12.3 Химико-термическая обработка стали.

ХТО сводится к диффузному насыщению поверхностного слоя неметаллами (С, N, Si, B и др.) и металлами (Cr, Al и др) в процессе выдержки при определенной температуре в активной жидкой или газовой среде. ХТО применяют для упрочнения деталей машин. Большинство деталей машин работают в условиях, когда наибольшие напряжения возникают в поверхностном слое. ХТО повышает твердость, износостойкость, кавитац. и коррозионную стойкость и увеличивает надежность и долговечность машин.

Цементация.

Цементацией (науглероживанием) называется химико-термическая обработка, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде – карбюризаторе.

Цементацию проводят при t = 930-950⁰С. Окончательные свойства цементированные изделия приобретают при закалке и низком отпуске. Те участки, которые не требуют цементации защищают путем нанесения слоя Cu 20-40 мкм.Азотирование.

Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом. Азотирование очень сильно повышает твердость поверхностного слоя, его износостойкость, предел выносливости и сопротивление коррозии в таких средах как атмосфера, вода, пар и др. Твердость азотируемого слоя заметно выше чем твердость цементируемого. Она сохраняется до 450-500⁰С. Твердость цементируемого слоя сохраняется до 200-225⁰С. Азотирование ведут в диссоциированном аммиаке NH₃ (25-60%).Цианирование.

Цианированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при t = 820-950⁰С в расплавленных солях, содержащих группу NaCN. В этом процессе температура 820-860⁰С. Недостатком цианирования является высокая стоимость, ядовитость цианистых солей.

Борирование.

Борированием называют химико-термическую обработку, заключающуюся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде. Борирование чаще выполняют при электролизе расплавленной буры (Na₂B₄O₇). Изделие служит катодом. Температура насыщения 930-950⁰С, выдержка 2-6 часов. Борирование применяют для повышения износостойкости втулок нефтяных насосов, штампов, деталей прессформ и машин для литья под давлением. Стойкость деталей после борирования выше в 10 раз.

Силицирование.

Насыщение поверхности стали Si называется силицированием. Силицирование придает стали повышенную коррозионную стойкость в морской воде, азотной, серной и соляной кислотах и несколько увеличивает стойкость против износа.

Салицирование применяют для деталей, используемых в оборудовании химической, бумажной и нефтяной промышленности (валики насосов, трубопроводы, крепеж и т.д.).

Тема 24. Технология механической обработки металлов.

Общая характеристика механической обработки ее роль в машиностроении, виды механической обработки. Износ и стойкость режущего инструмента. Современные технологии при рациональном выборе заготовок и повышении стойкости инструмента.

Сущность процесса механической обработки.

Технологический процесс обработки конструкционных материалов резанием состоит в снятии с заготовки слоя металла (припуска на механическую обработку) режущим инструментом для придания заготовке требуемой точности размеров и качества поверхности.

Главные показатели при механической обработке деталей - точность размеров и шероховатость поверхности. От этих показателей зависит надежность и долговечность машин. Основными технологическими процессами обработки резанием являются: точение, строгание, сверление,

фрезерование и шлифование.

Вследствие различных погрешностей, неизбежно возникающих при любой обработке, детали не могут иметь номинальные размеры. Ограничивая погрешности в определенных пределах, можно обеспечить не только беспригонную сборку, но и функционирование изделия с высокими эксплуатационными показателями. Точность детали по геометрическим параметрам укрупненно характеризуется пятью видами отклонений: размеров, формы, расположения, волнистостью, шероховатостью. Такая классификация облегчает нормирование погрешности и упрощает производственный контроль.

При нормировании точности размеров деталей различают нормальные, действительные и предельные размеры. Разность между предельным и номинальным размером называется допуском. По международной системе допуски обозначаются JT.Допуск является показателем ,характеризующим точность и отражающим затраты на обработку. Чем меньше допуск, тем выше точность, тем более трудоемка обработка заготовки. Относительный уровень точности размеров регламентируется квалитетами. Для размеров от 1 до 10000мм установлено 19 квалитетов точности (JT0,JT1…JT17). Значение допуска возрастает с увеличением номера квалитета. При механической обработке точность изготовления деталей изменяется в диапазоне отJT14доJT5.

Шероховатость поверхности, под которой понимают совокупность неровностей поверхности, оценивают на базовой длине. Для количественной оценки шероховатости установлен комплекс показателей, при определении которых используют единую базу - среднюю линию. Шероховатость задается при разработке изделия и оценивается классом чистоты.

Точение. Процесс резания характеризуется следующими режимами: скоростью резания, подачей, глубиной резания.

,

где V – скорость резания, м\мин, D – диаметр заготовки в мм, n – число оборотов заготовки в минуту.

4. S - подача. Подача – это путь, пройденный режущим инструментом относительно обрабатываемой заготовки за 1 ее оборот.

t- глубина резания. Это толщина срезаемого слоя металла с обрабатываемой поверхности заготовки за 1 проход резца.

- машинное время. Это время, в течение которого происходит снятие с заготовки припуска металла.

4. ,

где L-длина обрабатываемой поверхности в мм, h- припуск на механическую обработку в мм.

4. Процесс точения осуществляется на токарных станках или на станках с числовым программным управлением. Виды обработки металлов резанием различаются между собой конструкцией режущего инструмента и характером движений, совершаемых инструментом. При точении наружных и внутренних поверхностей деталей главным движением является вращение вокруг своей оси детали. Режущий инструмент (резец) перемещается линейно вдоль оси обрабатываемой детали. Материалы, применяемые для изготовления режущего инструмента, должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, теплостойкостью, прочностью, ударной вязкостью. Этими свойствами обладают легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы.

5. Строгание – грубый низкопроизводительный вид обработки резанием с большой толщиной срезаемого слоя металла. Этот метод используется для обработки крупных заготовок с горизонтальными или наклонными плоскостями. Инструментом служат строгальные резцы, которые перемещаются линейно вдоль образующей поверхности. Заготовка при этом неподвижна.

6. Сверление – это процесс формирования сквозных и глухих отверстий, нарезание резьбы, применяемый инструмент – сверла, зенкеры, развертки, метчики и др. Инструмент вращается вдоль своей оси. Для формирования резьбы служат метчики.

7. Фрезерование – высокопроизводительный метод обработки резанием, осуществляемый многолезвийным инструментом, называемым фрезой. Этим методом осуществляют обработку как плоских, так и фасонных поверхностей. Фреза вращается вокруг своей оси, заготовка остается неподвижной. В зависимости от формы и размещения режущих кромок фрезы бывают радиальные, торцевые, дисковые и т.д.

Шлифование – это процесс обработки резанием поверхностей деталей абразивным инструментом. Процесс шлифования характеризуется высокими скоростями резания и малой толщиной снимаемого слоя металла. Шлифование обеспечивает высокую точность и чистоту поверхности. Применяется для обработки закаленных сталей, чугунных отливок, зачистки проката, окончательной обработки деталей. В качестве режущего инструмента применяется шлифовальный круг, состоящий из высокотвердых зерен с режущими кромками (алмазных, корундовых и др.) и полимерной или на основе карбидов связки. Шлифовальные круги являются самозатачивающимся инструментом. В процессе резания выделяется большое количество тепла, поэтому срезаемые частички металла сгорают.