1.3 Розробка маршрутної технології

Для виготовлення даного виробу доцільно використовувати сортовий прокат круглого перерізу. В такому випадку маршрутна технологія може мати такий вигляд:

1. Відрізка заготовки (заготівельна дільниця);

2. Попередня механічна обробка (механічна дільниця);

3. Термічна обробка (термічна дільниця);

4. Кінцева механічна обробка (механічна дільниця).

2. Вибір і розробка технологічного процесу термічної обробки

1.4.1 Вибір і обгрунтування технологічного процесу термічної обробки

Враховуючи вибрану марку сталі (30ХГТ) для отримання необхідних властивостей (твердість поверхні – 58…60 HRC, серцевини – 36…40 HRC) вироби потрібно піддати термічній обробці, яка полягає в цементації (газова), гартуванні і низькому відпуску.

1. Цементацію доцільно здійснювати при 900 - 925 ºС. Цей процес полягає в дифузійному насиченні поверхневого шару вуглецем. Так як цементація газова використовуємо ендогаз з додаванням 10% природного газу або метану. Беручи до уваги те, що вибрана сталь є спадково дрібнозернистою (через наявність Ti), то доцільно здійснити підстужування до температури гартування.

2. Гартування: температура 840 – 860 °С, що на (15…35) °С вище за точку Ас3 [1], охолодження в маслі;

3. Низький відпуск: температура 200ºС, охолодження в маслі.

1.4.2 Розробка технологічних параметрів термічної обробки

Газова цементація для сталі 30ХГТ здійснюється при температурі 925°С в газовому карбюризаторі. Загальна тривалість нагрівання деталей τ_заг при цементації складається з часу нагрівання до заданої температури τ_н і часу витримки при цій температурі τ_в, тобто:

τ_заг= τ_н + τ_в (1)

Для виробів з перерізом до 100 мм тривалість нагрівання τ_ндо температури цементації визначаємо за формулою:

τ_н=k₁k₂W, (2)

де k₁ – коефіцієнт нагрівального середовища, хв./см²;

k₂ – коефіцієнт рівномірності нагрівання;

W – геометричний показник виробу, см.

Для легованих сталей k₁ = 45 хв./см². Враховуючи, що нагрівання під цементацію планується проводити з усіх сторін у шахтній цементаційній печі, то k₂ = 1,4.

Геометричний показник виробу W визначається за формулою:

де D – зовнішній діаметр, см;

d–внутрішній діаметр, см;

l – довжина циліндра, см.

Підставляючи відповідні значення величин у формулу (2), знаходимо тривалість нагрівання τ_н до температури цементації :

τ_н= 45*1,4*0,72 = 45,3 хв

Для цементування час витримки визначаємо за швидкістю насичення на потрібну нам товщину цементованого шару, таким чином :

де товщина цементованого шару, мм;

середня швидкістьцементування, мм/год.

Підставляємо значення у формулу (4):

Отже, загальна тривалість операції цементування τ_заг складе:

τ_заг= 45,3+240=285,3хв =4 год 45хв

Далі йде підстужування до температури гартування (850 °С). Швидкість підстужуванн визначаємо за номограмою Блантера, таким чином вона становить 8 град/с. Тоді можемо знайти тривалість підстужування :

де температура цементації, °С;

температурагартування, °С.

Підставляємо значення у формулу (5):

Час охолодження τ_охпід час гартування можна визначити, якщо знати швидкість охолодження, але остання сама змінюється вході процесу. Швидкість охолодження V_охдля температурного інтервалу від температури гартування до 500 °С з достатньою точністю можна визначити за номограмою Блантера.

За номограмою Блантера швидкість охолодження V_ох в центрі виробу в інтервалі ,,температура гартування – 850 °С ” визначається в залежності від форми (l/D), діаметра D виробу та охолоджувального середовища (в даному випадку – масло):

V_ох = 130°С / с.

У загальному вигляді час охолодження τ_ох під час гартування розрахо­вують за формулою:

де t_гарт – температура нагріву для гартування, °С;

V_ox – швидкість охолодження в середовищі (визначають за номогра­мою Блантера), °С/c.

Отже,

Наступна операція – низький відпуск шестерні трансмісії трактора. Здійснюється при температурі 200 °С в масляній ванні. Тривалість нагрівання плоскої плашки до температур відпуску t_H орієнтовано можна визначити за таблицею [2] з урахуванням температури відпуску (для даного випадку 200 ºС), нагрівального середовища (в електропечі з повітряним середовищем) і геометричного показника деталі W (W=0,72см). Орієнтовно тривалість нагрівання плоскої плашки до температури відпуску t_H становить біля 18 хв.

Тривалість витримки при температурах нижче 300 °С визначають з розрахунку 120 хв + 1 хв на 1мм умовної товщини деталі. Таким чином тривалість витримки для шестерні трансмісії трактора становитиме:

τ_в = 120 + 73=193хв.

Загальну тривалість операцій низького відпуску τ_заг знаходимо за формулою (1):

τ_в = 18+193 = 211хв3год 31хв