Дипломная работа: Технологический процесс изготовления шпинделя 4-хшпиндельной комбинированной головки

1.2 Обоснование выбора материала

Одним из способов избежать поломок является верный выбор материала заготовки и изменения состояния структуры путем термических и химико-термических обработок, которые придадут материалу особенные и необходимые свойства.

Остановим свой выбор на цементируемой (низкоуглеродистой) легированной стали 19ХГН, которая применяется для нагруженных деталей, в которых необходимо иметь высокую твердость поверхностного слоя и достаточно прочную сердцевину. Деталях из легированных сталях сердцевина после термообработки прочная в связи с образованием в ней бейнита или низкоуглеродистого мартенсита (HRC 30…45).

Состав стали представим в таблице 1.1 .

Таблица 1.1

Состав стали 19ХГН

С	Si	Mg	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	P	S
									не более
0,16-0,21	0,17-0,37	0,70-1,10	0,80-1,10	0,80-1,10	-	-	-	-	0,035	0,035

В состоянии поставки материал имеет следующие механические свойства, представленные в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Механические свойства стали 19ХГН (в состоянии поставки)

Термообработка				Предел текучести sТ , Н/мм2	Временное сопротивление sВ , Н/мм2	Относительное удлинение d5 , %	Ударная вязкостьт КСU, Дж/см2
Закалка		Отпуск
Тем-ра, t°C	Среда охлаждения	Тем-ра, t°C	Среда охлаждения
870°С	масло	150-180°С	воздух	930	1180- 1520	7	69

Легирующие элементы, присутствующие в стали оказывают различное влияние на карбидную фазу и фазовые превращения.

Mg и Ni – являются элементами, образующими открытую область g-фазы, Cr – замкнутую область g-фазы.

Сr – элемент способный образовывать карбиды, Ni не образует карбиды и находится в стали в твердом растворе в феррите или в аустените. Карбидообразующие элементы тоже способны частично растворяться в аус-тените и феррите. Все легирующие элементы замедляют распад аустенита.

Ni увеличивает устойчивость аустенита, не влияют на характер изотер-мической кривой,

Cr – как карбидообразующий элемент стремится изменить характер кривой, образовать две зоны минимальной устойчивости аустенита, а также Cr препятствует росту зерна аустенита при нагреве.

При изготовлении детали после черновой токарной обработки, на кото-рой были сняты большие припуски и напуски металла деталь подвергают высокому отпуску для снятия внутренних напряжений, учитывая особенность конструкции термообработку следует проводить в подвешенном состоянии в вертикальном положении.

Для получения высокой твердости и износостойкости поверхностного слоя металла, деталь подвергают цементации.

После цементируемые детали подвергают термообработке наиболее часто закалке с температурой 820-850°С и низкому отпуску.

После термической обработки структура поверхностного слоя пред-ставляет собой мартенсит с небольшим количеством карбидов хрома, твер-дость стали находится в пределах HRC 58-63. Структура сердцевины легированной стали – низкоуглеродистый мартенсит и троостит, твердость – HRC 30…40.

Проведенный анализ обоснования материала заготовки подтвердил правильность нашего выбора. Сталь 19ХГН после проведенных термических и химико-термических обработок получила необходимые механические свойства, которые позволят избежать различных поломок детали и увеличат срок ее службы.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Качественные показатели технологичности:

а) все поверхности шпинделя доступны для обработки;

б) все поверхности спроектированы с достижимыми требованиями;

в) заготовку можно получить прогрессивным методом – поковки на прессе с выталкивателем;

г) используется универсальный режущий инструмент при обработке можно получить все поверхности с заданными конструктором параметрами, их точностью и техническими требованиями.

д) возможно применение широкоуниверсального оборудования.

Нетехнологичные элементы:

- наиболее нетехнологичным элементом является глухое отверстие.

Учитывая, что при обработке резанием можно применить различный инструмент для обработки поверхностей и можно изменить виды обработки, делаем вывод, что деталь «шпиндель» достаточно технологична.