Особенности развития машиностроительных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Основные этапы развития термической обработки

1.1 Значение химико-термической обработки для машиностроения

2. Краткие сведения из теории химико-термической обработки

2.1 Основные стадии химико-термической обработки и их значение

3. Газовое азотирование

3.1 Традиционные методы газового азотирования

3.2 Свойства азотированного слоя

3.3 Износостойкость азотированных сталей

3.4 Достоинства и недостатки азотирования

4. Разработка оптимальной технологии азотирования выбранной детали автомобиля

4.1 Обоснование выбранной детали для газового азотирования

4.2 Определение общей продолжительности газового азотирования выбранной детали

4.3 Разработка оснастки для газового азотирования

1. Основные этапы развития термической обработки

Человек использует термическую обработка металлов с древнейших времён. Ещё в эпоху неолита, применяя холодную ковку самородных золота и меди, первобытный человек столкнулся с явлением наклёпа, которое затрудняло изготовление изделий с тонкими лезвиями и острыми наконечниками, и для восстановления пластичности кузнец должен был нагревать холоднокованую медь в очаге. Наиболее ранние свидетельства о применении смягчающего отжига наклёпанного металла относятся к концу 5-го тысячелетия до н. э. Такой отжиг по времени появления был первой операцией термической обработки металлов. При изготовлении оружия и орудий труда из железа, полученного с использованием сыродутного процесса, кузнец нагревал железную заготовку для горячей ковки в древесноугольном горне. При этом железо науглероживалось, то есть происходила цементация -- одна из разновидностей химико-термической обработки. Охлаждая кованое изделие из науглероженного железа в воде, кузнец обнаружил резкое повышение его твёрдости и улучшение др. свойств. Закалка в воде науглероженного железа применялась с конца 2 -- начала 1-го тысячелетия до н. э. В «Одиссее» Гомера (8--7 вв. до н. э.) есть такие строки: «Как погружает кузнец раскалённый топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо -- крепче железо бывает, в огне и воде закаляясь». В 5 в. до н. э. этруски закаливали в воде зеркала из высокооловянной бронзы (скорее всего для улучшения блеска при полировке). Цементацию железа в древесном угле или органическом веществе, закалку и отпуск стали широко применяли в средние века в производстве ножей, мечей, напильников и др. инструментов. Не зная сущности внутренних превращений в металле, средневековые мастера часто приписывали получение высоких свойств при термической обработке металлов проявлению сверхъестественных сил. До середины 19 в. знания человека о термической обработке металлов представляли собой совокупность рецептов, выработанных на основе многовекового опыта. Потребности развития техники, и в первую очередь развития сталепушечного производства обусловили превращение термической обработки металлов из искусства в науку. В середине 19 в., когда армия стремилась заменить бронзовые и чугунные пушки более мощными стальными, чрезвычайно острой была проблема изготовления орудийных стволов высокой и гарантированной прочности. Несмотря на то что металлурги знали рецепты выплавки и литья стали, орудийные стволы очень часто разрывались без видимых причин. Д. К. Чернов на Обуховском сталелитейном заводе в Петербурге, изучая под микроскопом протравленные шлифы, приготовленные из дул орудий, и наблюдая под лупой строение изломов в месте разрыва, сделал вывод, что сталь тем прочнее, чем мельче её структура. В 1868 Чернов открыл внутренние структурные превращения в охлаждающейся стали, происходящие при определённых температурах. которые он назвал критическими точками а и b. Если сталь нагревать до температур ниже точки а, то её невозможно закалить, а для получения мелкозернистой структуры сталь следует нагревать до температур выше точки b. Открытие Черновым критических точек структурных превращений в стали позволило научно обоснованно выбирать режим термической обработки для получения необходимых свойств стальных изделий. Итогом многочисленных исследований изменений структуры и свойств металлов и сплавов при тепловом воздействии явилась стройная теория термической обработки металлов.

1.1 Значение химико-термической обработки для машиностроения

В современном машиностроении для повышения долговечности ответственных деталей широко используются процессы химико-термической обработки, из которых наибольшее распространение получили цементация и нитроцементация, а так же азотирование В результате применения этих методов упрочнения повышается твердость и износостойкость поверхности детали, возрастает усталостная прочность и увеличивается контактная выносливость. Постоянно ведутся работы по усовершенствованию этих видов химико-термической обработки. Благодаря этому значительно повышается качество и долговечность цементуемых и азотируемых деталей, количество аварийных поломок и других видов преждевременного выхода деталей из строя сокращается.

На машиностроительных заводах, где непосредственно изготовляют и испытывают детали, внедряют новые марки стали и технологические процессы, исследуют вышедшие из строя детали и решают другие практические вопросы, накопилось много данных, позволяющих правильно оценить достоинства и недостатки тех или иных операций цементации и последующей термической обработки и наметить пути дальнейшего развития. Тысячи и десятки тысяч деталей, выпускаемых каждым машиностроительным заводом подвергаются различным операциям химико-термической обработки. Однако все эти процессы обычно длительны. Существенно сократить цикл процесса и создать наиболее рациональную технологию обработки при обеспечении высокого качества выпускаемой продукции невозможно без прочных научных знаний сущности протекающих процессов.

2. Краткие сведения из теории химико-термической обработки

2.1 Основные стадии химико-термической обработки и их значение

Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стаи соответствующим элементом (например, углеродом, азотом, алюминием, хромом и др.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре.

Обычно при химико-термической обработке деталь помещают в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл. В случае газового окружения - наиболее частный случай - при химико-термической обработке происходят три элементарных процесса:

1. Выделение диффундирующего элемента в атомарном состоянии благодаря реакциям, протекающим во внешней среде - диссоциация;

2. Контактирование атомов диффундирующего элемента с поверхностью стального изделия и проникновение (растворение) их в решетку железа - адсорбция происходит на границе газ-металл. Этот процесс возможен только в том случае если диффундирующий элемент способен растворяться в основном металле;

3. Диффузия атомов насыщающего элемента в глубь металла, формирование поверхностного слоя.

Скорость диффузии атомов насыщающего элемента в решетку железа неодинакова. При насыщении углеродом или азотом, образующим с железом твердые растворы внедрения, диффузия протекает быстрее, чем при насыщении металлами, образующими твердые растворы замещения.

Если энергия активации Q для углерода или азота в г-железе составляет 31-32 ккал/(г·атом), то энергия активации для элементов, образующих с железом твердые растворы замещения (Cr, Mo, W, Al и др.), превышает 60 ккал/(г·атом), поэтому при диффузионном насыщении металлами процесс ведут при более высоких температурах и длительно и, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем при насыщении азотом, и особенно углеродом.

Толщина проникновения (диффузия) зависит от температуры и продолжительности насыщения.

Толщина диффузионного слоя x в зависимости от продолжительности процесса ф при данной температуре обычно выражается параболической зависимостью. Следовательно, с течением времени скорость увеличения толщины слоя непрерывно уменьшается. Толщина диффузионного слоя, при прочих равных условиях, тем больше, чем выше концентрация диффундирующего элемента на поверхности металла.

Концентрация диффундирующего элемента на поверхности зависит от активности окружающей среды, обеспечивающий приток атомов этого элемента к поверхности, скорости диффузионных процессов, приводящих к переходу этих атомов в глубь металла, состава обрабатываемого металла, состава и структуры образующихся фаз. Повышение температуры, увеличивает скорость процесса диффузии, поэтому толщина диффузионного слоя, образующегося за данный отрезок времени, сильно возрастает с повышением температуры процесса.

Природа первичных образований, фазовый состав и изменение концентрации по толщине диффузионного слоя могут быть описаны диаграммой состояния: металл растворитель - диффундирующий элемент.

Покажем это на диаграммах состояния железо - диффундирующий элемент (Cr, Al, Si и др.). При температуре t? диффузия протекает в решети б без фазовых превращений. Следовательно, при температуре насыщения существуют только б-твердый раствор и концентрация диффундирующего элемента постепенно уменьшается от максимальной на поверхности до нуля на некоторой глубине. Диффузионный слой по микроструктуре можно определить только из-за несколько большей или иной его травимости. Насыщение при температуре t? сопровождается фазовой перекристаллизацией при температуре диффузии. Диффузия первоначально протекает в г-фазе, а по достижении на поверхности предела растворимости происходит фазовая перекристаллизация г>б. Зародыши б-фазы от поверхности растут по направлению диффузии, образуя характерные столбчатые кристаллиты. На границе раздела двух фаз (г и б) устанавливается перепад концентрации (см. рис. 1), а в микроструктуре (после охлаждения) обнаруживается пограничная диффузионная линия. Существенно, что двухфазные слои (г+б) при температуре диффузии не могут образовываться, а могут возникнуть только в результате превращений во время охлаждения. При насыщении легированной стали при температуре диффузии могут возникнуть многофазные слои.

Рисунок 1 - Схема диаграммы состояния железо-диффундирующий элемента, характеризующего элемент по толщине диффузионного слоя и строение диффузионного слоя

При определении толщины диффузионного слоя, полученного при насыщении железа (стали) металлами и неметаллами обычно указывается не полная толщина слоя с изменением составом, а только толщина до пограничной диффузионной линии между б- и г-фазами (при насыщении металлами) или до определенной твердости (концентрации диффундирующего элемента) - эффективная толщина диффузионного слоя.

3. Газовое азотирование

3.1 Традиционные методы газового азотирования

Азотирование -- это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию.

Среди многих способов упрочняющей химико-термической обработки сталей и сплавов в современном машиностроении одним из наиболее эффективных и перспективных является азотирование. Азотирование используется в различных отраслях промышленности для повышения надежности и долговечности широкой номенклатуры деталей, оборудования и инструмента уже более 60-ти лет [1 - 20]. За это время было разработано большое количество технологических процессов. Широко используются низкотемпературные процессы азотирования (450° - 600°С), поскольку при этом снижается деформация изделий, объем последующих (отделочных) работ, а также расход энергии. Все большее распространение получают гибкие регулируемые процессы газового азотирования.

Существует несколько методов азотирования: газовое азотирование в аммиаке, азотирование в тлеющем разряде (ионное) и азотирование в жидких средах. Процесс азотирование состоит из пяти основных операций:

- предварительной термической обработки заготовки - для получения необходимой прочности и вязкости сердцевины изделия (эта операция включает в себя закалку и высокий отпуск). Во избежание коробления деталей температура отпуска должна быть на 20-400С выше температуры азотирования);

- механической обработки деталей для получения требуемых формы и размера;

- защиты участков, не подлежащих азотированию (нанесение слоя олова электролитическим методом);

- азотирования;

- доводки изделия.

Способ азотирования выбирается в соответствии с требованиями к данной детали.

Выбор режима газового азотирования определяется требованиями к толщине и твердости слоя. Для получения слоя высокой твердости и большой толщины необходимо применять двухступенчатый режим: 1) 500-520?С; 2) 540-560?С.

Ионное азотирование проводится в разряженной азотосодержащей среде в тлеющем разряде, возбуждаемом на поверхности детали (катоде), а анодом служит контейнер установки. При этом ионы газа бомбардируют поверхность детали и нагревают ее до температуры насыщения. Процесс азотирования проводится в два этапа:

1 - очистка поверхности детали катодным распылителем в течение 1 часа при напряжении 1100-1400В и давлении 0,1ч0,2мм рт. ст.;

2 - азотирование при температуре 470-580?С, напряжении 400-1100В, в течение 1-24 часов.

Ионное азотирование имеет ряд преимуществ по сравнению с газовым, а именно: сокращается продолжительность обработки; есть возможность регулирования процессом для получения оптимальной структуры азотированного слоя; снижается хрупкость материала; значительно уменьшается деформация изделий в процессе обработки; ионное азотирование экономично и нетоксично.

Жидким азотированием называется ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении стали (чугуна) азотом и углеродом при температуре 360-3800С в расплаве, содержащем цианистые соли. Продолжительность азотирования составляет 0,5-3,0 часа. Глубина карбонитридного слоя не более 15ч20 мкм, а общая толщина диффузионного слоя составляет 0,15-0,5 мм. Отличительной особенностью этого процесса является продувка расплава воздухом (кислородом, реже аммиаком) и проведение процесса в титановых тиглях. Перед азотированием детали обезжириваются, промываются в горячей воде, просушиваются и в разогретом до 350-4500С состоянии загружаются в ванну.

Одной из наиболее распространенных сталей для азотирования является сталь 38Х2МЮА. Из нее делают самые разнообразные детали, в том числе детали машин и технологического оборудования, работающие в условиях износа. Поэтому для повышения ее эксплуатационных свойств используют несколько приемов.

Например, для получения слоя повышенной коррозийной стойкости при азотировании используют смесь аммиака и воздуха. Если требуется хорошая работа детали в условиях коррозионного изнашивания, то применяется высокотемпературное азотирование при температуре 600-1200?С. Широко распространена технология азотирования стали с циклической подачей аммиака. Толщина азотированного слоя при этом достигает 0,55-0,65 мм при сокращении длительности обработки на 15% и расхода аммиака на 40%. Известен способ насыщения стали азотом в порошках, т.е. в гетерогенной среде, в которой при наложении вибраций и соответствующей аэродинамики создаются условия для интенсивного перемешивания частиц. Режим термообработки: температура 550?С, продолжительность 15 часов. Получается азотированный слой толщиной 400ч500 мкм.

Перспективным методом ХТО стали является вакуумное азотирование, требующее в 10 раз меньшее количество аммиака по сравнению с газовым азотированием. Этот процесс рекомендуется для обработки стали с целью повышения предела выносливости.

3.2 Свойства азотированного слоя

Азотирование железа не вызывает значительного повышения твердости. Высокой твердостью обладает лишь г'-фаза и азотистый мартенсит б'. Все легирующие элементы уменьшают толщину азотированного слоя, но резко повышают твердость на поверхности и по сечению диффузионного слоя. Азотистая е-фаза в большинстве случаев имеет пониженную твердость. Высока твердость зоны внутреннего азотирования, составляющей основную часть слоя, связана с образованием азотистого твердого раствора и выделением нитридов легирующих элементов, искажающих решетку матрицы и затрудняющих пластическую деформацию.

Высокая твердость азотированного слоя объясняется также и большой растворимостью азота в феррите, легированном переходными элементами. Растворенный азот приводит к возникновению высоких микронапряжений, релаксация которых ниже порога рекристаллизации затруднена. При последующем охлаждении фиксируется перенасыщенный азотом твердый раствор, склонный к старению. Старение в процессе охлаждения приводит к выделению из твердого раствора легированной г'-фазы и нитридов легирующих элементов, добавочно повышающих твердость. Упрочнение зоны внутреннего азотирования за счет азотированного твердого раствора определяется из формулы:

?утр = 467СN,

CN - максимальная растворимость азота в чистом железе при данной температуре.

Конкретные условия эксплуатации требуют создания диффузионного слоя с развитием тех или иных фазовых и структурных составляющих, которые определяют работоспособность изделий в режиме коррозии, изнашивания, знакопеременных нагрузок и т. д.

Азотирование следует использовать для изделий, испытывающих высокие циклические нагрузки при умеренных контактных напряжениях, в условиях трения-скольжения или абразивного износа. Азотирование повышает сопротивление стали кавитационной эрозии.

3.3 Износостойкость азотированных сталей

Износостойкость - это сопротивление разрушению материала поверхностных слоев, вступающих в контактное взаимодействие при относительном перемещении двух тел под нагрузкой. Износостойкость является структурно-чувствительной характеристикой, она во многом определяет долговечность трущегося сопротивления [2, 3].

Распространена точка зрения, что чем выше твердость, тем выше износостойкость. Поэтому часто для улучшения триботехнических характеристик исследователи идут по пути повышения поверхностной твердости, что достигается азотированием. Однако, если в зоне контакта реализуются не только деформационные процессы, но и физико-химические (в частности, имеющие диффузионную природу), прямая зависимость износостойкости от твердости нарушается. Это обстоятельство особенно важно иметь в виду, если проблемы износостойкости решаются технологическими методами направленного изменения свойств поверхностных слоев трущихся деталей.

С увеличением температуры и длительности азотирования несоответствие между твердостью азотированного слоя и износостойкостью возрастает, и, кроме того, оно зависит от состава стали. Например износостойкость стали 12Х13 выше, чем стали 38Х2МЮА, несмотря на меньшую твердость азотированного слоя, а износостойкость сталей 38Х2МЮА и 40Х, азотированных при 620?С, существенно превышает износостойкость этих сталей, азотированных при 560?С.

Азотированные стали являются многофазными материалами со сложной структурой, изменяющейся как в процессе обработки, так и эксплуатации в условиях трения и изнашивания.

На основе экспериментальных данных по твердости и износостойкости сталей перлитного класса 38Х2МЮА и 40Х, а также мартенситного класса 16Х2Н3МФБАЮШ и 25Х5М, отмечается сложная взаимосвязь между твердостью и износостойкостью в зависимости от температуры азотирования. Большая твердость слоя стали 38Х2МЮА, по сравнению со сталью 40Х, соответствует и большей ее износостойкости, что определяется именно структурой диффузионного слоя [3].

В аустенитных же сплавах наблюдается соответствие между твердостью и износостойкостью азотированного слоя в зависимости от температуры азотирования. Следовательно, азотирование по режиму, обеспечивающему получение максимальной твердости диффузионного слоя аустенитных сплавов, позволит создать более износостойкие поверхностные слои.

Результаты проведенных исследований разных сталей и сплавов в настоящее время дают основания полагать, что структура азотированного слоя, отвечающая максимальной твердости и соответствующая максимальной износостойкости, различна. Связь износостойкости с величиной микродеформации кристаллической решетки подтверждена экспериментально для азотированных сталей 38Х2МЮА и 10Х3Г2МЮФТ после различных режимов шлифования и последующего отпуска.

Результаты исследований подтверждают существование представления о ведущей роли пластической деформации в процессе изнашивания. Более высокой износостойкостью обладают стали, способные упрочняться под действием пластической деформации, поскольку доля энергии, затрачиваемой на деформационное упрочнение, составляет 80…90% баланса всех энергетических затрат при изнашивании. Уменьшение микродеформации решетки матрицы должно повышать ее способность пластически деформироваться в процессе изнашивания.

Известно, что среди различных способов повышения износостойкости основными являются цементация, нитроцементация и азотирование, причем азотирование в последнее время уверенно завоевывает лидирующее положение. Использование сталей, упрочняемых азотированием, позволяет сократить технологический маршрут и снизить трудоемкость процесса изготовления деталей, работающих на износ при высоких контактных давлениях. машиностроение диффузия термический азотирование

Более того, регулирование параметрами процесса азотирования и, следовательно, структурой азотированного слоя и структурой зоны контактного взаимодействия при трении, может быть сформирован слой высокой износостойкости, не требующий дополнительной обработки.

Выявление и управление структурными факторами, ответственными за износостойкость азотированных сталей, позволяет достигать увеличения ресурса работы деталей машин и оборудования.

3.4 Достоинства и недостатки азотирования

При азотировании, как и при поверхностной закалке, благодаря увеличению удельного объема стали в поверхностном слое возникают большие внутренние сжимающие напряжения. Они способствуют снижению растягивающих напряжений от внешней нагрузки при работе детали. В результате выносливость детали, т. е. способность выдерживать большое число повторных нагрузок, повышается.

Процесс азотирования имеет также и некоторые технологические преимущества перед цементацией: после азотирования не требуется закалка, температура процесса на 350--400°С ниже, чем при цементации. В результате коробление деталей при азотировании получается меньшим.

Серьезным недостатком азотирования является большая длительность этого процесса. Цикл азотирования длится до двух суток. К тому же для азотирования приходится применять дорогие легированные стали, и потому азотированные детали получаются в 2--3 раза дороже, чем обычные.

Среди достоинств процесса азотирования необходимо отметить:

1. Высокую твердость (до HV 1300), которая достигается без закалки;

2. Незначительную по сравнению с другими методами упрочнения деформацию деталей;

3 Теплостойкость поверхностного насыщенного слоя до 500.600 °С;

4. Высокую износостойкость;

5. Коррозионную стойкость (особенно в воздушной атмосфере);

6. Высокое сопротивление усталости;

7. Высокое сопротивление знакопеременным нагрузкам.

Недостатки этого метода упрочнения заключаются в следующем:

1. Большая длительность процесса насыщения (до 100 часов);

2. Низкая по сравнению с цементированными деталями контактная прочность;

3. Высокая хрупкость поверхностного слоя;

4. Пониженная вязкость азотированных деталей;

5. Нестабильность результатов азотирования при его реализации в промышленности.

Хотя со времени промышленного освоения процесса азотирования было разработано и внедрено множество его разновидностей и методик (лазерное и плазменное азотирование, азотирование в виброкипящем слое, в расплавах солей и др.), однако, как показывает практический опыт, наиболее распространенным процессом в производственных условиях преобладающего большинства машиностроительных производств является газовое азотирование с использованием в качестве насыщающей атмосферы продуктов частичной диссоциации аммиака NH3.

4. Разработка оптимальной технологии азотирования выбранной детали автомобиля

4.1 Обоснование выбранной детали для газового азотирования

Для газовой цементации я выбрал выпускные клапаны двигателя автомобиля Mercedes-Benz Sprinter 308D.

Клапаны двигателя внутреннего сгорания функционируют в экстремальных условиях. Они подвержены совместному действию переменной механической нагрузки, высокой температуры, износа, коррозии и эрозии. Во время работы двигателя температура нагрева головки клапана может достигать 800?С, стержень нагружен циклическими растягивающими усилиями пружины, поверхность стержня подвергается сильному воздействию факторов трения, торец стержня испытывает интенсивные контактные нагрузки. Клапаны и седла клапанов подвергаются износу в результате ударов головки клапана о седло, повторяющихся с большой частотой, коррозионному действию агрессивных отработавших газов при повышенной температуре, а также эрозионному действию струи газа и продуктов неполного сгорания топлива. После некоторого периода, работы седло покрывается нагаром, который под влиянием высокой температуры накаляется, что приводит к выжиганию опорной поверхности клапана и потере герметичности. Не герметичность клапанов, в свою очередь, приводит к нарушениям в работе двигателя, к которым относятся затрудненный запуск, уменьшение мощности и др. При этом через образовавшиеся щели под высоким давлением проходит струя горячих рабочих газов, сильно нагревающих головку клапана. Вследствие такого нагрева края головки подправляются и клапан разрушается. С течением времени материал клапана может настолько снизить свою прочность в результате выгорания некоторых компонентов сплава, что возможен даже отрыв головки от стержня клапана. На интенсивность износа седел клапанов влияет также состав всасываемой в цилиндры смеси. Вели смесь слишком бедную, то сгорание происходит при более высокой температуре и коррозионное действие отработавших газов оказывается сильнее. Когда смесь слишком богата, сгорание идет медленнее и при более низкой температуре. Несгоревшие тяжелые фракции топлива ускоряют осаждение слоя нагара, коррозионно-агрессивного к материалу клапана. Поэтому к клапанам предъявляются очень жесткие технические и качественные требования.

Характерными дефектами выпускных клапанов являются их прогорание и зависание, обрыв клапанных тарелок (термическое разрушение донышка). На выпускные клапаны приходится до 12% общего числа отказов по дизелю. Основная доля отказов (около 60 %) связана с разрушением рабочих поисков клапанов и их седел из-за образования глубоких раковин, требующих проточки и притирки. Наблюдается также изнашивание стержня по длине и направляющих втулок. ( Следует отметить, что выпускные клапаны и седла изнашиваются гораздо быстрее впускных, так как их коррозия развивается интенсивнее.)

Наибольший урон выпускным клапанам наносит газовая коррозия.

Газовая коррозия - коррозия металлов, вызываемая действием паров и газов обычно при высоких температурах Металлы окисляются кислородом, парами воды, оксидом углерода, оксидом серы по следующих уравнениях;

2Ме + О2 + t> 2MeO

Me + C О2 + t> MeO + CO

Me + H2O + t> MeO + H2

3 Me +SО2 + t> 2MeO + MeS

Выпускной клапан для атмосферных дизельных двигателей Mercedes-Benz OM 601, OM 602, OM 603.

Диаметр головки клапана - 35 мм.

Диаметр стрежня клапана - 8,96 мм.

Длина стержня клапана - 106,5 мм.

Угол седла клапана - 45°

4.2 Определение общей продолжительности газовой цементации выбранной детали

Характерным размером детали является диаметр головки клапана D=35мм. По таблице норм нагрева определим время прогрева детали до выбранной температуры азотирования t=520єC :

мин

Рис.2 Рост глубины азотированного слоя в зависимости от температуры азотирования и его продолжительности.

По графику зависимости глубины азотированного слоя от температуры и продолжительности азотирования находим, что для достижения выбранной глубины азотированного слоя h=0.25мм при заданной температуре азотирования t=520 єC деталь необходимо азотировать 660 мин. Таким образом, общее время азотирования:

4.3 Разработка оснастки для газового азотирования

Шахтные печи для газового азотирования.

Конструкция шахтной печи:

Процесс азотирования в электропечи осуществляется в сварной жаропрочной герметичной реторте, подвешенной внутри печи.

Футеровка печи выполнена из волокнистой теплоизоляции фирмы Unifrax.

Сверху реторта закрывается с помощью гидропривода футерованной крышкой. Герметичность перекрытия реторты крышкой обеспечивается двумя уплотнительными шнурами. В крышке предусмотрены:

- Патрубки для выхода газа в свечу и для подачи технологических газов

- Кислородный датчик

- Каталитический элемент «Oxycan-б».

На крышке установлен вентилятор, обеспечивающий перемешивание атмосферы внутри реторты.

Нагревательные элементы зигзагообразного типа из проволоки «Kanthal».

Механизм подъема крышки гидравлический.

США 6.9/7

Комплект поставки включает:

1. Печь азотирования шахтного или камерного типа

2. Шкаф управления

3. Система охлаждения садки.

4. Система нейтрализации отработавших газов

5. Система подачи технологических газов

6. Отладка технологии азотирования деталей заказчика на поставляемом оборудовании в соответствии с согласованным техническим заданием.

Размещено на Allbest.ru