Технический проект участка термической обработки контактной пружины из цветного сплава БрБ2

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

  НГТУ им. Р. Е. Алексеева

Кафедра « Материаловедение, технологии материала и термическая обработка металлов»

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине «Оборудование и проектирование термических цехов»

Тема «Технический проект участка термической обработки контактной пружины из цветного сплава БрБ2»

 

 

 

 

Выполнил: ст-т гр.09-ТОМ

                                                                                           Лебедева А.А.

Проверил: д.т.н.

Сорокина С.А.

 

 

 

Н.Новгород, 2014г.

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данном курсовом проекте проектируется термический цех на основе данных ОАО «Нител».

Контактная пружина  может быть использована в радиосвязи, радиолокации и радионавигации при конструировании устройств с применением диодов.

Проектируемое отделение термообработки изделий включает в себя участок  нанесения гальванических покрытий  с ПТО и ОТО, последующей механической обработкой и контролем качества.

Главной задачей проекта являются правильно спроектированное термическое отделение, отвечающие всем строительный нормам ,правилам  по технике безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Годовая производственная программа

 

Таблица 1 - Годовая производственная программа

№	Наименование изделий	Габаритные размеры, мм* мм	Марка стали	Вес 1шт.в кг	Годовая программа выпуска		Годовая программа запуска
					шт.	кг	шт.	кг.
1	Пружина	0,3*8	БрБ2	0,00006	1200000	72	1203000	72,18
2	Пружина	0,3*12	БрБ2	0,00008	1200000	96	1203000	96,24
3	Пружина	0,3*14	БрБ2	0,0001	1200000	120	1203000	120,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Требования к изделию

 

К изделию предъявляются следующие требования: высокая прочность и износостойкость, высокие пружинные свойства, хорошие антифрикционные свойства, средняя электропроводность и теплопроводность, очень хорошая деформируемость в закаленном состоянии (ГОСТ 18175-78).

Для пружин, работающих в условиях больших упругих деформаций, повышение прочности и снижение характеристик пластичности поверхностного слоя способствует резкому повышению их выносливости. Полученные в результате наклепа поверхности остаточные напряжения сжатия, складываясь алгебраически с напряжениями от внешней нагрузки, при достаточной интенсивности наклепа обеспечивают изменение суммарного напряженного состояния в сторону преимущественно сжимающих главныхнапряжений. 

Сопротивление усталости сталей зависит от вида напряженного состояния и увеличивается по мере преобладания сжимающих напряжений.  
Повышение прочности поверхностного слоя и влияние остаточных напряжений приводит к увеличению предельных амплитуд напряжений от внешней нагрузки, повышая несущую способность пружин.

 

 

Рисунок 1.Эскиз детали пружина контактная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Обоснование выбора марки  материала

 

Бериллиевая бронза БрБ2 имеет все требуемые от пружины свойства, такие как: временное сопротивление разрыву, σвМпа ≥ 1080, твердость НВ (HV) ≥320 (≥320),  высокая электропроводность, высокая теплопроводность, высокие прочностные и упругие свойства, высокая коррозионная стойкость, отсутствие у материала способности к искрообразованию при ударах и ферро-магнитных свойств. Так же большинство бронз не вызывает затруднений при литье  и прокатке, обработке давлением, механической обработке и т.д. В зависимости от химического состава бронзы делятся на свариваемые и не свариваемые или с затруднениями, БрБ2 хорошо сваривается.

 

Таблица 2 – Химический состав цветного сплава БрБ2 (ГОСТ 493-54)

Марка сплава	Основные компоненты, %			Примеси,% , не более
	Be	Ni	Cu	Al	Fe	Si	Pb	Всего
БрБ2	1,9-2,2	0,2-0,5	остал.	0,15	0,15	0,15	0,005	0,5

 

Таблица 3 – Механические свойства цветного сплава и усталость БрБ2

Состояние	Химический состав			Предел прочности кг*мм	Предел пропорц-ти кг *мм	Модуль упругости кг*мм	Относител. удлинение	Твердость по Роквеллу(шкалы В и g)	Предел усталости при 100 млн.циклов кг*мм
	Ве	Ni	Cu
Закалка с 800°С, отжиг при 275°С 2 ч.	2,25	-	остальное	120	32	13400	5	111(В)	21,8
То же..	2,15	0,31	остальное	122	32,3	13300	6	102(g)	19,7
Закалка 800°С, деформация 40%..	2,25	0,5	остальное	83	27	12100	4	84(g)	19
То же и отжиг при 275°С 2 ч.	2,25	0,5	остальное	136,6	38,6	13000	2	105(g)	25
То же..	2,75	0,5	остальное	120	33	13860	4	108(В)	18,5

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка технологического процесса  термической обработки на проектируемом  участке

 

Технологический процесс пружины марки БрБ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обоснование температур нагрева под операции термообработки

 

4.1.1. Обоснование температур  нагрева для термообработки сплава БрБ2

Критические точки: верхняя критическая точка - 955°С, нижняя критическая точка – 864°С.

По технологии для пружины из сплава БрБ2применяют: полную закалку и старение.

 

1. при полной закалке в результате нагрева довольно быстро происходит растворениеg- фазы и при довольном быстром охлаждении получается структура с малым содержанием g - фазы. Основное назначение закалки - подготовка сплава к старению;
2. ОТК — установление соответствия качества готовых изделий требованиям стандартов или технических условий, выявление возможных дефектов;
3. после проверки качества проволока проходит навивание - придание проволоке конфигурации изделия;
4. механическая обработка: из поставленных проволок нарезают заготовки нужного размера;
5. контроль размера нарезанной заготовки;
6. старение – упрочняющая ТО,  нагрев происходит до 320°С, выдержка 2,5 часа, охлаждение на воздухе. Старение увеличивает прочностные характеристики готового изделия, не повреждая его формы;

7. на данном этапе контроля проверяют соответствие образцов требуемым свойствам, в частности твердость должна быть HV≥320;
8. нанесение покрытия: на изделие наносится покрытие сплавом олово-висмут9-12мкм с подслоем никеля 3-6мкм с подслоем меди 3мкм. Это нужно для повышения твердости и износостойкости поверхности пружины;
9. выходной контроль, его цель — установление соответствия качества готовых изделий требованиям стандартов или технических условий, выявление возможных дефектов. Если все условия выполнены, поставка продукции разрешается.

Для пружин размерами 0.3*12 и 0,3*14 технологические процессы аналогичны предыдущему.

 

2. Расчет времени нагрева для пружины 0,3*8 (мм)

4.2.1.Расчет  нагрева для закалки

 

Массивность тел определяется безразмерным критерием Био
		Bi = (Ае* S)/л, где
	Ае = Ак + Ал
	Ак = 10-15 Вт/(кв.м * К)
	Ал =0,03 Спр * (Тп/100)^3
		Со
	Спр =	[1/ем] + [Fм/Fп (1/еп - 1)]					Fп =	0,32	м^2
	Со = 5,7 Вт/ кв.м *К^4						Fм =	0,009	м^2
	еп  =	0,9					Тм =	293	К
	ем  =	0,8
	Ак	Тп,К	Fм	Fп	Fм/Fп	1/еп-1	Спр	Ал	Ае
	12,00	1023,00	0,01	0,32	0,03	0,11	4,55	146,09	158,09
	S = k *h						k	h	S
	k = 1,0…2,0		к-тнесиммметричности нагрева				1,50	0,000	0,000
	h - половина прогреваемой толщины  изделия, м
	л для монолитных загрузок берется из справочника =							84
	Ае	S	л	Bi
	158,09	0,00	84,00	0,00
	Так как Bi< 0,25, то при расчете времени нагрева используем формулу
	для теплотехнически тонкого тела.