Контрольная работа: Разработка технологии термической обработки полумуфты

Термообработка может быть эффективной только при правильном соблюдении технологии её проведения. Следовательно, важной задачей является разработка необходимого режима термической обработки, установление точных значений технологических параметров, способных обеспечить комплекс, требуемых от данного изделия свойств. Основными параметрами термообработки являются время и скорость нагрева, температура нагрева, время изотермической выдержки, скорость (среда) охлаждения.

Целью данной работы является определение параметров термообработки полумуфты.

1. Описание условий работы полумуфты и предъявляемые к ней требования

Данная муфта установлена на выходе вала электродвигателя и служит для соединения его с входным валом насоса. Эскиз полумуфты приведен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Эскиз полумуфты

В процессе эксплуатации устройства полумуфта подвергается крутящим, а так же изгибающим и ударным нагрузкам. Выход из строя полумуфты может быть связан с её деформацией, износом или разрушением.

Полумуфта работает в достаточно тяжело нагруженных условиях. Для обеспечения долговечной работы полумуфты, так и всего механизма эта деталь должна обладать комплексом достаточно высоких механических свойств.

Толщина максимального рабочего сечения полумуфты 45мм. Рекомендуемая марка стали должна обеспечивать сквозную прокаливаемость полумуфты на 50% мартенсита.

Из условий работы следует, что полумуфта должна изготавливаться из улучшаемой конструкционной стали, которая в конечном состоянии после термообработки обладала бы следующими механическими свойствами:

σ_0,2 – не менее 500 Н/мм² ,

KCU=50 – 60 Дж/см² .

От полумуфты требуется твёрдость 210 – 230 НВ

2. Выбор и обоснование марки стали

2.1 Выбор стали

Исходя из условий работы, полумуфта подвергается объёмной закале с отпуском, она должна изготовляться из конструкционной улучшаемой стали. Это углеродистые или низколегированные стали с содержанием углерода ~0,35 – 0,55%.

Основной характеристикой при выборе марки стали является прокаливаемость, требования по которой зависят в первую очередь от минимального размера максимального сечения рассматриваемого изделия. Выбранная марка стали также помимо прокаливаемости должна обеспечивать требуемый комплекс механических свойств.

Ориентировочные значения критических диаметров и механических свойств после закалки и высокого отпуска некоторых улучшаемых сталей приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Механические свойства и критические диаметры для некоторых улучшаемых сталей[2]

Марка стали	σ0,2 , Н/мм2	σв , Н/мм2	d, %	ψ, %	KCU, Дж/см2	Твёрдость, НВ	Критический диаметр для 50% М, мм
							в воде	в масле
Сталь 40ХН	540	685	15	45	59	212 – 248	60–112	34 – 76
Сталь 30ХГСА	540	685	15	45	59	223 – 262	60 – 91	34 – 60
Сталь 30ХН2МА	540	685	13	40	56	223 – 262	–	37 – 75

Примечание: свойства приведены после закалки с высоким отпуском.

Из таблицы 2.1 видно, что сталь 40ХН имеет критический диаметр, способный при закалке обеспечить сквозную прокаливаемость для этой полумуфты в масле. Стали 30ХГСА и 30ХН2МА имеют сходные прокаливаемость, прочностные и пластические свойства, ударную вязкость. Материалом для изготовления полумуфты изберем сталь 40ХН, которая наиболее часто применяется для изготовления подобных изделий.

2.2 Характеристика марки стали

Основное назначение стали 40ХН – коленчатые валы, шестерни, оси, шатуны, зубчатые венцы, зубчатые колёса, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие детали машин и механизмов

Химический состав стали 40ХН в приведен в таблице 2.3. [2]

Таблица 2.3 – Химический состав стали 40ХН, % масс.

С	Si	Mn	Cr	Ni	P	S	Cu
					не более
0,36 – 0,44	0,17 – 0,37	0,50 – 0,80	0,45 – 0,85	1,00 – 1,40	0,035	0,035	0,30

Температура критических точек стали 40ХН следующая:

А_с1 =735°С; А_с3 =768°С;

A_r1 =660°C; А_r3 =700°C;

M_н =305°С.