Анализ технологического процесса при обработке детали "Корпус". Расчет годовой производственной программы термического участка

15 Спецчасть по ТКМ

15.1 Анализ существующего технологического процесса

Произведем  назначение термической и химико-термической обработки для следующих режущих инструментов, используемых при обработке детали "Корпус":

- сверло диаметром 19,3 мм.;

- зенкер диаметром 19,8 мм.;

- развертка диаметром 20,0 мм.

Поскольку диапазон диаметров инструментов близок, то анализ  обработки произведем на примере одного из инструментов – развертка ф20 мм.

На данную деталь базового технологического процесса как такового не создано, поэтому в качестве базового процесса примем типовый процесс изготовления осевого инструмента:

Последовательность обработки По [20], с.166-169:

Состояние поставки – прокат.

- Отжиг с непрерывным охлаждением заготовки.Производится при температуре 840-860°С с последующим охлаждением в печи не более 50°С/час.

- Закалка детали.Производится при температуре 1230°С.с последующей закалкой в масле до температуры 30-60°С, выдержке и охлаждением на воздухе. Подогрев ступенчатый – 1 подогрев до температуры 850°С, 2 – до температуры закалки.;

- Трехкратный отпуск детали при температуре 550°С.

1)  Как следует из технологического процесса обработки,  технологический процесс является типовым для изготовления данных деталей, (данная технология не изменялась на протяжении нескольких десятков лет), прогрессивные методы термической обработки не используются, а это значит, что  при таком подходе к технологии изготовления валов, будут получены качественные показатели, соответствующие показателям, получаемым на протяжении уже нескольких десятков лет, что недопустимо.

Применение прогрессивных методов термической обработки позволяет усовершенствовать технологический процесс. Поэтому предлагаю заменить отжиг с непрерывным охлаждением на изотермический отжиг, а также повышения качества получаемого инструмента добавить в процесс термической обработки низкотемпературную цементацию.

15.2 Выбор и обоснование предлагаемого процесса

1)  Отжиг. Применяем для снижения твердости, поскольку после прокатки охлаждение даже на спокойном воздухе вывает повышение твердости. Это затрудняет обработку резанием при дальнейшей механической обработке, а также для получения более равновесной структуры заготовки. По [20], с.166 назначаем изотермический отжиг при температуре 850-860°С. Изотермический отжиг производить легче, чем отжиг с непрерывным охлаждением (температуру контролировать легче чем скорость охлаждения), к тому-же сокращается продолжительность операции Изотермическая выдержка 4-6 часов при температуре 730-750°С. Она необходима для полного распада аустенита. Охлаждение вместе с печью до 500 °С, далее охлаждение на воздухе. Твердость после отжига НВ 207-255.

2) Закалка. Закалку производим при температуре 1230°С. Во избежание трещи н подогрев производим в три этапа:

- 1 подогрев до температуры 550°С;

- 2 подогрев до температуры 850°С.;

- 3 подогрев до закалки.;

После каждого подогрева инструмент выдерживают в ванной 3-5 мин.

Охлаждение после закалки производим ступенчато:

1. Охлаждение в масле до температуры 150-200°С и дальнейшее охлаждение на спокойном воздухе; во избежание трещин можно перед погружением в масло подстуживать его на воздухе до 900-1000°С.

Твердость после закалки составляет 63 HRC.

Для удаления с поверхности инструмента масел, остающихся после закалки, проводится промывка в водном растворе каустической соды.

3) Отпуск. Отпуск главным образом проводим для полного разложения остаточного аустенита, снижающего режущие свойства инструмента. рекомендуется назначение трехкратного отпуска при температуре 550°С. и выдержке 60 мин.

4) Низкотемпературная нитроцементация..

Низкотемпературной нитроцементации при 520—700 °С подвергаются стали различного назначения для повышения их поверхностной твердости, износостойкости, для повышения стойкости инструмента, предела выносливости, теплостойкости и противо-задирных свойств.

В процессе насыщения в сталь диффундирует преимущественно азот; глубина проникновения углерода очень мала (5—15 мкм

Схема применяемого процесса показана на рисунке 15.7

Рисунок 15.6 – схема установки для низкотемпературной нитроцементации 1- аммиачная рампа. 2 – редуктор; 3 – осушитель; 4 – ротаметры; 5 – шахтная печь; 6 – диссициометр; 7 – барботер.

Температура процесса для деталей- 550°С.

Время выдержки – 2,5 часа.

Перед нитроцементацией поверхность инструмента должна быть тщательно очищена и обезжирена. Инструмент устанавливают в приспособлениях и загружают в печь, нагретую до рабочей температуры.

15.4 Расчет годовой производственной программы термического участка

Годовую программу выпуска деталей определяю по формулам:

           ^дет./_год.                                        (15.1)

            ^кг/_год                                         (15.2)

Где N·n=20000 шт/год – планируемая программа выпуска деталей

       N·n·g=20000·0,35=7 000 кг/год=7 ^т/_год - то же в массовом выражении

        g  =0,35 кг – масса детали

        З – количество запасных частей, % (принимаю З=0)

δ ^m- процент бракованных деталей в результате термообработки ,принимаю   δ^m=1%

       δⁿ -  процент бракованных деталей после термической обработки, принимаю  δⁿ=1%

                  к^р -  процент деталей, подвергающихся разрушающим методам контроля,  принимаю к^р=1%.

        Рассчитываю:

          П=20000·(1+0/2000)·(1+(1+1+1)/100) = 20600 дет/год

П=7·(1+0/100)·(1+(1+1+1)/100) = 7,21 т/год

12.5 Выбор и расчет необходимого количества основного и вспомогательного оборудования

. Подогрев для отжига призводим в электорической шахтной печи СШЗ-10.20/10.

Подогрев под закалку производим:

- 1 подогрев до температуры 550°С. в печи-ванной СВС-21.11.3/6.5. Состав ванны – соляная ванна с KNO₃ – 55%, NaNO₃ – 45%;

- 2 подогрев до температуры 850°С. в печи-ванной СВС-21.11.3/8.5. Состав ванны – соляная ванна с KCl – 50%, Na₂CO₃ –50%;

- 3 подогрев до закалки. в печи-ванной СВС-21.11.3/13. Состав ванны – соляная ванна с BaCl₂ - 100%;

В качестве приспособления для закалки применим механизированый закалочнвй бак с подвесной сеткой (рисунок 15.3)

Рисунок 15.3 -  Механизированый закалочный бак с подвесной сеткой

Механизированный закалочный бак с подвесной сет­кой применяется для закалки мелких деталей. Состоит из ванны, снабженной подвесной сеткой с механизиро­ванным приводом (рис. 82). Сетка 8, на которой удер­живаются закаливаемые детали, подвешивается на тро­сах в ванне 1. Электродвигатель 4 через редуктор 5 и муфту 6 приводит во вращение вал 9, который укреплен в подшипниках 10. На валу закреплены два сдвоенных барабана 7. Трос, сходящий с одной половины бараба­на, крепится прямо к сетке, а с другой — проходит че­рез ролик 3, установленный на оси кронштейна 2, и так­же крепится к сетке. При включении двигателя оба кон­ца троса наматываются или сматываются с барабана, обеспечивая плавный подъем или опускание сетки.