Отчет по практике в ОАО «Казанькомпрессормаш»

 

6.5.2 Нагревательные духовые печи, загрузка и выгрузка нагретых заготовок

Нагревательные газовые печи представляют собой металлический каркас, обложенный складкой из огнеупорного кирпича, образующего рабочую камеру печи. Служит для подачи газа дымоотводящих каналов и рабочих окон, для загрузки и выгрузки металла, прикрываемых подъёмными дверцами. Используемое топливо – газ. Для загрузки заготовок в печь используется мостовой кран и кузнечная лопата. Мелкие заготовки забрасываются вручную. Нагретые заготовки из печи выгружают из печи при помощи кузнечной кочерги. Контроль температуры производится прибором пирометром или визуально – по цвету. (см. таблицу 1)

 

6.6 Ковка заготовок, операции ковки

 

Кузнечный молот арочного типа, двухстоечный, трёхтонный, производит 60 ударов в минуту. Составные части молота: фундамент, шабот, подушка, нижний боёк, верхний боёк, баба, фундаментная плита, направляющие, цилиндр, поршень, золотник, рукоятка золотникового механизма, сальник.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

 

а) Ковка заготовок

Процесс изготовления детали состоит из отдельных операций:

- подбор заготовок и подготовка для ковки;

- нагрев металла для ковки;

- придание заготовке необходимых форм и заданных размерах;

б) Инструменты

Основными кузнечными инструментами являются боёк, кувалда, клещи, кузнечная лопата, кочерга, прошивень, кузнечный топор, раскатка, разгонка и др.

в) Операции ковки

Ковка – это процесс горячего деформирования металла с помощью бойков и других инструментов на молоте или прессе, при котором течение металла ограничено только в направлении движения инструмента.

• Осадка – кузнечная операция, с помощью которой, уменьшая высоту заготовки, увеличивают её поперечное сечение.
• Высадка – разновидность осадки. Осаживается только часть длины заготовки и образуется местное утолщение.
• Протяжка – операция, с помощью которой увеличивают длину и уменьшают поперечное сечение заготовки.
• Прошивка – операция, с помощью которой в заготовке получают отверстия.
• Рубка – операция, с помощью которой заготовку разделяют на части.
• Гибка – операция, с помощью которой заготовка принимает изогнутую форму.
• Закручивание – операция, в результате которой происходит поворот одной части заготовки по отношению к другой на заданный угол при неизменном направлении оси заготовки.

 

6.7 Отжиг заготовок после ковки, загрузка и выгрузка заготовок

 

Отжиг заготовок производится в печи с выдвижным подом. Заготовки нагреваются до 900°С. Термическая обработка делается с целью снятия напряжения, возникающего в стали при ковке и охлаждении; с целью выравнивания структуры металла; с целью придания стали такой твёрдости, при которой её легче обработать на станках; с целью улучшения механических свойств стали.

Загрузка и выгрузка печи производится при помощи мостового крана и самозажимных клещей.

 

6.8 Листовая штамповка, оборудование, хранение штампов

 

Рис.2.

 

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированных инструментов – штампов. Листовая штамповка – это метод изготовления плоских и объёмных тонкостенных изделий из листового материала, ленты или полосы с помощью штампов на прессах или без. Может проводиться в холодном состоянии с нагревом. На листовой штамповке производится раскрой листового металла толщиной 0,1-3 мм, а также раскрой резины, картона, фибры, алюминия, меди и т.д. Оборудование: гильотиновые ножницы, пресса (40, 63, 100 и 400 т), приспособления к прессам – штампы, голтовочный барабан. В цехе имеется большое количество штампов, которые хранятся в штаблерах. Штаблер представляет собой металлическую конструкцию со встроенными ячейками. На каждой ячейке расположены согласно списку, а также имеется пульт управления с кнопками “вверх”, “вниз”, “вправо”, “влево”.

 

 

 

7. Термическая обработка

 

Термическая обработка – совокупность операций теплового воздействия на металлы и сплавы с целью изменения их структуры и свойств в нужном направлнении. Основные виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск, старение (искусственное).Тепловое воздействие может сочетаться с химическим (химико-термическая обработка). Разновидности термической обработки – обработка стали холодом, электротермическая обработки (ТВЧ).

 

7.1 Отжиг

 

Отжиг – это вид термической обработки стали, заключающийся в нагреве до определённой температуры, выдержки и медленном охлаждении. Цель – улучшение структуры и обрабатываемости, снятие внутренних напряжений и т.д. В результате отжига металлы и сплавы приобретают структуру, близкую к равновесной.

Отжиг вызывает разупрочнение металлов и сплавов, сопровождающееся повышением пластичности и снятием остаточных напряжений.

 

7.2 Нормализация

 

Нормализация – это вид термической обработки стали, заключающийся в нагреве выше линии GSE (по диаграмме Fe – C), выдержке и охлаждении на воздухе. Цель – придание металлу однородной мелкозернистой структуры для повышения пластичности и ударной вязкости.

При нормализации происходит полная фазовая перекристаллизация; последующее охлаждение на воздухе вызывает превращение аустенита в феррито-цементную смесь, однородную, имеющую мелкозернистое строение. Поэтому нормализацию применяют после литья и ковки – для устранения крупнозернистой структуры.

 

7.3 Закалка

 

Закалка – это процесс термической обработки материалов, заключающийся в нагреве, выдержке и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения (подавления) нежелательных процессов, происходящих при медленном охлаждении. Целью закалки является повышение прочности или получение высокой твёрдости стали за счёт получения неравновесных структур, в основном, мартенсита. Причём эти неравновесные структуры можно получить лишь при очень высоких скоростях охлаждения. Закаленная сталь находится в неравновесном структурном состоянии, не свойственном стали при нормальной температуре 20°С. Структура стали – марсенит – имеет высокую твёрдость. Длительность выдержки при нагреве под закалку зависит от размеров изделий и массы садки (массы загружаемых в печь деталей).

Продолжительность выдержки для легированных сталей по сравнению с углеродистыми выше на 25-40%. После окончания выдержки в печи при температуре закалки сталь охлаждают в различных закалочных средах, обеспечивающих заданную скорость охлаждения.

 

7.3.1 Охлаждающие среды при закалке

Скорость охлаждения оказывает решающее влияние на результаты закалки. При небольшой скорости охлаждения из аустенита образуется перлит. Для получения мартенсита необходима высокая скорость охлаждения. Наибольшую скорость охлаждения имеют углеродистые стали. Чтобы обеспечить такую высокую скорость охлаждения, необходимо прибегать к резкому охлаждению, которое достигается погружением закаливаемых изделий в холодную воду или в воду с добавлением едкого натра.

Наибольшую охлаждающую способность имеет вода, при этом её охлаждающую способность можно регулировать изменением температуры. Скорость отвода теплоты в воде можно увеличить добавлением солей или щелочей; для сталей лучше всего прибегать к добавкам едкого натра, т.к. щелочная среда не вызывает последующей коррозии стальных изделий.

К более мягким охладителям относятся машинное, индустриальное масла и др. (для легированных сталей).

 

7.4 Отпуск металлов

 

Отпуск металлов – это термическая обработка закаленных сплавов (главным образом стали) – нагрев (ниже нижней критической точки), выдержка и охлаждение. Цель – получение требуемых механических свойств (оптимальное сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости), снижение или полное устранение внутренних напряжений, уменьшение хрупкости закалённой стали.

Основные факторы при отпуске: температура нагрева и время выдержки.

Виды отпуска: низкий, средний, высокий.

 

7.4.1. Низкий отпуск

Низкий отпуск осуществляется путём нагрева закалённой стали до 120-250°С. Цель низкого отпуска – уменьшение внутреннего напряжения в закалённой стали без снижения твёрдости (или очень мало снижая твёрдость). В результате низкого отпуска сталь становится менее хрупкой, инструмент после такого отпуска не ломается.

Такому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, цементированные детали, детали шариковых и роликовых подшипников и др.

 

7.4.2 Средний отпуск

Средний отпуск осуществляется путём нагрева закалённой стали до 350-450°С. При таких температурах образуется тростит отпуска, что приводит к заметному снижению твёрдости закалённой стали.

Типичные примеры применения среднего отпуска: пружины и рессоры, ударный штамповый инструмент холодного деформирования.

 

7.4.3 Высокий отпуск

Высокий отпуск осуществляется путём нагрева закалённой стали до 500-650°С. При таких температурах образуется сорбит отпуска. При этом, по сравнению с закалённым состоянием, значительно понижается твёрдость и прочность и одновременно повышается пластичность и ударная вязкость.

Такому отпуску подвергаются валы, оси, шатуны, крепёжные детали, зубчатые колёса и др.

 

7.5 Химико-термическая обработка

 

Химико-термическая обработка металлов – это тепловая обработка металлических изделий в химически активных средах для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоёв металлов. Основные виды: цементация, азотирование и др.

 

 

 

7.5.1 Цементация

Цементация – химико-техническая обработка – диффузионное насыщение поверхности стальных изделий углеродом для повышения твёрдости и износостойкости.

После цементации изделие подвергают закалке на мартенсит с последующим отпуском.

Цементация применяется главным образом для повышения износостойкости трущихся деталей машин: зубчатых колёс, пальцев, толкателей и др., где наряду с высокой твёрдостью поверхности желательно получить вязкую сердцевину, чтобы обеспечить сопротивление деталей динамическим нагрузкам.

Среда, поставляющая углерод к поверхности цементируемых деталей, называется карбюризатором.

Находят применение два способа цементации:

1. цементация в твёрдом карбюризаторе;
2. газовая цементация.

1-й способ: цементация в твёрдом карбюризаторе. В качестве твёрдого карбюризатора используется активированный уголь в зёрнах с добавками активизаторов. Детали, подлежащие цементации, укладываются в стальные ящики попеременно с карбюризатором. По заполнении ящика, он закрывается крышкой, и щели замазывают огнеупорной глиной, чтобы не было свободного выхода газам, образующимся при нагреве.

При нагреве внутри цементационного ящика образуется окись углерода. На поверхности стальных деталей окись углерода диссоциирует с выделением активного атомарного углерода, который адсорбируется поверхностью детали и растворяется в ней.

2-й способ: газовая цементация. Газовая цементация осуществляется нагревом изделий в среде газов, содержащих углерод. В качестве карбюризаторов при газовой цементации применяются природный газ, а также жидкие углеводороды: керосин, синтин, бензол. При использовании жидких углеводородов их подают в рабочее пространство печи каплями. При нагреве углеводороды диссоциируют с выделением активного атомарного углерода, который адсорбируется поверхностью детали и диффундирует в аустенит.

Цементацию обычно проводят при температуре 500-600°С. Для получения высокой твёрдости цементированной поверхности после цементации необходимо провести закалку с отпуском.

 

7.5.2 Азотирование

Азотирование – это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве её в аммиаке. Азотирование очень сильно повышает твёрдость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах, как атмосфера, вода, пар и т.д.

Твёрдость азотированного слоя заметно выше, чем цементированной стали. Азотирование проводят в аммиаке при температуре 500-600°С. При нагреве аммиак диссоциирует с выделением атомарного азота:

 

2NH3 ® 2N + 6H

 

Образовавшийся атомарный азот адсорбируется, а затем диффундирует в поверхность, образуя там твёрдые нитриды железа и нитриды металлов.

Технологический процесс азотирования предусматривает несколько операций:

1. предварительная термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска стали для получения повышенной прочности и вязкости в сердцевине изделия;
2. механическая обработка деталей, а также шлифование, которое придаёт окончательные размеры детали;
3. защита участков, не подлежащих азотированию (нанесение обмазки из жидкого стекла или лужение);
4. азотирование;
5. окончательное шлифование или доводка изделия.

Азотированию подвергают среднеуглеродистые легированные стали. Наибольшее применение находит сталь 38Х2МЮА.

 

7.6 Поверхностная закалка стали

 

Поверхностная закалка стали осуществляется путём индукционного нагрева детали, которая помещается в переменное магнитное поле. Индукционный нагрев происходит вследствие теплового действия тока, индуцируемого в изделии, помещённом в переменное магнитное поле.