- •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
11.3.7.4. Отпуск инструмента
Режимы отпуска. Выбор режима отпуска режущего инструмента определяется химическим составом стали, из которой он изготовлен, его назначением и требуемой твердостью. Почти весь инструмент из углеродистой и легированной стали подвергают отпуску при низких температурах 150…180 °С с выдержкой 1-2 ч. К этой категории инструментов относятся сверла, развертки, метчики и другой инструмент, твердость которого после отпуска должна быть не менее HRC 61. Круглые плашки из стали ХВСГ или 9ХС должны иметь более низкую твердость — HRC 58…62, поэтому их отпускают при более высокой температуре (180…200 °С).
Отпуск инструмента из быстрорежущей стали должен обеспечить возможно более полное превращение остаточного аустенита, что достигается применением многократного отпуска с охлаждением до 20…40 °С. Температура отпуска, продолжительность и число отпусков определяются химическим составом стали и выбранными условиями проведения этой операции. В промышленности приме-
Таблица 11.87
Автоматизированное оборудование для закалки и отпуска режущего
инструмента в крупносерийном и массовом производстве
Операция |
Характеристика оборудования |
Загрузочно-транспортирующее устройство |
Место эксплуатации оборудования | ||
Наименование |
Тип |
Максимальная производительность, кг/ч | |||
I. Для инструмента из углеродистой стали | |||||
Закалка
Отпуск |
Полуавтоматический агрегат То же |
МФ-557
МФ |
250
210 |
Цепной конвейер
То же |
Завод «Фрезер»
То же |
II. Для инструмента быстрорежущей стали | |||||
Закалка: Крупногабаритного инструмента Инструментов средних размеров
Хвостовой и рабочей части инструмента Трехкратный отпуск по обычным режимам Двухкратный кратковременный отпуск и очистка |
Полуавтоматический закалочный агрегат Полуавтоматический закалочный агрегат универсальный Полуавтоматический закалочный агрегат Полуавтоматический агрегат То же |
ТА-30
ТА-28
Т-1
ТА-08
Т-2 |
250
300
1200 шт/ч (сверло Ø12 мм) 375
1200 шт/ч (сверло Ø12мм) |
Автооператор
То же
Рычажные перебросы Автооператор
Рычажные перебросы и цепные конвейеры |
Томский инструментальный завод Белгородский завод фрез
Вильнюсский завод сверел Московский инструментальный завод Вильнюсский завод сверел |
няют два вида отпуска инструмента из быстрорежущих сталей — обычный отпуск при 550…570 °С с выдержками по 1 ч и так называемый кратковременный двух-трехкратный отпуск при 580…620 °С с выдержками каждый раз по 30…10 мин. Режимы отпуска инструмента из различных быстрорежущих сталей приведены в табл. 11.88.
Оборудование для отпуска. В единичном и мелкосерийном производстве отпуск инструмента из углеродистых и низколегированных сталей производят в масляных, электровоздушных и соляных ваннах, инструмента из быстрорежущих сталей — главным образом в соляных ваннах и реже в электровоздушных печах вертикального типа, снабженных вентилятором для перемешивания воздуха и поддержания одинаковой температуры во всем рабочем пространстве печи.
На инструментальных заводах для отпуска инструмента используют стандартные электродные соляные ванны с прямоугольной формой рабочего пространства или же устанавливаемыми в полуавтоматических агрегатах ванны с трубчатыми нагревателями из стали 12Х18Н9Т, которые обладают хорошей стойкостью в расплавах азотнокислых солей (см. табл. 11.87).
Кратковременный отпуск инструмента из быстрорежущих сталей проводят на механизированном оборудовании, оснащенном приборами для автоматического регулирования температур в узких пределах ± 5 °С и специальными механизмами и устройствами для перемещения подвесок с инструментом из ванны в ванну через строго заданные промежутки времени. При этом инструмент должен загружаться в приспособления таким образом, чтобы вся его поверхность свободно омывалась солевым расплавом. При кратковременном отпуске продолжительность пребывания инструмента в отпускной ванне зависит от размера инструмента: время прогрева должно составлять приблизительно 1 мин на 1 см его диаметра или толщины, а выдержка после прогрева должна быть 10…15 мин.
Среды для отпуска. Для отпуска режущего инструмента применяются сравнительно простые по составу жидкие среды, обладающие высокой жидкотекучестью, не разъедающие поверхность закаленных изделий и являющиеся при условии строгого соблюдения температурного режима достаточно взрыво- и пожаробезопасными. Составы их приведены в табл. 11.89.
Масло в качестве среды для отпуска применяется редко, так как требуется последующая весьма продолжительная операция обезжиривания; кроме того, оно опасно в пожарном отношении и загрязняет цех. В связи с этим основное применение для отпуска режущего инструмента в настоящее время находят расплавленные соли.
Методы контроля. После отпуска контролируют твердость рабочей и ростовой части инструмента с помощью прибора Роквелла и напильника, тарированного на твердость HRC 61 для инструмента из углеродистой и низколегированной стали и HRC 62…64 для инструмента из быстрорежущей стали. В условиях массового и крупносерийного производства контроль качества отпуска производят выборочно. Качество отпуска многих видов инструмента (сверл, метчиков, плашек и др.) определяют с помощью магнитных анализаторов, позволяющих оценить, например, степень распада остаточного аустенита в быстрорежущей стали. Систематически, выборочно, контролируют также микроструктуру стали после отпуска.
Таблица 11.88
Режимы отпуска инструмента
Марка стали |
Режим отпуска |
Твердость после отпуска HRC (не менее)
| ||
Температура, °C |
Выдержка |
Число отпусков | ||
Быстрорежущие стали | ||||
P18 |
560 580 600 |
1 ч 30 мин 30 мин 10-15мин |
3 2 2 |
62 62 62 |
Р12 |
560 580 600 |
1 ч 30 мин 30 мин 10-15 мин |
3 2 2 |
62 62 62 |
Р9 |
560 580 600 |
1 ч 30 мин 30 мин 10-15мин |
3 2 2 |
62 62 62 |
P6M3 |
560 580 |
l ч 15-20 мин |
2 2 |
62 62 |
Р6М5, Р6М5Ф3 |
560 580 |
1 ч 20 мин |
2-3 |
63 63 |
Р18Ф2 |
570 600 |
1 ч 1 ч |
3 2-3 |
63 62 |
Р12Ф3 |
560 |
1ч |
3 |
63 |
Р14Ф4 |
570 600 600 620 |
1 ч 1 ч 20 мин 10 мин |
3-4 2-3 3 3 |
63 62 63 63 |
Р9Ф5 |
570 600 600 |
1 ч 1 ч 20 мин |
3-4 2-3 2 |
63 62 63 |
Р18К5Ф2 |
570 600 |
1 ч 1 ч |
3 2-3 |
63 62 |
Р12Ф4К5 |
560 |
1 ч |
3 |
64 |
Р10К5Ф5 |
570 600 600 620 |
1 ч 1 ч 20 мин 10 мин |
3-4 2-3 3 3 |
63 62 63 63 |
Р9К5, P9KI0 |
570 600 |
1 ч 1 ч |
3 2-3 |
63 62 |
P6M5К5 |
560 |
1 ч |
2-3 |
63 |
Р8МЭК6С Р9М4К8 Р12МЗФ2К8 |
560 560 560 |
1 ч 1 ч 1 ч |
3-4 2-3 3 |
64 64 64 |
У12Л 9ХС ХВГ ХВСГ Х6БФ 6Х6В3МФС Х12Ф1 Х12М |
140-200 140-200 140-200 140-200 140-200 225-400 140-200 140-200 |
1-2ч 1-2 ч 1-2 ч 1-2ч 2 ч 2 ч 1-2 ч 1-2 ч |
1 1 1 1 1
1 1 |
60-64 60-65 60-64 58-63 61-64 68-60 58-64 58-64
|
Таблица 11.89
Жидкие среды для отпуска режущего инструмента
Состав среды |
Температура, °C | ||
вспышки |
плавления |
рабочая | |
Масло индустриальное И-40А (ГОСТ 20799-75) |
190 |
- |
150 |
Масло цилиндровое тяжелое 52 (ГОСТ 6411-76) |
310 |
- |
250 |
55 % KNO2 + 45% NaNO2 85 % KNO2 + 15% NaOH 100 % KNO2 30 % BaCI2 + 20 % NaCl + 50% CaCl2
|
- - - - |
137 226 337 450 |
150-300 400-560 350-560 500-675 |