Проектирование термического отделения для термической обработки детали типа траверса из алюминиевого сплава 1933 в условиях авиационного завода, страница 6

5.1 Термическая обработка детали

Данная деталь (траверса) обрабатывается по режиму Т2, включающему закалку и естественное старение (рисунок 2).

Для поковок и штамповок:

Режим Т1: закалка (470±5), старение: I ступень - нагрев (140±5), выдержка (15-17 ч).

Режим Т2: закалка (470±5), старение: I ступень - нагрев (115±5), выдержка (5-10 ч), II ступень - нагрев (170±5), выдержка (10-20 ч).

Режим Т3: закалка (470±5), старение: I ступень - нагрев (115±5), выдержка (5-10 ч), II ступень - нагрев (180±5), выдержка (8-18 ч).

Рисунок 2 – График термической обработки траверсы из сплава 1933

5.2 Маршрутная технология

6 Расчет времени

6.1  Расчет времени нагрева

Расчет времени нагрева для теплотехнически тонкого тела производится по формуле (2):

                          ,                                              (2)

где  - время нагрева, ч;

G – масса металла, кг; с – удельная теплоемкость металла, КДж/кг °С;

F – активная поверхность нагреваемого металла, м²;

 - температура среды, °С;

 – конечная температура металла, °С.

Масса металла дана:

G=0,8 кг,

Определение коэффициента теплоотдачи:

                                                                 (3)      

где с = с_г.к.м.- константа излучения в системе газ - кладка – металл, находим по таблице 1 (приложение) [2]; с = 0,9 Вт/м²К⁴;

 - абсолютная температура среды, К;

T_c=t_печи+273=475+273=748 К

- абсолютная средняя температура металла при нагреве его от 20°С до 475°С.

                                                                               (4)

T_м.ср=589,67 К

Тогда

 Вт/м² ·°C

Определение активной поверхности металла при нагреве:

                                                 F= d·l·2                                             (5)

где d – ширина детали, м;

l – длина детали, м;

2- двусторонний нагрев.

 м²

Определение времени нагрева. В начале переведем КДж в Вт                     (1,005 КДж/кг·°C = 1005 Дж/кг=1005/3600 Вт/кг, так как 1 Вт·ч=3600 Дж.

Тогда по формуле (2) :

 ч=7,2 мин

Общее время нагрева  складывается из времени нагрева металла до заданной температуры и времени изотермической выдержки при этой температуре. Время выдержки ориентировочно составляет ¼ от времени нагрева [3]. Примем время изотермической выдержки  ¼·7,2=1,8 мин, Тогда

=7,2+1,8=9 мин.

6.2  Расчет времени охлаждения

Для расчета времени охлаждения необходимо выбрать коэффициент теплоотдачи  по таблице 3 приложения [2].

Средний коэффициент теплопроводности  будет равен 262,85  (таблица 5 приложения) [2].

Находим БИО:

                                       ,                                                (6)

.

Определяем температурный критерий  по формуле:

                                           ;                                          (7)

;

Коэффициент теплопроводности взят =348,3  (таблица 5 приложения [2]), теплоемкость с=1,009 КДж/кг (таблица 6 приложения [2]) и =2700.

Критерий Фурье :

                                       Fo=;                                                   (8)

Fo=;

Откуда рассчитаем время охлаждения:

7 Оборудование для термической обработки детали траверса из алюминиевого сплава 1933

7.1 Выбор основного оборудования

Для термической обработки изделий из алюминиевого сплава 1933 может применяться следующее оборудование.

Селитровая ванна с внутренним обогревом.

Ванна селитровая представляет собой электрическую печь-ванну прямоугольной формы с верхним загрузочно-загрузочным проемом (рисунок 3).

Рисунок 3  – Электрическая печь – ванна селитровая с внутренним обогревом

Основные рабочие функции ванны селитровой заключаются в расплавлении  селитровой смеси, нагрева этой смеси с загруженным обрабатываемым изделием до заданной технологической температуры и поддержанием этой температуры в течение необходимого технологического времени.

Корпус ванны представляет собой прямоугольную сварную емкость, установленную в сплавом каркаса, выполненном из двутаврового и швеллерного стального проката, размеры указаны в таблице 7.