- •Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов и изделий
 - •Введение
 - •1. Классификация оборудования термических цехов
 - •2. Основное оборудование для нагрева материалов и изделий
 - •2.1. Индексация печей
 - •2.2. Камерные печи
 - •2.7. Оборудование для поверхностного нагрева
 - •2.8. Механизированные печи, автоматические линии и установки для термической и химико-термической обработки
 - •2.9. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
 - •2.10. Материалы для нагревателей электрических печей
 - •3. Основное оборудование для охлаждения материалов и изделий
 - •3.1. Индексация оборудования для охлаждения
 - •3.2. Немеханизированные закалочные баки
 - •3.3. Механизированные закалочные баки
 - •3.4. Закалочные прессы и машины
 - •4. Дополнительное оборудование
 - •Оборудование для правки
 - •Оборудование для очистки
 - •Травильные установки
 - •Моечные машины, ультразвуковая очистка
 - •Дробеструйные аппараты
 - •4.3. Оборудование для правки
 - •4.4. Оборудование для очистки
 - •5. Вспомогательное оборудование
 - •5.1. Классификация вспомогательного оборудования
 - •5.2. Оборудование для получения контролируемых атмосфер
 - •5.3. Средства механизации (подъемно-транспортное оборудование)
 - •6. Средства и системы автоматизации технологических процессов термической обработки деталей
 - •6.1. Задачи автоматизации
 - •6.2. Развитие средств автоматизации
 - •6.3. Устройства для измерения температуры
 - •6.4. Автоматические управляющие устройства в термических цехах
 - •6.5. Управляющие электронно-вычислительные машины в термических цехах
 - •7. Проектирование производства технологических процессов термической обработки
 - •7.1. Этапы проектирования, основные положения, принципы и задачи проектирования Классификация термических цехов
 - •Задачи проектирования
 - •Стадии проектирования
 - •7.2. Проектно - нормативная документация
 - •7.3. Понятие о единой системе технологической подготовки производства
 - •2. Выбор и расчет потребного количества оборудования.
 - •7.4. Автоматизация проектных работ
 - •8. Рекомендации по выбору режимов термической обработки заготовок из сталей различных групп и назначений
 - •8.1. Машиностроительные стали
 - •8.1.1. Форма и характерные размеры изделий
 - •8.1.2. Вид режима предварительной термообработки (отжига)
 - •8.1.3. Выбор режима отжига
 - •10. Рекомендации к термообработке инструментальных сталей, в том числе и быстрорежущих
 - •11. Технология термической обработки деталей машин и инструментов
 - •11.1. Общие положения проведения термической обработки
 - •11.1.1. Физические основы нагрева и охлаждения стали
 - •11.1.2. Характеристика процессов термической обработки стальных деталей и инструментов
 - •11.1.3. Закалочные среды
 - •11.1.4. Отпуск стальных изделий
 - •Низкотемпературная обработка
 - •Старение
 - •11.1.5. Процессы химико-термической обработки
 - •11.1.5.1. Цементация
 - •11.1.5.2. Азотирование
 - •11.1.5.3. Цианирование
 - •11.2. Принципиальные основы определения длительности термической обработки
 - •11.2.1. Влияние технологических факторов на режимы
 - •Нагрева деталей
 - •Нагрев деталей в печи с постоянной температурой
 - •11.2.2. Температурные напряжения и допускаемая скорость нагрева
 - •11.2.3. Длительность процесса при химико-термической обработке
 - •11.3. Расчетное определение параметров нагрева металла в печах
 - •11.3.1. Тонкие и массивные тела
 - •11.3.2. Расчет времени нагрева и охлаждения в среде с постоянной температурой
 - •11.3.3. Расчет нагрева и охлаждения в среде с постоянной температурой по вспомогательным графикам
 - •11.3.4. Расчет времени выдержки для выравнивания температуры
 - •11.3.5. Определение расчетных сечений для назначения времени выдержки при нагреве и охлаждении в процессе закалки, нормализации и отпуска. Типовые режимы термической обработки поковок
 - •11.3.6. Термическая обработка крупных деталей энергоагрегатов
 - •11.3.7. Технология термической обработки режущего инструмента
 - •11.3.7.1. Стали, применяемые для режущего инструмента
 - •11.3.7.2.Предварительная термическая обработка заготовок режущего инструмента
 - •11.3.7.3. Закалка инструмента
 - •11.3.7.4. Отпуск инструмента
 - •11.4. Практические рекомендации при проведении термической обработки
 - •11.4.1 Анализ элементов технологии термической обработки
 - •11.4.1.1. Элементы технологии термической обработки
 - •11.4.1.2. Скорость нагрева
 - •11.4.1.3. Длительность нагрева и охлаждения
 - •11.4.1.4.Некоторые практические рекомендации по назначению длительности времени выдержки
 - •11.4.2. Технологические среды. Назначение и классификация технологических сред
 - •11.4.2.1.Факторы, определяющие эффективность сред
 - •11.4.2.2. Характер теплообменных процессов
 - •11.4.2.3. Регулирование состава и количества среды
 - •Приложение №1
 - •2. Рекомендации по проведению основной термической обработки
 - •3. Технология термической обработки.
 - •Оборудование и автоматизация процессов тепловой обработки материалов и изделий
 - •2 Часть
 - •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
 
4.3. Оборудование для правки
Детали после термической обработки правят на ручных, механических и гидравлических прессах. Детали небольшого диаметра (5…10 мм) правят на ручных реечных прессах с рабочим давлением 1…5 тс (рис. 4.2, а). Более крупные детали диаметром 10…30 мм правят на ручных винтовых прессах с рабочим давлением 2…25 тс (рис. 4.2, б).
Более широкое применение получили гидравлические правильные прессы (рис. 4.2, в). Для правки деталей диаметром до 30 мм применяют прессы мощностью до 8 тс, для деталей диаметром 50…70 мм - прессы до 35 тс.
При работе на правильных прессах каждый пресс должен иметь металлическое ограждение из сетки на случай вылета частей деталей при их разрушении.
Правку продольных короблений профилей, прутков и листов производят на гидравлических правильно-растяжных машинах.

Рис. 4.2. Правильные прессы:
а) - ручной реечный, б) - реечный винтовой в) - гидравлический;
1 - станина пресса; 2 - двигатель насоса; 3 - резервуар для масла;
4 - кнопочное управление; 5 - пусковая панель двигателя; 6 – манометр
4.4. Оборудование для очистки
Очистка деталей от окалины и ржавчины производится в травильных ваннах или дробеструйных аппаратах. При обращении с кислотами (травление) рабочий должен знать, что всегда при составлении раствора кислоту льют в воду. Лить воду в кислоту нельзя, так как может получиться выбрасывание кислоты. Рабочий должен работать в спецодежде: в защитных очках или масках, в резиновых перчатках, фартуке и сапогах.
В помещении с травильными ваннами должна быть приточно-вытяжная вентиляция. Загрузка и выгрузка изделий должна осуществляться подъемно-транспортными устройствами.
На рис 4.3. показана травильная машина с подъемным краном для химического травления (в растворах кислот и щелочей).

Рис.4.3. Травильная машина с краном
Плунжер с поршнем 1 соединен с четырьмя балками - хоботами 2, расположенными крестообразно. С помощью плунжера корзины 3 можно поднимать и опускать. При подъеме балки - хоботы могут быть повернуты на 90°. Машина имеет три бака 4. В одном баке находится раствор кислоты, в другом - горячая вода, в третьем - холодная. Под четвертым хоботом находится разгрузочно - погрузочная площадка.
Химическое травление ограничено, т.к. оно вредно влияет на организм человека.
Наиболее часто применяется более прогрессивный способ очистки деталей - электролитическое травление. Он заключается в том, что деталь является одним из электродов (катодом или анодом) в электролите определенного состава.
Составы некоторых травильных ванн и режимы травления приведены в табл. 4.1.
После травления изделия подвергают промывке в холодной или подогретой до 60…70 °С воде. Нейтрализация осуществляется в горячем (90…95 °С) щелочном растворе (известковая ванна или 0,5 %-ный раствор NaOH).
Травильные баки и установки обычно монтируют вне основного цеха в изолированной пристройке, оборудованной мощной приточно-вытяжной вентиляцией для удаления вредных испарений травильных растворов. Если травильную установку располагают в потоке основного цеха, то ее закрывают герметичными колпаками, соединенными с вытяжной вентиляцией.
Таблица 4.1
Составы некоторых травильных ванн и режимы травления сплавов
| 
			 Сплав  | 
			 Операция  | 
			 Состав ванны, %  | 
			 Режим  | |
| 
			 Температура ванны, °С  | 
			 Продолжительность, мин  | |||
| 
			 Углеродистые стали  | 
			 Травление  | 
			 H2SO4  | 
			 40…60  | 
			 30…45  | 
| 
			 Хромоникелевые стали и нихромы  | 
			 Травление  | 
			 HCl - 47, HNO3 - 5 остальное вода  | 
			 40…50  | 
			 30…45  | 
| 
			 Чистое травление  | 
			 HNO3 - 5 остальное вода  | 
			 40…50  | 
			 3…5  | |
| 
			 Высокохромистые стали  | 
			 Травление Чистое  | 
			 HCl - 15…20 остальное вода  | 
			 55…60  | 
			 30…50  | 
| 
			 Травление  | 
			 HNO3 - 5 остальное вода  | 
			 40…50  | 
			 3…5  | |
| 
			 Алюминиевые сплавы  | 
			 Травление  | 
			 NaOH - 10…12 остальное вода  | 
			 50…60  | 
			 0,1…0,3  | 
| 
			 Травление  | 
			 NaOH - 12…18 остальное вода  | 
			 50…60  | 
			 2…7  | |
| 
			 Осветление  | 
			 HNO3 - 10…15 остальное вода  | 
			 20…25  | 
			 1…2  | |
| 
			 Титановые сплавы  | 
			 Травление  | 
			 HNO3 - 30…45 HF - 2 остальное вода  | 
			 25  | 
			 10…20  | 
| 
			 Первое травление  | 
			 NaOH - 80 HNO3 - 20  | 
			 460…480  | 
			 1,5…2  | |
| 
			 Второе травле ние  | 
			 H2SO4 - 18 HNO3 - 5 NaCl - 1,0 остальное вода  | 
			 60…70  | 
			 2…2,5  | |
| 
			 Отбелка  | 
			 HNO3 - 6 остальное вода  | 
			 50  | 
			 2…3  | |
Примечание: ванны для электролитического травления должны быть оборудованы бортовыми отсосами. Работают на постоянном токе и напряжении 6…12 В.
Ультразвуковая очистка металлических деталей основана на явлении кавитации, то есть сильных гидравлических ударов по поверхности очищаемой детали (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Машина для ультразвуковой очистки колец подшипников:
1 - лента транспортера; 2 - ванна; 3 - электромагнитный вибратор; 4 - лампа; 5 - кожух сушильной камеры; 6 - электродвигатель; 7 - цепь приводная; 8 - обшивка станины; 9 - корыто; 10 - натяжная станция
Механическая очистка является простейшим способом удаления окалины вручную проволочными щетками. Однако, это трудоемкий и малопроизводительный способ.
В кузнечных и термических цехах для очистки деталей от окалины применяют пескоструйные и дробеструйные аппараты. Работа на пескоструйных аппаратах является вредной и этот очистки рекомендуется заменять другими, например, гидропескоструйной очисткой.
В дробеструйных аппаратах используют чугунную дробь  0,5…2 мм, которую на поверхность детали подают сжатым воздухом давлением 5…6 ат (49…59 н/см2). Дробеструйные установки должны размещаться в отдельном помещении или иметь ограждение. В помещении должна быть сильная приточно-вытяжная вентиляция. Рабочий должен строго соблюдать правила обслуживания дробеструйных аппаратов.
Моечные машины применяют для очистки деталей от солей, масла, грязи. В индивидуальном и мелкосерийном производстве применяют моечные машины, в крупносерийном и массовом производстве - конвейерные. Для промывки применяют горячий (70…90 °С) водный раствор щелочи с содержанием 3…10% каустической или кальценированной соды или 3 %-ный раствор NaOH. Заводы выпускают моечные машины различных типов по 4…5 типоразмерам: барабанные со шнековым устройством; одно- и двухсекционные типа ММК; рольганговые типа ММР; с подвесным конвейером типа ММЕ.
Конвейерная моечная машина ММК показана на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Конвейерная моечная машины типа ММК
Она состоит из водонепроницаемого кожуха 2, внутри которого движется конвейер 1 с отверстиями для стока раствора, бачка 7, фильтра 6 и насоса 5. После промывки раствор фильтруется и снова подается к брызгательным трубкам 3. Подогрев раствора осуществляется паром в змеевике или трубчатыми нагревателями. Конвейер приводится в движение от ведущего барабана 4. Производительность машины ММК от 160 до 640 кг/ч.
При работе на моечных машинах в целях безопасности следует помнить, что температура раствора в моечных машинах достигает 90 °С.
