МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

Кафедра «Інженерне матеріалознавство»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсової роботи з навчальної дисципліни

«Науково-дослідна робота студента»

Тема "Обгрунтування технологічного процесу термічної обробки протяжки"

Виконав: студент групи ПМ-11-1сп

Пушкеля Олексій Павлович

Керівник: Гаврилюк Юрій Миколайович

Кременчук 2011

РЕФЕРАТ

Ця курсова робота налічує 34 сторінки, містить 10 таблиць,

4 малюнка, що включають схеми структур.

Ключовими словами є: ТЕРМІЧНА ОБРОБКА, ВІДПАЛ, ЗАГАРТУВАННЯ, ВІДПУСК, АУСТЕНІТ, МАРТЕНСИТ, ПЕРЛІТ, СОРБІТ, ЛЕГУЮЧІ ЕЛЕМЕНТИ, ЛАЗЕРНЕ ЗМІЦНЕННЯ.

Проведено аналіз умов роботи протяжки, дана характеристика матеріалів, застосованих для заданих деталей. Вибрано матеріал, розроблено технологічний процес термічної обробки, описано контроль якості продукції, складена технологічна карта.

ЗМІСТ

Введення .........................................................................................................6

1. Опис виробу..................................................................................................8

2. Вибір матеріалу............................................................................................9

2.1. Характеристика сталі 9ХС......................................................................14

3. Вибір і обгрунтування режимів термічної обробки................................16

4. Контроль якості продукції.........................................................................23

5. Вибір устаткування....................................................................................25

6. Охорона праці і техніка безпеки...............................................................28

Висновки.........................................................................................................31

Список літератури..........................................................................................32

Додаток А: Маршрутна карта.......................................................................33

ВСТУП

Мікроструктура сталі має декілька складових і є неоднорідною. Отримання потрібної структури входить в завдання термічної обробки. В результаті термообробки при зміні температури нагріву і режиму охолодження виходить необхідна мікроструктура, що призводить до поліпшення фізико-механічних властивостей сплавів.

Термічною (тепловою) обробкою називається сукупність операцій нагріву, витримки і охолодження металів і сплавів з метою зміни їх структури. При цьому досягається значна зміна властивостей при незмінному хімічному складі.

Термічна обробка може бути послаблююча або зміцнююча. Послаблююча - для надання заготівці необхідних технологічних властивостей (наприклад, оброблюва-ність різанням вище, якщо міцність і твердість металу низькі). Зміцнююча - для набуття необхідних експлуатаційних властивостей.

Умови, при яких здійснюється термічна обробка, називаються режимом. До параметрів режиму відносяться: температура і час нагріву, швидкості нагріву і охолодження, час витримки після нагріву.

Нагрівання повинне проводитися так, щоб, з одного боку, забезпечити рівномірне прогрівання деталі, необхідні перетворення структури, гарантувати від отримання тріщин, викривлення і, з іншого боку, забезпечити найбільшу продуктивність нагрівальних пристроїв (печей). Нагрів може бути випрямляємо, ступінчастим, поступовим. Вид нагріву вибирають в залежності від маси деталі, марки сплаву, виду термічної обробки. Режими нагріву визначаються діаграмами стану. Час нагріву також залежить від декількох чинників : від способу нагріву (полум'яна або електрична піч, струми високої частоти і так далі), від маси металу, що нагрівається, і його фізичних властивостей (теплопровідності, теплоємності).

Допустима швидкість нагріву залежить від хімічного складу сплаву, його структури, конфігурації деталей і від інтервалу температур, в якому ведеться нагрів.

Витримка після нагріву до заданої температури повинна забезпечити крізне прогрівання деталей, завершення структурних і фазових перетворень. Тривалість витримки має бути мінімально необхідною (при зайвій витримці починається зростання зерна, сталь обезуглероживается, на поверхні з'являється окалина). Чим вище температура нагріву, тим менше має бути час витримки.

Швидкість охолодження регулюється середовищем, в якому відбувається охолодження. Так, при охолодженні деталей разом з піччю, швидкість охолодження складає 20-30 град/год. Швидкість охолодження у воді понад 300 град/с. При охолодженні на повітрі швидкість охолодження дещо вища, ніж при охолодженні з піччю.

Завдяки таким процесам досягаються підвищення міцності, твердості, зносостійкості і оброблюваності сплаву.

Термічна обробка з урахуванням фазових і структурних перетворень, що відбуваються в металах і сплавах при нагріві і охолодженні, ділиться на власне термічну, хіміко-термічну і термомеханічну обробку.

1. Опис виробу

Протяжка, багатолезовий металорізальний інструмент для обробки крізних отворів і зовнішніх поверхонь деталей на протяжних верстатах. Залежно від форми оброблюваної поверхні розрізняють протяжки: циліндричні, грановані (квадратні, шестигранні та ін.), шліцьові, шпони, зовнішні плоскі, зовнішні фасонні.

У протяжки для внутрішнього протягування зуби, розташовані на різальній частині (що поступово височіють), виконують основну роботу по тому, що зрізає припуск. Калібруюча частина протяжки має від 3 до 8 зубів; перший з них зрізає дуже малий шар металу і надає отвору остаточної форми, інші є запасними (працюють після переточувань протяжки). Протяжка для зовнішнього протягування виготовляються у вигляді прямокутного бруска; мають різальну і калібруючу частини. Окрім різальних, застосовують ті, що вигладжують, які не ріжуть, а вирівнюють і ущільнюють метал; ущільнений шар має високу зносостійкість. Зуби, що вигладжують не мають кутів різання; такі зуби роблять іноді на калібруючій частині різальної протяжки.

За рахунок поступового збільшення діаметральних розмірів зубів відбувається зрізання металу тільки при поступальному русі протяжки відносно деталі. Останні профілюючі зуби протяжки мають різальні кромки, розташовані на поверхні початкового стержня, що і забезпечує формування заданої поверхні деталі. В процесі роботи протяжка нагрівається до 200º С, випробовує розтягуюче навантаження σ_в= 400 МПа і повинна мати HRC = 63-64.

2. Вибір матеріалу

Для виготовлення протяжок застосовують наступні марки сталей :9ХС, У10, Р18, Р12, Р9, Х6ВФ. Наприклад марки сталей : 9ХС, У10, Х6ВФ. Характеристика сталей приведена в таблицях 2.1 - 2.10.

Таблиця 2.1

Хімічний склад сталей

Матеріал	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	Ti	Mo	Al
9ХС	0.85-0.95	1.20-1.60	0.30-0.60	до 0.35	до 0.03	до   0.03	0.95-1.25	до   0.3	до 0.03	до 0.2	-
У10	0.93-1.04	0.17 -0.33	0.17-0.33	до   0.25	до   0.028	до   0.03	1.35- 1.65	до   0.2	-	-	-
Х6ВФ	1.05- 1.15	0.15 - 0.33	0.15 - 0.40	до   0.35	до   0.03	до   0.03	5.50 -6.50	до   0.3	до 0.03	до 0.03	-

Таблиця 2.2

Температури критичних точок

Матеріал	Ac1	Ac3(Acm)	Ar3(Arcm)	Ar1	Мн
9ХС	770	870	-	730	160
У10	730	800	-	700	210
Х6ВФ	815	845	755	625	150

Таблиця 2.3

Механічні властивості при Т=20^o С

Матеріал	в	T	5		KCU	НВ
-	МПа	МПа	%	%	Дж/м²	-
9ХС	790	445	26	54	39	243
У10	-	-	-	-	-	-
Х6ВФ	-	-	-	-	-	-

Таблиця 2.4

Твердість матеріалів 9ХС

Режим термообробки	HRCэ поверхні
Гартування 840-860 С, вода. Відпуск 170-200 С.	63-64

Таблиця 2.5

Твердість матеріалів У10

Режим термообробки	HRCэ поверхні
Гартування 760-780 С, вода. Відпуск 160-200 С.	63-65

Таблиця 2.6

Твердість матеріалів Х6ВФ

Режим термообробки	HRCэ поверхні
Підігрів 650-700 С. Гартування 980-1000 С, масло, луг, селітра. Відпуск 150-170 С, 1,5 год, повітря (режим кінцевої термообробки)	63-64

Технологічні властивості матеріалів

Матеріали У10, Х6ВФ не схильні до відпускної крихкості, тоді як сталь 9ХС схильна до відпускної крихкості. Усі три матеріали не застосовується для зварних конструкцій і не флокеночутливі.

Таблиця 2.7

Прожарювана сталі 9ХС

Відстань від торця, мм / HRC э
5	10	15	20	25		30	40	50	60
63	56	36.5	32	30		28	26	25	24
Термообробка					Крит.діам. в маслі, мм
Гартування					15-50

Таблиця 2.8

Прожарювана сталі У10

Відстань від торця, мм / HRC э
1.5	3		6	9		15	35		48
62-67	46,5-54		38-42,5	35-40		31-35,5	22-27,5		22
Термообробка		Крит.діам. в воде, мм			Крит.діам. в маслі, мм			Крит. твердість, HRCэ
Гартування		15-20			4-6			61
Гартування 800 °С.		20			-			43-66

Таблиця 2.9

Прожарювання сталі Х6ВФ

Термообробка	Крит.діам. в маслі, мм	Крит. твердість, HRCэ
Гартування 1000-1050  °С	80	63-64
Гартування 950 °С.	-	59-61

Таблиця 2.10

Теплостійкість, червоностійкість

Сталь	Температура, °С	Час, год	Твердість, HRCэ
9ХС	150-160	1	63
	240-250	1	59
У10	150-160	1	63
	200-250	1	59
Х6ВФ	150-170	1	63
	480-500	1	59

За умовами роботи протяжки для її виготовлення можливо використовувати марку сталі Х6ВФ, але в економічних відносинах доцільно застосувати сталь 9ХС, оскільки її вартість менша.

Область напівмартенситної зони для сталі У10 складає ≈ 25 HRC, яка не достатня для заданої деталі.

По прожарюванню сталь 9ХС задовольняє заданим розмірам деталі, тому вибираємо цю сталь.