4. Технология термического производства

Обеспечение качества и высокой надежности средств труда – конструкции машин и оборудования, достигается применением термоупрочненного материала с повышенным пределом прочности и низким порогом хладноломкости. Для создания термоупрочненного металла применяют термическую обработку заготовок и изделий.

Технологический процесс термической обработки включает несколько стадий: термическую обработку заготовок, механическую и термическую обработку изделий. Эти стадии состоят из общих для всех металлов операций: отжига, нормализации, закалки и отпуска.

Отжиг – операция термической обработки, при которой путем нагрева, выдержки при установленных температурах и последующего медленного охлаждения стали получают устойчивую структуру, свободную от остаточных напряжений. Отжиг включает следующие операции:

1) полный отжиг (нагрев стали до 900-1100 ^оС) или неполный отжиг (нагрев стали до 760-770 ^оС);

2) выдержка стали в течение времени, достаточного для равномерного прогрева ее по всему сечению до заданных температур и для завершения всех структурных превращений. Законченность структурных превращений при отжиге составляет цель данной операции;

3) медленное охлаждение стали от температур отжига со скоростью от 10 до 100 ^оС в час, в зависимости от марки стали, формы и назначения изделия.

Нормализация – нагрев стали до 800-1180 ^оС, выдержка ее при этой температуре и последующее охлаждение на воздухе. Нормализацию применяют для устранения внутренних напряжений и повышения механических свойств стали. Нормализации подвергают отливки и поковки. В настоящее время нормализация в машиностроении распространена больше, чем отжиг, так как она более производительна и дает лучшие результаты.

Закалка – термическая обработка, состоящая из нагрева до 750-1100 ^оС (в зависимости от сорта стали) и выдержки при данной температуре с последующим быстрым охлаждением. Закалка повышает прочность стали, придает ей твердость и износоустойчивость. Режимы закалки определяются скоростью и температурой нагрева, длительностью выдержки при этой температуре и особенно скоростью охлаждения.

Отпуск – операция термической обработки, состоящая из нагрева закаленной стали до температуры ниже 750 ^оС, выдержки при этой температуре, последующего медленного или быстрого охлаждения. Цель отпуска – устранить или уменьшить напряжение в стали, повысить вязкость и понизить твердость. Отпуск является заключительной операцией термической обработки, и правильное выполнение ее в значительной степени определяют качество готовой закаленной стали. В зависимости от температуры нагрева различают:

– низкий отпуск, который характеризуется нагревом до 150-200 ^оС, выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Такой отпуск применяют для режущего инструмента и изделий, которым необходима высокая твердость.

– средний отпуск производят при 300-500 ^оС. Твердость стали заметно понижается, а вязкость увеличивается. Средний отпуск применяют для пружин, рессор, а также инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при средней твердости.

– высокий отпуск происходит при температуре 500-600 ^оС. Его основное назначение – получить наибольшую вязкость при достаточных пределах прочности и упругости. Применяют этот вид отпуска для изделий, подвергающихся действию высоких напряжений, особенно при ударной нагрузке.

Процессы термической обработки заготовок и изделий могут выполняться в отдельном термическом цехе, на самостоятельном участке основного или вспомогательного цеха или в общем производственном потоке по изготовлению изделий.

Производственный процесс термической обработки характеризуется следующими особенностями:

1) число операций в процессе сравнительно невелико (в среднем 3-5, иногда до 10-12);

2) каждая операция с точки зрения структуры и организации является несложной;

3) состав и последовательность операций для отдельных групп изделий одинаковы.

При технологической специализации к основным участкам термического цеха относятся участки непосредственной термической обработки (цементация, азотирования, закалки, отпуска, отжига и т.п.), участки для очистки, правки изделий и электролизные участки.

На предметных участках оборудование располагается либо по ходу технологического процесса, для чего за каждым участком должны быть закреплены предметы труда с одинаковым или однородным технологическим процессом, либо по однотипным группам. Небольшое число и однородность технологических операций способствует широкому применению в термических цехах поточных линий.

Выравнивания времени обработки одного изделия по операциям в случае применения печей периодического действия можно достичь следующим образом:

1) изменением числа изделий одновременно загружаемых в печь;

2) изменением способа укладки деталей, что приводит к изменению продолжительности их нагрева;

3) перемешиванием мелких изделий простой формы.

В печах непрерывного действия выравнивание по времени обработки одного изделия можно достичь изменением расстояния между двумя смежными приспособлениями в печи и числа изделий в одном приспособлении.

Контрольные вопросы