Болат маркасын таңдау

Қиын пісірілетін, флокенді сезімтал, босатылған мортсынғыштыққа  бейім.

38Х, 45Х, 38ХА, 40ХН, 20Х2Н4А ауыстырғыш болып табылады.

Жеткізу түрі - сорттық прокат

Тағайындалуы: осьтердің, біліктердің, білік-қырықаяқтардың, плунжерлер, штоктар, бүгілмелі және жұдырықшалы біліктер, төлкелер сақиналары және басқада жақсартылатын беріктігі жоғары бөлшектер.

 

1.1. Жылулық есеп

Бұйым бетінің  температурасын мынаған тең деп  аламыз

       

Формуланы пайдалана отырып тоқтың оңтайлы жиілігін табамыз

                  

Берілгендерге байланысты генератор 4000 Гц жұмыстық жиілікке ие. Сонда тоқтың ыстық тереңдікке өтуі мынаған тең

        

және                      

Кюри нүктесінен төмен  температураға дейін қыздырылған  қабаттың магниттік өткізгіштігінің  шамасын шамамен алынған мәнмен алып, келесіні аламыз:

        

Кесте бойынша келесі мәнді  табамыз М=0,532. Осыдан

       

    

.     

 мәнін аламыз. Сонда кесте  бойынша мыналарды анықтаймыз  .

Демек

       

Біздің жағдайда

        

Солай болған соң, жоғары қыздыру  уақытын беру керек. аламыз. Кесте бойынша мәнін анықтап жазамыз

Алынған мән берілен мәнге  жақын, жылу өткізгіштік коэффициентінің мәнін анықтаймыз

,    

Керекті температураға  дейінгі бұйымның қыздыру уақытын  табамыз:

,  

Меншікті қуат

,      

Осьтік бағыттағы  жылудың шығып кетуін қосқандағысы

, 

 

 

 

 

 

 

 

Тісті дөңгелекті термиялық өңдеу технологиясы

Беттік шынықтыру  тұтқыр өзекшені сақтай отырып, бұйымның беткі қабатына жоғары қаттылық алу  мақсатымен өткізіледі. Беттік шынықтырудың негізі бұйымның беттік қабатының критикалық нүктелерден жоғары тез қыздырылуынан және бұйымның бойында температураның біртексіз таралуынна тұрады. Егер қыздыруды тоқтатып және суытуды лезде өткізсек, онда А_с3-тен жоғары қыздырылған металл қабаты толық шынықтырылған болады, ал А_с1-ден жоғары, бірақ А_с3-тен төмен қыздырылған қабат толық емес шынықтырылған болады. Бұйымның өзекшесі суыту кезінде А_с1-ден төмен қыздырылады және ешқандай өзгеріске ұшырамайды.

Шынықтыру кезіндегі  негізгі параметрлер – қыздыру  уақыты және суыту жылдамдығы. Болаттар үшін қыздыру температурасын күй  диаграммасы бойынша, ал суыту жылдамдығын аустениттің изотермиялық ыдырау диаграммасымен анықтайды.

Эвтектоидқа дейінгі  болаттарды А_с3 критикалық нүктесінен 30-50 ⁰С-қа жоғары қыздырады. Егер мұндай болаттарды А_с1 және А_с3 критикалық нүктелерінің арасындағы температураға дейін қыздырсақ және суытсақ, онда шынықтырылған болаттың құрылымында мартенситтен басқа, оның қасиетін біршама нашарлататын ферритте болады. Эвектоидтан кейінгі болаттарды шынықтыру кезінде А_с1 критикалық нүктесінен 40-60 ⁰С-қа жоғары қыздырады. Мұндай температурадан суытудан кейін мартенсит және қосымша кесуші құралдардың тозуға төзімділігін және қаттылығын жоғарлататын екінші ретті цементит құрылымы алынады. Егер эвтектоидтан кейінгі болатты А_см критикалық нүктесінен жоғары қыздырсақ, онда шынықтырудан кейі дөрекі инелі мартенситтің ақаулы құрылымы алынады.

Қыздыру уақыты бұйымның пішіні мен болаттың жылу өткізгіштігіне байланысты болады, әдетте оны тәжірибелік жолмен анықтайды. Қыздыру уақытын анықтау үшін анықтамаларда жартылай эмпирикалық  формулалар келтірілген. 2.1-ші кестеде болатты суытудың іртүрлі мағыналары келтірілген.

 

 

 

 

2.1 кесте. Болатты  суытудың әртүрлі мағыналары

Шынықтыру ортасы	Температуралардағы 0С, суыту жылдамдығы, 0С/с
Температуралардағы  су, 0С:	650-550	330-200
18	600	270
28	500	270
50	100	270
18 0С-ты судағы 10%-ті NaOH ерітіндісі	1200	300
18 0С-ты судағы 10%-ті NaCl ерітіндісі	1100	300
Минералды май	100-150	20-50
Қалыпты ауа	3	1

 

Шынықтыру температурасындағы ұстау ұзақтығын, пайда болған аустениттің  толық гомогенденуі өтетіндей таңдайды.

Индукциялық қыздыру кезінде қоректендіру көзінен энергияны қыздырылатын бұйымға беру арнайы қондырғының – индуктордың кқмегімен жүргізіледі.

Индукторды  әдетте мыс түтіктерден дайындайды. Жұмыс кезінде индуктор ағын сумен салқындайды. индуктордың  пішіні мен көлемі қыздыру жағдайына, қыздырылатын беттің шамасы мен кескініне, сонымен қатар қоректендіргіш көздің қуаты мен жиілігіне байланысты болады. Индукторды дұрыс есептеуден, оның пішіні мен өлшемін таңдаудан термиялық өңдеудің сапасы тәуелді болады. Қыздырылатын бөлшек  қандай бетке ие  болуына байланысты индукторлар дыбыстық жиілікте және радиожиілікте жұмыс істейтіндерге бөлінеді. Кез келген индуктордың негізгі бөлшектері– индукциялаушы сым, тоқ өткізгіш инелер, индукторды  төмендетілген трансформатормен және суды беруге арналған қондырғымен қосушы түйіспелі колодкалар. индуктордың жұмысына индукциялаушы сымның ені, сонымен қатар  индуктордың ішкі жұмысшы бетті мен қыздырылатын бөлшек бетінің арасындағы саңылаудың шамасы әсер етеді.

Бұйымды ЖЖТ  қыздыру 3-5с-та болады. Қыздырылғаннан кейін индуктордағы бұйым тез арада арнайы суытушы құрылғы – спрейерге салынады, мұнда саңылау арқылы қыздырылған бетке арнайы шынықтырушы сұйықтық (кейде қыздырылған бұйымдар шынықтырушы бактарға лақтырылады) шашырайды. Қыздырудың жоғары жылдамдығы фазалық айналулардың ауданын, жоғарырақ температураларға ығыстырады. Сонымен қоса, аяқталмайтын ұстаудың нәтижесінде көміртек диффузиясы болып үлгермейді және пайда болған аустенитте оның біртексіз үлестірілуі байқалады. Диффузионды процесті тездеті үшін, қыздыру температурасын жоғарлатады. Сондықтан ЖЖТ қыздырған кезде, шынықтыру температурасы бірдей болаттарда қалыпты қыздырудан жоғары болуы керек. Дұрыс режим кезінде ұсақ инелі немесе аз морттылыққа және жоғары беріктікке ие, құрылымсыз мартенсит алынады. Қалыпты шынықтырумен салыстырғанда қаттылық 2-3 есе жоғарлайды, сонымен қатар тозуға төзімділігі және 1,5-2 есе жоғарлай алатын шыдамдылық шегі өседі. Бұйымның қасиеттерін жақсарту үшін шынықтыру алдында оны қалыптандыруға ұшыратады, себебі ЖЖТ қыздырғанда бұйымның өзекшесі А_с1-ден төмен қыздырылады. Бұл әдісті құрамында 0,40% С болатын, көміртекті болаттардан жасалған бұйымдарды қыздыру үшін қолданған дұрыс. Легірленген болаттар үшін ЖЖТ қыздыруды әдетте сирек қолданады, себебі олардың бір ерекшелігі – легірленген болаттардың терең шынығушылығы – мұндай әдісте қолданбайды.

ЖЖТ әдістің  ерекшелігі – жоғары өнімділігі, бұйымның бетінің оттексізденуінің және көміртексізденуінің  болмауы, термиялық өңдеу режимін  бақылау және реттеу мүмкіндігі, сонымен қатар бүкіл процестің толық автоматтандырылуында. Шынықтырылатын агрегаттарды механикалық цехтың тасқынды желісіне тікелей орнатуға болады. Сондықтан, ЖЖТ шынықтыруды бұйымдардың (пальцы, білікшелер, тігірін және т.б.) жаппай өндірісінде қолданады. Тігіріннің тістерінің морттық қирауын болдырмау үшін, оларды шынығушылығы төмен 55ПП (0,55% С), құрамында 0,2%>Mn және 0,1-0,3%Si болатын, арнайы көміртекті болаттардан жасайды. Тігірінніңтістері тесе қыздырылады, бірақ қалыңдығы 1-2 мм беткі қабаты ғана шынықтырылады.

ЖЖТ қыздыру  бұйымның жеке бөлшектеріне шынықтыруды  өткізуге мүмкіндік береді – иінді  біліктің мойынын, үлестіргіш біліктің жұдырықшасын, рельстің бастиегін және тағы басқа.

Беттік шынықтыру  химико-термиялық өңдеуге қарағанда  аз уақыт өткізіледі. Егер беттік шынықтырудың жүру уақыты, механикалық өңдеудің ауыспалы операцияларының жүру уақытынан кіші немесе тең болса, онда термиялық өңдеу термиялық цехтардан, механикалық цехтың жалпы ағымына ауысуы мүмкін. Бұл технологиялық процесті толығымен автоматтандыруға мүмкіндік береді.

Беттік шынықтыруда  әрбір бұйымға өзінің өңдеу режимін  және өзінің индукторын дайындау керек. Сондықтан, индукционды қыздырумен беттік шынықтыруды біртипті бұйымдарды сериалы өндіруде пайдалы, мысалы, автомобильді өндірісте.

ЖЖТ шынықтырудан кейін, құрамында 0,4% С бар болат, беттік қабатта HRC 54-58 қаттылыққа ие болады. Цементациядан кейін, төмен көміртекті болаттың беткі қабатының қаттылығы HRC 60-63-ке тең.

Беттік шынықтыру жоғары қаттылыққа жарып өтуші шынықтыру бұйымның мерзімінен бұрын сынуына әкелуі мүмкін болатындай жағдайда тозуға жұмыс істейтін төзімділікті, түйіспелі қажуға және бұйымның майысуына  қарсыласуын жоғарлату мақсатымен қолданылады. Сол мақсатта химия-термиялық өңдеудің көмегімен – цементтеу, азоттау және басқада процестер беттік беріктендіруде қолданылады. Беттік шынықтыру химия-термиялық өңдеумен салыстырғанда маңызды технологиялық артықшылықтарға ие болады :

– қыздыру уақыты бар  болғаны бірнеше секундты құрайды;

– жұмысшы бетте біртекті құрылымды алу;

– қымбат болмайтын орташа көміртекті болаттарды пайдалану мүмкіндігі;

– электр энергия шығындарының қысқаруы;

– процесті механикаландыру  мүмкіндігі;

Мұнан өзге, ол бұйымның ең ауыр жағдайларда жұмыс істейтін, жеке учаскелерін беріктендіру үшін қолдануға  жеңіл.

 Барлық көрсеткіштер  бойынша ең пайдалы термиялық  өңдеу болып беттік индукциялық  шынықтыру табылады.

Жоғары жиілікті қыздырудың артықшылықтары. Болат бұйымдарын жоғары жиілікті тоқпен қыздыру жай пештерде қыздыруға қарағанда артықшылықтары көп:

А) Бұйымның керекті бөлігіне ғана қыздыруға кететін энергияның жұмсалуы.Жай пеште, пештің өзін, атмосферасын және металлдың 100% қызуын қамтамасыз ету керек. Сондықтан электроэнергияның ең үлкен бағасында да, жоғары жиілікті тоқпен қыздыру арзанға түседі.

Б) Жоғары жиілікті тоқпен қыздыру термиялық өңдеудің жоғары сапасын қамтамасыз етеді. Жылу қысқа уақыт мерзімінде металлдың  өзінде туады. Сондықтан ол беттіктің  көміртексізденуін, дәннің өсуін және металлдың қызып кету қауіптілігін кемітеді. Жылу мөлшерін нақты бақылауға болатындықтан, бұл үрдіс тұрақты және автоматизацияға жақсы бейім.

В) Жоғары жиілікті қыздыру бұйымтің қабыршақтануын болдыртпайды.Сондықтан  термиялық өңдеуден кейін болатын  қосалқы операциялардың көбісі жойылады.

Г) Беттік жоғары жиілікті шынықтыру кезінде қалдықты кернеулерді беттік бойымен пайдалы түрде таратуға болады.

Д) Жоғары жиілікті шынықтыруды енгізу қымбат легірленген  болаттарды орнына қарапайым көміртекті, бұйымның сапасына әсерін тигізбейтін, болаттарға ауыстыруға болады.

Ж) Беттік жоғары жиілікті шынықтыру қымбат және ұзақ уақыт қажет ететін үрдістердің орнына (цементация) қолданады.

З) Жоғары жиілікті шынықтыру жоғары өнімділікпен ерекшеленеді. Мысалы, беттіктің қызуы 2-15 сек уақытты  қажет етеді. Жоғары жиілікті қондырғы механикалық өңдеуге арналған қондырғылармен бірге қоюға болады.

И) Жоғары жиілікті қыздыру жұмыскерлердің еңбек жағдайын көпке арттырады.

Жоғары жиілікті шынықтырудың термиялық параметрлері. Жоғары жиілікті шынықтырудың  шарттары келесі термиялық параметрлермен сипатталады:

 –  бөлшекті  қыздыру температурасымен;

 –  фазалық  ауысулар аймағында оны қыздырудың  жылдамдығымен; 

 –  белсенді  электрлік қыздыру жүретін қабаттың  қалыңдығы, яғни  - қолданылатын  жиіліктегі тоқтың өту тереңдігімен;

- салқындау  жылдамдығымен.

электрлік аспаптардың көрсеткішімен - жиілігімен, күшімен және   индуктордағы тоқ кернеуімен, сондай-ақ қыздыру уақытының ұзақтығымен – тек қана берілген, толық белгілі болған жағдайларда қыздыру жағдайын сипаттауға болады.

индукциялық қыздыру кезінде  температураны анықтау үшін  инерциясыз фотоэлектрлік пирометрлерді пайдаланады,бірақ зерттеу мақсаттары үшін ең жеттік және  объективті әдіс бұл жағдайда  тез өзгеретін температураларды жұқа диаметрі 0,5 мм хромельалюминийлік сымдардан жасалған,  зерттелетін бөлшекке жеке дәнекерленген және инерциясыз аспаппен және шлифтік осциллографпен қосылған терможұппен өлшеу дұрыс болып табылады.

Әсіресе индукциялық  қыздыру мен шынықтыру кезіндегі  фазалық ауысулар. индукциялық қыздырудың жоғары жылдамдығында перлитті-ферриттік құрылымның аустенитке ауысуы, пештегі кәдімгі қыздыру сияқты, диффузиялық жолмен жүреді.

индукциялық қыздырудың жоғары жылдамдығының арқасында аустенит шектен тыс ұсақ дәнді және көміртегі мен басқада қоспалардың мөлшеріне қатысты біртексіз болады. индукциялық қыздырудың температурасы едәуір  жоғарлаған кезінде диффузия  аустениттегі көміртегінің және басқада қоспалардың мөлшерін теңестіреді және аустенит дәндерінің өсуі жүреді. Алайда индукциялық қыздырудың қысқа уақыттығы 975^º дейін аустениттің ұсақ дәндерінің сақталуына мүмкіндік береді. Сол болатты пеште 975^º дейін бар болғаны 15 минуттай ұстаумен қыздыру сол кездің өзінде ақ уже аустениттің ірі дәнін береді. Әдетте индукциялық қыздырудың жоғары жылдамдығы аустениттегі диффузиялық процестердің аяқталуын толық қамтамасыз етуге мүмкіндік бермейді, шынықтырудан кейін мартенситте, алғашқы перлитке жауап беретін кейбір иілімділіктер байқалады.