Реферат: Технология и оборудования термической обработки в машиностроение

Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах (не стоек в плавиковой, крепких серной и азотной кислотах), благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов. При нагреве выше 500°С становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся и ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

-сочетание высокой прочности( МПа)с хорошей пластичностью ;

-малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

- хорошая жаропрочность, до 600…700°С;

- высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

Однородные титановые сплавы, не подверженные старению, используют в криогенных установках до гелиевых температур [1].

3.3 Магний и его сплавы

Магний – очень легкий металл, его плотность – 1,74 г/см³. Температура плавления – 650°С. Магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку. Очень активен химически, вплоть до самовозгорания на воздухе. Механические свойства технически чистого магния (Мг1): предел прочности – 190 МПа, относительное удлинение – 18 %, модуль упругости – 4500 МПа. Основными магниевыми сплавами являются сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем, цирконием. Сплавы делятся на деформируемые и литейные. Сплавы упрочняются после закалки и искусственного старения. Закалку проводят от температуры 380…420°С, старение при температуре 260…300°С в течение 10…24 часов. Особенностью является длительная выдержка под закалку – 4…24 часа [5].

3.4 Медь и ее сплавы

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см³, температура плавления 1083°С. Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu). Механические свойства меди относительно низкие: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди. Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами [5].

4. Оборудование для термической обработки

К основному оборудованию для термиче­ской обработки относятся печи, нагрева­тельные установки и охлаждающие устрой­ства. По источнику теплоты печи подразде­ляют на электрические и топливные (газовые и редко — мазутные).

Для того чтобы избежать окисления и обез­углероживания стальных деталей при нагре­ве, рабочее пространство современных тер­мических печей заполняют специальными защитными газовыми средами или нагрева­тельную камеру вакуумируют. Для повыше­ния производительности при термической обработке мелких деталей машин и прибо­ров применяют скоростной нагрев, т. е. за­гружают их в окончательно нагретую печь. Возникающие при нагреве временные теп­ловые напряжения не вызывают образования трещин и короблений. Однако скоростной нагрев опасен для крупных деталей (про­катных валков, валов и корпусных деталей), поэтому нагрев таких деталей производят медленно (вместе с печью) или ступенчато. Иногда быстрый нагрев производят в печах-ваннах с расплавленной солью (сверла, мет­чики и другие мелкие инструменты). На ма­шиностроительных заводах для термической обработки применяют механизированные пе­чи (рис. 7) и автоматизированные агрегаты [4].

Рис. 7. Механизированная электропечь:

1 — нагревательная камера; 2 — закалочная камера; 3 — подъемный столик; 4 — вентилятор; 5 — нагрева­тели; 6 — цепной механизм для передвижения поддона с деталями

Механизированная электропечь предназна­чена для закалки штампов или мелких дета­лей, укладываемых на поддон. Нагреватель­ную и закалочную камеру можно заполнять защитной атмосферой, предохраняющей за­каливаемые детали от окисления и обезугле­роживания. С помощью цепного механизма 6 поддон с деталями по направляющим ро­ликам перемещают в нагревательную камеру 1. После нагревания и выдержки тем же цепным механизмом поддон перемещают в закалочную камеру 2 и вместе со столиком 3 погружают в закалочную жидкость (масло или воду). После охлаждения столик подни­мается пневмомеханизмом, и поддон выгру­жается из печи. Детали нагреваются в ре­зультате излучения электронагревателей 5 и конвективного теплообмена. Вентиляторы 4, установленные в нагревательной камере и в закалочном баке, предназначены для ин­тенсификации теплообмена и равномерного нагрева и охлаждения деталей.

В механизированных и автоматизиро­ванных агрегатах проводят весь цикл термической обработки деталей, например, закалку и отпуск. Такие агрегаты состоят из механи­зированных нагревательных печей и зака­лочных баков, моечных машин и транс­портных устройств конвейерного типа. Поверхностный нагрев деталей производят тогда, когда в результате поверхностной за­калки требуется получить высокую твер­дость наружных слоев при сохранении мяг­кой сердцевины. Чаще всего закаливают наружный слой трущихся деталей машин. Наиболее совершенным способом поверх­ностной закалки является закалка в спе­циальных установках с нагревом токами вы­сокой частоты ТВЧ. Этот способ нагрева очень производителен, может быть пол­ностью автоматизирован и позволяет полу­чать при крупносерийном производстве ста­бильное высокое качество закаливаемых из­делий при минимальном их короблении и окислении поверхности. Известно, что с увеличением частоты тока возрастает скин-эффект; плотность тока в наружных слоях проводника оказывается во много раз большей, чем в сердцевине. В результате почти вся тепловая энергия

выделяется в поверхностном слое и вызывает его разогрев. Нагрев деталей ТВЧ осуществляется ин­дуктором. Если деталь имеет небольшую длину (высоту), то вся ее поверхность может быть одновременно нагрета до температуры закалки. Если же деталь длинная (рис. 8), нагрев происходит последовательно путем перемещения изделия относительно индукто­ра с рассчитанной скоростью [4].

Рис. 8. Расположение индуктора, закали­ваемой цилиндрической детали и спрейера при закалке с нагревом ТВЧ:

I — деталь; 2 — индуктор; 3 — спрейер

Охлаждение при закалке с нагревом ТВЧ обычно осуществляется водой, подающейся через спрейер трубку с отверстиями для разбрызгивания воды, изогнутую в кольцо и расположенную относительно детали ана­логично индуктору. Нагретый в индукторе участок детали или все изделие, переме­щаясь, попадает в спрейер, где и охлаждает­ся. Преимущество поверхностной закалки де­талей, так же как и большинства способов упрочнения поверхности (химико-термиче­ской обработки, поверхностного наклепа об­катки), состоит также в том, что в поверх­ностных слоях деталей возникают значи­тельные сжимающие напряжения. В последнее время для термической обра­ботки некоторых деталей применяют источ­ники высококонцентрированной энергии (электронные и лазерные лучи).

Использование импульсных электронных пучков и лазерных лучей для локального на­грева поверхности деталей позволяет вести поверхностную закалку рабочих кромок ин­струментов и сильно изнашивающихся обла­стей корпусных деталей. Иногда тонкий по­верхностный слой доводят до оплавления и в результате быстрого охлаждения полу­чают мелкозернистую или аморфную струк­туру.

При закалке с использованием источников высококонцентрированной энергии не тре­буются охлаждающие среды, так как локаль­но нагретые поверхностные слои очень бы­стро остывают в результате отвода теплоты в холодную массу детали. В качестве источ­ников энергии используют ускорители элект­ронов и непрерывные газовые и импульсные лазеры [4].

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные виды термических обработок, различных материалов, и оборудования применяемое в производстве.

Непрерывное улучшение качества, повышение производительно­сти, надежности и долговечности машин в значительной степени оп­ределяется прогрессом технологии, важнейшим этапом которой яв­ляетс