Выбор оборудования для термообработки инструментов из быстрорежущих сталей

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Реферат

По дисциплине «Технологическое оборудование»

Тема: «Выбор оборудования для термообработки инструментов из быстрорежущих сталей»

Выполнил: студент группы 03 ММ

Сибирякова Е. А.

Проверил: Костромин С. В.

Нижний Новгород

2008

Предварительная термическая обработка стали

Предварительная термическая обработка предусма­тривает снижение твердости, улучшение обрабатывае­мости резанием и подготовку стали к последующей тер­мической обработке.

Предварительную термическую обработку проводят в электрической или газовой печи, оснащенной прибо­рами для автоматического регулирования температуры в  пределах  ±10°С. В газовых печах труднее регулировать температуру, они имеют больший перепад температуры по зонам (до 50°С), чем электрические.

Для исправления микроструктуры и снижения твер­дости сварного шва заготовки, уложенные в нагретые до 700°С сборники, подвергают отжигу в печи с предварительной температурой нагрева 800-830°С. Всю садку нагревают до температуры 850-870°С со скоростью не более 100°С/ч, выдерживают при этой температуре 2-4 ч, охлаждают с печью до температуры 550°С со скоростью не более 30°С/ч; дальнейшее охлаждение на воздухе. После отжига при необходимости заготовки подвергают правке.

Для предупреждения обезуглероживания и окалинообразования необходимо применять печи с защитной средой. При отсутствии таких печей отжиг заготовок проводят с засыпкой чугунной стружки (50% новой и 50% отработавшей).

Для предварительной термической обработки выбираем электрическую камерную печь с защитной атмосферой - СНЗ, габариты которой зависят от размеров инструмента.

Окончательная термическая обработка стали

Для уменьшения внутренних напряжений и преду­преждения деформаций необходимо применять ступен­чатый   нагрев   под  закалку.

Первый нагрев при температуре 400-550°С проводят в воздушной среде в обогреваемой открытой шахтной или камерной печи, оснащенной приборами автоматического контроля температуры в пределах  ±15°С. Первый нагрев осуществляется в низкотемпературной камерной электрической печи типа СНО.

Второй нагрев при температуре 850-870°С проводят в соляной электродной ванне типа СВС, оснащенной при­борами автоматического контроля и регулирования тем­пературы в пределах ±10°С. В качестве среды для на­грева используют расплавленную смесь солей, состоящую из 78% ВаС12 и 22% NaCl.

Третий нагрев рекомендуется для крупногабаритного и сложнопрофильного инструмента. Его осуществляют при температуре 1050-1060°С в ванне СВС, содержащей 100% ВаС12. Третий нагрев необходим для исключения из смеси ванны окончательного нагрева хлористого натрия (NaCl) и сокращения времени выдержки при окончательном нагреве, что уменьшает опасность обезуглероживания.

Окончательный нагрев при термической обработке инструмента проводят в электродных соляных ваннах типа СВС, оснащенных приборами автоматического контроля и регулирования температуры в пределах ±5°С.

Типы и характеристики электродных соляных ванн приведены в таблице1.

Таблица 1 - Характеристики электродных соляных ванн

Состав солей для окончательного нагрева приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Состав солей для окончательного нагрева под закалку

После окончательного нагрева инструмент подвергают высокоступенчатой закалке в расплавах солей, указан­ных в таблице 3, с температурой 500-650°С и выдержкой, равной выдержке при окончательном нагреве с после­дующим  охлаждением  на  воздухе.

Таблица 3 - Состав смесей солей для высокотемпературной закалки

Протяжки необходимо закаливать с получе­нием зерна аустенита 11-12-го балла. Протяжки после окончательного нагрева допускается охлаждать в инду­стриальном масле до температуры 200-250°С с дальней­шим охлаждением на воздухе и правкой в горячем состоянии.

После закалки инструмент подвергают трехкратному отпуску по 1 ч. Отпуск проводят для снятия внутренних закалочных напряжений, разложения остаточного аусте­нита, получения высокой вторичной твердости, уменьше­ния хрупкости и повышения вязкости.

Отпуск проводят в соляных электродных ваннах СВС, осна­щенных приборами для автоматического регулирования температуры с точностью ±5°С. В качестве среды используют соль НТ-495 (таблица 3). Отпуск стали проводят при температуре 550-560°С. После каждого отпуска детали охлаждают на воздухе до температуры окружающей среды. Охлаждение в воде или промывка неостывшего инструмента не допускается.

Твердость режущего инструмента после закалки и отпуска должна быть HRCЭ 62-68.

После шлифования и заточки для снятия напряжений и повышения режущей способности инструмента из быстро­режущей стали проводят дополнительный низкотемпературный отпуск в расплаве соли НТ-495 при температуре 450—500°С в течение 1-2 ч с последующим охлаждением в индустриальном масле.

Термическая обработка хвостовой части инструментов

Хвостовую часть сварного инструмента изготовляют в основном из сталей 45 или 40Х с твердостью после тер­мической обработки HRCЭ 30—45, а в некоторых случаях до HRCЭ 55.

Термическую обработку хвостовика осуществляют после закалки и отпуска рабочей части; для мелкоразмер­ного инструмента возможен обратный порядок.

Зона закалки хвостового инструмента должна быть расположена ниже сварного шва на 15 мм. Нагрев при закалке и отпуске хвостовика проводят с применением ТВЧ  или в расплаве солей.

Для нагрева в соляных ваннах применяют расплав солей состава 78% ВаС12 + 22% NaCl. Температура на­грева составляет 840-860°С. Продолжительность на­грева выбирают в зависимости от размера хвостовой части.

Охлаждение осуществляют в 5%-ном NaOH (ГОСТ 2263-79) или 5%-ном NaCl. Время охлаждения зависит от диаметра хвостовика и требуемой твердости.

Для проведения закалки и отпуска хвостовой части сварного инструмента выбираем нагрев ТВЧ. Он является более высокопроизводительным процессом по сравнению с нагревом в солях. Скорость индукционного нагрева составляет 20-1000°С/с, тогда как скорость нагрева в расплавленных слоях не превышает 10°С/с.

Список литературы

1.       Жигалко, Н.И. Проектирование и производство режущих инструментов/ Н.И. Жигалко, В.В. Кисилев. - Минск: Вышейшая школа, 1975. - 400 с.

2.       Баранчиков, В.И. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, А.В. Жаринов, Н.Д. Юдина и др.; Под общ. ред. В.И. Баранчикова. - М.: Машиностроение, 1990.- 400 с.