Материаловедение (Бормотов А) / Работа 4

Выбор нагревательных устройств.

Шахтная печь Ц-105. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – науглероживающая. Максимальная температура 950 0 С.

Камерная печь СНО-4.8.2,5/10. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – воздушная. Максимальная температура 1000 0 С.

Шахтная печь ПН-32. Вид нагрева – электрический. Атмосфера – воздушная. Максимальная температура 650 0 С.

Составляем технологическую маршрутную карту на операции цементации и термической обработки цементованных деталей.

Маршрутная карта термической обработки

Справочные материалы

Нагревательные устройства термических производств

Время нагрева и выдержки в электрических и газовых печах,

соляных ваннах при закалке стали

Группы улучшаемых конструкционных сталей по степени нагруженности

деталей машин и механическим свойствам после закалки и высокого отпуска

Механические свойства некоторых типовых конструкционных

среднеуглеродистых сталей после закалки и высокого отпуска

при температуре 540…600 0 С

* Относительные единицы: за 1,0 принята оптовая цена углеродистой качественной стали;

** Диаметр образца, закаливающегося насквозь с получением в центре микроструктуры из 90% мартенсита и 10% троостита.

Материаловедение (Бормотов А) / Работа 4

Выбрать марку стали, вид и режим термической обработки для вала диаметром 60 мм двигателя. Предел текучести стали должен быть:

а) не ниже 600 МПа, ударную вязкость не ниже 0,7 МДж/м 2

Требуется: обосновать выбор марки стали, упрочняющей термической обработки. Назначить режимы проведения обработки, нагревательные устройства. Составить технологическую маршрутную карту термической обработки детали.

Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 40 мм. Исходя из заданных численных значений предела текучести _0,2  800 МПа, принимаем группу стали для высоконагруженных деталей машин. Предварительно выбираем хромоникелевую сталь марки 40ХН. Проверка по справочным данным показала, что использование стали 40ХН при d = 40 мм обеспечивает _0,2  800 МПа. После проведенного анализа назначаем окончательно марку стали 40ХН и операции упрочняющей термической обработки, включающие полную закалку и высокий отпуск.

В соответствии с заданием выбираем поверхностное упрочнение:

Исходя из заданных численных значений предела текучести _0,2  600 МПа

Назначаем режимы термической обработки.

Режим закалки:

t_нагр = t_Ас3 +(30…50) = 820 + (30…50) =850…870 0 С;

время нагрева и выдержки для размера сечения 40 мм составляет при норме 1 мин./мм:

1 мин./мм  40 мм = 40 мин;

Охлаждающая среда – минеральное масло.

Режим отпуска:

По справочным материалам для стали 40ХН с целью обеспечения _0,2  800 МПа назначаем температуру отпуска 550 0 С. В качестве нагревательных устройств принимаем:

Закалка: камерная печь серии СНО с электрическим нагревом и воздушной атмосферой типа СНО-4.8.2,5/10, t_max=1000 0 С.

Отпуск: шахтная печь серии ПН с электронагревом и воздушной атмосферой типа ПН-32, t_max=650 0 С.

Электрические печи для нагрева инструментальной стали

Для термической обработки инструмента применяют следующие типы электрических печей сопротивления, изготовляемых заводами Электромашпрома.

Камерные печи. 1. Печи ПВ11 и ПВ12 для нагрева инструмента из быстрорежущей стали, имеющие газовую завесу у загрузочного окна. Футеровка рабочей камеры печи сделана из карборундовых фасонных кирпичей и окружена слоями шамотного и изоляционного кирпичей. Печи оборудованы карборундовыми нагревателями типа «Глобар».

2. Печи ЗКН-20, ЗКН-40, ЗКН-70 и ЗКР-70 — для нагрева инструмента под закалку. Рабочая камера этих печей выложена огнеупорным и теплоизоляционным кирпичом. Нагрев рабочей камеры производится в печах ЗКН-20 и ЗКН-40 двумя нагревателями (сводовым и подовым) из хромалевой ленты и в печах ЗКН-70 и ЗКР-70 — двумя боковыми и одним подовым нагревателем. Подовые нагреватели защищены сверху поддоном из жароупорной стали или жароупорного чугуна. В печи ЗКН-70 загрузка и выгрузка крупных изделий, в частности, штампов, производятся специальной тележкой, оборудованной ручной лебедкой.

В печи типа ЗКР-70 можно создать нейтральную защитную атмосферу, для чего она снабжена арматурой, присоединяемой к газовой и воздушной магистралям.

3. Печи ПН-11-1, ПН-12-1, ПН-13-1, ПН-15-1 и КН-15-1 без газовой завесы и типа ПН-11-2, ПН-12-2, ПН-13-2, ПН-15-2 и КН-15-Г с газовой — для нормализации, отжига и цементация. Эти печи представляют металлический каркас, внутри которого помещается рабочая камера с футеровкой из пористого шамота. Тепловая изоляция изготовлена из диатомитового порошка. У печей ПН нагреватели из нихромовой ленты расположены по боковым стенкам и на поде печи. У печи КН-15 нагревательные спирали из круглого нихрома (или хромаля) размещены на внутренних стенках рабочего пространства печи, а подовые спирали закрыты плитой из жароупорной стали.

Печи КН-15 и КН-15Г заменяют устаревшую конструкцию печей ПН-11-1 и ПН-11-2.

Печи ПН включают в цепь через понизительно-регулировочные трансформаторы с пятью ступенями регулирования. Печь KH-15 рассчитана на непосредственное включение в сеть напряжением 120, 220 и 380 в.

Печи ПН-13 и ПН-15 вследствие большой мощности можно экономно использовать только в качестве печей непрерывного действия для такого вида обработки, как отжиг или цементация.

Основные данные, характеризующие работу камерных печей, приведены в табл. 68.

Шахтные печи. 1. Печи ПШ312, ПШ320, ПШ-515-1, ПШ-515-2, ПШ-625-1 и ПШ-625-2 для отжига, напрева под закалку и отпуска крупных пуансонов и длинных брошей. Камера этих печей выложена шамотными фасонами и окружена тепловой изоляцией из диатомитового порошка. Нагреватели, изготовленные из нихромовой или хромалевой ленты, расположены по боковой поверхности шахты. Нагреваемые изделия подвешивают в печи при помощи специального приспособления из жаростойкой стали. Печи ПШ-515 имеют две, а печи ПШ-625 — три самостоятельно регулируемые зоны нагрева. Печи устанавливаются в шахте. Крышки печей имеют механический привод.

2. Печи ПН-31A-1 и ПН-32А-2 с при и уди тельной циркуляцией воздуха для отпуска инструмента. Загружаемые изделия помещают в печь в корзинах. Эти печи дают очень равномерный нагрев, так как внутри печи осуществляется принудительная циркуляция воздуха при помощи крылатки вентилятора, укрепленного на крышке печи. Для предохранения изделий от перегрева лучистой энергией в печах устанавливают экраны.

Основные данные, характеризующие работу шахтных печей, приведены в табл. 69.

3. Печи ПА-32-1 и ПА-32-3 применяют обычно для азотизации, однако в них можно производить газовое цианирование инструмента. Инструмент загружают в корзины, устанавливаемые одна на другую. В печи ПА-32-3 можно загружать инструмент вместо корзины в контейнер диаметром 500 мм и высотой 5001 мм. Футеровка печи выполнена из фасонного шамота с тепловой изоляцией; нагреватели в виде нихромовой ленты расположены по всей боковой поверхности рабочего пространства. Снизу через днище вводится крылатка вентилятора. Для ускорения процесса охлаждения снаружи печи имеются соединенные с рабочей камерой трубы, через которые посредством установленного вне печи центробежного вентилятора прогоняется нагретый в печи газ; трубы имеют охлаждающую водяную рубашку. Крышки печей закрываются герметически с помощью масляного затвора и уплотняющей подушки. Для выполнения газового цианирования эти печи дооборудуются, как это указано в гл. XI, установкой стального муфеля и т. д.

Печи-ванны. 1 Ванны ВС-21 предназначены для нагрева стали в свинце или в расплавленных солях.

2. Ванны ВЦ-22 и ВЦ-23 — для цианирования инструмента.

3. Ванны ВС-517, ВС-1017, ВС-612 и ВС-617 — для отпуска инструмента в низкоплавких солях и в масле.

Футеровка этих ванн изготовлена из шамотных фасонов и окружена тепловой изоляцией. На внутренней боковой поверхности ванны расположены нагреватели из нихромовой или хромалевой ленты. В печах ВС-21, ВЦ-22 и ВЦ-23 поверхность тигля накрывается колпаком, соединенным через патрубки с вентиляцией. Колпак имеет двухсторонние дверцы.

Основные технические данные указанных печей-ванн приведены в табл. 70.

4. Электродные соляные ванны СП-2-35 и СП-3-75 для нагрева под закалку инструмента из быстрорежущей стали. Ванны футерованы шамотными фасонами и в горизонтальном сечении имеют шестигранную форму. В ванну опущены три железных электрода для подвода тока. Футеровка ванны имеет тепловую изоляцию и заключена в металлический кожух. Сверху ванны установлен вытяжной колпак для вытяжки испарений. Технические характеристики электродных ванн следующие:

При ремонте печей и необходимости замены отдельных элементов конструкции более дешевыми можно исходить из следующих соображений:

а) карборундовый под можно заменить керамиковым: поскольку последний обладает плохой теплопроводностью, то на подине могут развиться более высокие температуры; поэтому при установке керамикового пода изделия в печи надо помещать на металлических подставках;

б) нихромовые нагреватели можно заменять хрома-левыми и фехралевыми, а также сплавами сопротивления ЭИ340 и ЭИ341, обладающими в качестве элементов сопротивления одинаковыми свойствами по сравнению с нихромом; но, ввиду того что хромалевые и фехралевые нагреватели и сплавы ЭИ340 и ЭИ341 не имеют такой же высокой крипоустойчивости, как нихромовые, их следует устанавливать на стенах или поде печи; при необходимости подвески элементов надо применять нихромовую ленту или проволоку; фехраль можно применять как холоднотянутый, так и горячекатаный, поскольку колебания в сечении горячекатаной проволоки обычно меньше, чем колебания напряжения в заводской сети;

в) вместо алундовых крючков для подвески нагревательных элементов можно применять металлические, но нельзя применять фехралевые или хромалевые, как не обладающие крипоустойчивостью; если от крючков требуются изоляционные свойства, то вместо алунда можно применять шамот; однако в нем не должно быть крупных включений железа в виде «желваков» или бурых пятен, так как последние реагируют с защитной пленкой из окиси хрома, образующейся на поверхности нихрома;

г) в качестве теплоизоляционных материалов можно применять уральский легковесный строительный кирпич или хорошо отсеянный шлак в виде частиц 2—5 мм в поперечнике и без пыли, а также вирмикулит;

д) для замены огнеупорного кирпича в случаях, когда температура нагрева не превышает 950°, можно применять уральский легковесный строительный кирпич (при условии, что на него не ставятся опоры) или диатомовый кирпич Камышловского завода.

Источник https://infopedia.su/14×15598.html

Источник https://studfile.net/preview/8404071/

Источник https://fccland.ru/instrumentalnaya-stal/3385-elektricheskie-pechi-dlya-nagreva-instrumentalnoy-stali.html