РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит:

ТОЛКАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ, РАСЧЕТ ПЕЧИ, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, ВЫБОР ГОРЕЛОК, ПРОЕКТ ЧАСТКА

Спроектирована топливная толкательная печь для термической обработки кованых поковок массой до 20 кг. В работе производился расчет печи, включающий формирование садки и ее расчет, расчет времени нагрева металла, расчёт теплового баланса печи.

Выполнен сборочный чертеж печи. Спроектирован участок термической обработки кованых заготовок.

ВВЕДЕНИЕ

Кузнечно-штамповочное производство – отрасль машиностроения, производящая различные металлические изделия (от деталей машин до предметов домашнего обихода) ковкой, штамповкой, прессованием. В основе методов кузнечно-штампового производства лежит способность материалов деформироваться, т. е. изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил. Выбор условий, благоприятных для пластического деформирования, производят исходя из основных положений теории обработки металлов давлением. Ценность способов кузнечно-штампового производства заключается в том, что при обработке заготовок давлением их форма изменяется в результате перераспределения металла, а не за счёт удаления его излишка, как при обработке металлов резанием что позволяет резко сократить отходы и одновременно увеличить прочность материала. Поэтому обработка металлов давлением применяется для изготовления наиболее ответственных деталей машин.

Поковкой является заготовка или готовый металлический продукт кузнечно-штампового производства, которое получается в результате ковки или горячей объемной штамповки. Позволяет получить детали практически любой конфигурации. Результатом могут быть такие детали как, шатуны, коленчатые валы, рычаги, зубчатые колеса, лопатки турбин, крепежные детали, шары, ролики и кольца подшипников. Кованые заготовки обладают высокой стойкостью к износу.

Заготовки бывают следующих форм: в виде кольца различного профиля (конической формы, бортовой и др.), круглые (в форме цилиндра, диска, блина), в форме вала (переменного и постоянного сечения), кубы, параллелепипеды, шары и ролики.

Кованые заготовки изготавливаются из легированной, углеродистой, конструкционной, нержавеющей, жаростойкой, инструментальной и других видов сталей.

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ………………………………………	2
РЕФЕРАТ……………………………………………………………………..	3
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………	4
1 ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ………………………...	6
2 ВЫБОР ПЕЧИ………………………………………………………………	7
3 ОПИСАНИЕ ПЕЧИ………………………………………………………...	10
4 РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА…………………………………………..	11
5 РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ НАГРЕВА МЕТАЛЛА…………………………….	14
6 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЕЧИ……………………………………………..	17
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧАСТКА…………………………………………	36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………	37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………	38

1 Технология термической обработки

При выборе оптимальных условий термической обработки изделий необходимо учитывать химический состав стали, сечение деталей, оборудование в котором производится термическая обработка.

В соответствии со справочными данными и ГОСТ 8479-70 для заданных марок стали (35ХМ, 40Х и 40ХМ) и сечения детали, оптимальным будет режим термической обработки, представленный в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Режимы термической обработки низколегированных сталей

Марка стали, ГОСТ	Режим термической обработки
	Операция	Температура,	Охлаждающая среда
40Х, 35ХМ, 40ХМ ГОСТ 8479-70	Закалка	850 … 870	Масло
	Отпуск	600 … 650	Печь или воздух

С хематично режим термической обработки представлен на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 Режим термической обработки

Окончательная термическая обработка поковок производится в газовых толкательных печах на поддонах [1].

2 Выбор печи

На предприятиях массового и крупносерийного производства для термической обработки больших партий деталей и заготовок по однотипным технологическим режимам широко применяются проходные печи непрерывного действия [2].

Для термической обработки кованых заготовок могут быть использованы следующие виды печей:

1. Толкательные печи.

Толкательные печи наиболее широко применяются в термическом производстве в основном в машиностроительных отраслях с массовым и крупносерийным производством, а также на специализированных металлургических заводах типа трубных или метизных. Детали или изделия перемещаются по продольным подовым направляющим с помощью специального внешнего механизма — толкателя, усилие которого передаётся непосредственно деталям или приспособлениям, на которые детали укладываются [2].

Толкательные печи используют для нагрева под закалку, отпуск, отжиг, цементацию, они работают на любом виде топлива. Наиболее распространенными пламенными толкательными печами для термической обработки являются печи с нижними топками, которые размещаются равномерно по всей длине рабочего пространства, благодаря чему температура в печи примерно одинакова. Горелки располагают в шахматном порядке. В печи образуются поперечные кольцевые потоки горячих газов, способствующие быстрому и равномерному нагреву деталей.

Для передвижения деталей в толкательных печах применяются толкатели различных конструкций – винтовые, реечные, фрикционные, рычажные, кулачковые, цепные. По способу привода в движение они делятся на толкатели с гидравлическим (пневматическим) и электрическим приводом [3].

2. Конвейерные печи.

Конвейерные печи имеют такое же широкое применение, как и толкательные, но их производительность ниже. Они используются в основном на машиностроительных предприятиях массового и крупносерийного производства для нагрева под закалку, нормализацию, отпуск и, реже, отжиг сравнительно мелких деталей и заготовок массой от 1 до 20...30 кг. Различают конвейерные печи с горизонтальным, вертикальным и подвесными конвейерами [2].

На металлургических предприятиях применяются конвейерные печи с поперечным перемещением длинных прокатных изделий, например рельсов, для операции противофлокенного отжига [3].

Конструктивной основой является конвейер, состоящий из ленты, ведущего и натяжного барабанов, на которые эта лента натянута. Часто конструкции часть ленты имеет контакт с атмосферой цеха через горизонтальную часть загрузочного окна, что приводит к подсуживанию конвейера.

Длина конвейерных печей ограничивается 10...15 м, так как под воздействием высокой температуры и нагрузки металлические элементы конвейерной ленты подвержены явлению ползучести и их длина увеличивается. Через определённый период времени печь приходится останавливать и укорачивать ленту конвейера, вынимая из неё часть звеньев. Длина рабочей ветви ленты ограничивается резким возрастанием растягивающих её напряжений, что требует увеличения поперечного сечения и массы. При этом возрастает и необходимая мощность привода, и поэтому данные печи становятся неконкурентоспособными по сравнению с другими проходными печами [2].

3. Рольганговые печи.

Существенными преимуществами рольганговых печей являются их универсальность и высокая производительность, достигающая 100 и более т/ч. Наибольшее применение они нашли на металлургических заводах для различных операций термической обработки стального проката и прессованных профилей цветных сплавов. Роликовые печи применяются для нагрева листового металла, рельсов, труб, сортового проката. Движение материала в печах осуществляется с помощью параллельно расположенных в поду вращающихся роликов.

Температурный диапазон применения рольганговых печей достаточно широк, и его верхний предел достигает 1200 °С. В них проводятся нагрев под закалку, нормализацию, практически все виды отжига и отпуска, старение. Лишь для ХТО рольганговые печи практически не применяются из-за воздействия активных КА на материал роликов, приводящего к сокращению их срока службы. Кроме того, в этих печах по условиям работы рольгангового пода нежелательно проводить операции с длительными выдержками или общим (более 2 ч) циклом термической обработки.

Конструкция рольгангового пода накладывает ограничения по минимальной длине поддонов и обрабатываемых прямо на рольганге деталей: они обязательно в любой момент времени должны опираться не менее чем на три ролика.

К недостаткам рольганговых печей можно отнести повышенные потери тепла по статьям «тепловые короткие замыкания» и «с охлаждающей водой». К тому же цапфы роликов, а часто и их оси, при температуре выше 700 °С охлаждаются водой, расход которой из расчёта 0,5...2 м³/ч на один ролик может в больших печах достигать 500 и более м³/ч [2].

Из рассмотренных вариантов конструкций печей оптимальной конструкцией для термообработки заготовок квадратного сечения массой до 20 кг является толкательная печь.