей?
14 Какое влияние оказывают легирующие элементы на
превращения в стали?
15 Назвать основное оборудование для термической обработки?
16 Дать определение видов химико-термической обработки.
17 Цементация, цель, сущность, применение.
18 Азотирование. Цель, сущность, применение.
19 Цианирование. Виды, цель, сущность, применение.
20 Как практически осуществляются процессы цементации,
азотирования, цианирования, нитроцементации?
21 Назовите основные дефекты цементации.
22 Назовите основные дефекты азотирования.
23 Назовите
основные
дефекты
цианирования
и
нитроцементации.
24 Как влияет поверхностная закалка на эксплуатационные
характеристики изделия?
25 Как регулируется глубина закаленного слоя при нагреве
токами высокой частоты?
26 Каковы преимущества поверхностной закалки?
34
27 Какова структура поверхностного слоя и сердцевины детали
при закалке ТВЧ?
28 Виды поверхностной закалки, недостатки и преимущества.
29 Что такое тип производства? Назвать разновидности.
30 Какие существуют виды получения заготовок?
31 Что называется шероховатостью поверхности?
35
Литература
1 Башнин Ю. А. Технология термической
обработки /
Ю. А. Башнин, Б. К. Ушаков, А. Г. Секей. - М. : Металлургия, 1986. 424с.
'
2 Соколов К. Н. Технология термической обработки и
проектирование термических цехов / К. Н. Соколов, И. К. Коротич. М. : Металлургия, 1988. - 384 с.
3 Долженков К. К. Основы проектирования термических цехов /
К. К. Долженков, К. Ф. Стародубов, А. А. Спасов. - М. : Металлургия,
1986.-215 с.
4 Соколов К. Н. Методические указания к выполнению
дипломного проекта по оборудованию и технологии термической
обработки металлов / К. Н. Соколов. И. К. Коротич. —Мариуполь :
ММИ, 1 9 9 2 .-9 0 с.
5 Журавлев Б. Н. Машиностроительные стали. Справочник /
Б. Н. Журавлев, О. И. Николаева. —М. : Машиностроение, 1981. —
391 с.
6 Мастрюков
Б. С. Расчеты металлургических печей /
Б. С. Мастрюков. - М .: Металлургия, 1986. - 376 с.
7 Тебеньков Б. П. Рекуператоры для промышленных печей /
Б. П. Тебеньков. - М .: Металлургия, 1975. -2 8 6 с.
8 Растем С. Л. Оборудование и проектирование термических
цехов / С. Л. Рустем. - М .: Машгиз, 1962. - 588 с.
9 Термическая обработка в машиностроении : Справочник / Под
ред. Ю. М. Лахгина, А. Г. Рахшгадта. - М .: Машиностроение, 1980. 783 с.
...........
\
10 Тыл кин М. А. Справочник термиста ремонтной службы /
М. А. Тылкин. - М .: Металлургия, 1981. - 648 с.
11 Го л овин Г. Ф. Технология термической обработки металлов с
применением индукционного нагрева / Г. Ф. Головин, И. Б. Зимин. М .: Машиностроение, 1979. - 119 с.
36
Приложение А
Форма л
Ф С О П ГУ 7.0^2/01
Задание на выполнение
курсовой работы
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Факультет____
Специальность
Кафедра
ЗАДАНИЕ
на выполнение курсовой работы
Обучающемуся__________________________________
(фамилия, имя, отчество)
Тема работы (курсового проекта/курсовой работы)___
Срок сдачи проекта/ работы_______
Исходные данные к курсовой работе
37
Задание на выполнение
курсовой работы
л ! XI
Форма
Ф СО ПГУ 7.07.2/01
Перечень подлежащих разработке вопросов или краткое содержание
курсовой работы:
а)
. _ , . ..... ...
____ „,
б)
в)
Перечень графического материала с точным указанием обязательных
чертежей
Рекомендуемая основная литература
Приложение Б
Форма
Ф СО ПГУ 7.07.2/02
График
подготовки работы
1!
ГРАФИК
подготовки курсовой работы
■■■■■I -
■ ■■■
■ ....... ■—.... ч
Сроки представления !
Подпись
научному
руководителю
Наименование разделов,
перечень разрабатываемых
вопросов
1
1----
-- - ___ __ ______
. . .
“
~
" 1
I
дата выдачи задания
Заведующий кафедрой
20
»
«
г
(
(подпись)
(ФИ.О.)
(
)
(подпись)
Задание принял к исполнению
обучающийся
(подпись)
(ФИО.)
(
)
(ФИО.)
Содержание
Введение
Организация курсовой работы
Содержание и методика решения задач
Анализ условий работы изделия и выбор марки стали
Выбор технологического процесса и разработка его
параметров
Выбор технологического оборудования
Автоматизация
технологических
параметров
нагревательных устройств
Составление
технологической
карты
термической
обработки изделия
Оформление пояснительной записки
Состав курсовой работы
Порядок защиты курсовой работы
Контрольные вопросы
Литература
Приложение А
Приложение Б
3
4
5
5
7
24
28
28
29
31
33
34
36
37
39
А. В. Богомолов, А. Н. Жакупов
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ПРОКАТА И ТРУБ
Учебное пособие
Технический редактор 3. Ж. Шокубаева
Ответственный секретарь Е. В. Самокиш
Подписано в печать 21.05.2015г.
Гарнитура Тшез.
Формат 29,7 х 42 !4. Бумага офсетная.
Усл.печ. л. 1,51 Тираж 300 экз.
Заказ № 2577
Издательство «КЕРЕКУ»
Павлодарского государственного университета
им. С.Торайгырова
140008, г. Павлодар, ул. Ломова, 64
по АР
. Торайгырова
Составители: А. В. Богомолов, А. Н. Жакупов
Кафедра «Металлургия»
Термическая обработка проката и труб
Учебное пособие
Одобрено на заседании кафедры
Протокол № Я
Заведующий кафедрой
_____ ________ 20А г .
М. М. Суюндиков
Одобрено учебно-методическим советом факультета ФММиТ
Ак _____ Л А
2 (Я 4 г . Протокол № 4 __
Председатель УМС факультета
М. Ж. Тусупбекова
Одобрено
учебно-методическим
советом
государственного университета им. С. Торайгырова
Протокол № ^
СОГЛАСОВАНО
Декан
Т. Токтаганов 0 2
Павлодарского
ог
20 /Гг.
щ
20 /1г.
•Дк
Нормоконтролёр
ОМК
ОДОБРЕНО
Начальник УМО
Г. С. Баяхметова
^
А. Б. Темиргалиева
20/Гг.
^
20 ^ г .
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
2 078 Кб
Теги
prokata, termicheskaya, bogomolov, jakupov, truba, 3364, obrabotka
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа