Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Вид-во Сумду 2008 удк 621. 78 (076) с 34
Скачати 2.27 Mb.
|
|
Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет СІгова В.І., Руденко Л.Ф. ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ЗМІЦНЕННЯ ТА АСУ ТП (лабораторні роботи, завдання для контрольних робіт і ІДЗ) Рекомендовано Міністерством освіти і науки Українияк навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладівСуми Вид-во СумДУ 2008 УДК 621.78 (076) С 34 Рекомендовано Міністерством освіти і науки України(лист № 1.4/18-Г-798 від 04.04.2008 р.)Рецензенти: д-р техн. наук, професор С.Д.Косторний (Сумський національний аграрний університет); д-р техн. наук, професор В.М.Радзієвський (Міжнародний інститут компресорного і енергетичного машинобудування концерну «Укрросметал»); канд.техн.наук, професор В.С.Іваній (Сумський державний педагогічний університет) ^ С 34 Технологічні процеси зміцнення та АСУ ТП (лабораторні роботи, завдання для контрольних робіт і ІДЗ): Навчальний посібник. – Суми: Вид-во СумДУ, 2008. – 197 с. ISBN 978-966-657-186-4 У навчальному посібнику комплексно подані розділи робочої програми курсу «Технологічні процеси зміцнення та АСУ ТП», який є продовженням курсу «Термічна обробка сталей і сплавів», що викладається у бакалавратурі, методичні вказівки для проведення восьми лабораторних робіт з курсу. Текст кожної роботи містить короткий теоретичний вступ, опис апаратури і методики досліджень результатів експериментів. У кінці кожної лабораторної роботи подані запитання для тестового контролю. У посібнику містяться методичні вказівки для самостійної роботи з розроблення технологічного процесу і технологічної карти термічної обробки. У кінці посібника додаються завдання для самостійної роботи з курсу і для контрольних робіт студентів-заочників; відповідно подані довідкові таблиці для вибору режимів термічної обробки. Навчальний посібник призначений для студентів за фахом «Прикладне матеріалознавство», «Металознавство і термічна обробка», «Матеріалознавство в машинобудуванні» УДК 621.78 (076) © В.І.Сігова, Л.Ф.Руденко, 2008 I SBN 978-966-657-186-4 © Вид-во СумДУ, 2008 ЗМІСТ
^ Розділ 1 Мета роботи Цілі і задачі дисципліни. Основні напрями розвитку і впровадження прогресивних технологічних процесів зміцнення деталей машин. Місце термічної обробки в загальному циклі виробництва. Література: [2, з. 9-21].
Література: [1, с. 63-79].
Література: [1, с. 5-18].
Література: [1, с. 123-166].
Література: [1, с. 424-446].
Література: [1, с. 188-208].
Література: [1, с. 406-422].
Література: [2, с. 266-274], [2, с. 277-282], [2, с. 284-301], [2, с. 303-326], [2, с. 327-344], [2, с. 563-585].
Література: [1, с. 625-656].
Література: [1, с. 663-666.
Література: [1, с. 680-706].
Література: [2, с. 230-235].
Література: [2, с. 237-243].
Література: [2, с. 266-274],
Література: [2, с. 213-221]
Література: [2, с. 176-184].
Література: [2, с. 200-211], [2, с. 190-198]. Лабораторна робота 1 «Вибір матеріалу і термічна обробка деталей типу шестерень» (тривалість роботи - 6 год) ^ 1.1 Навчити студентів вибирати сталі для виготовлення деталей зубчастих зачеплень, технологічний режим їх зміцнення з урахуванням умов експлуатації. 1.2 Відповідно до вибраного технологічного процесу зміцнення підібрати обладнання, прилади і допоміжні матеріали для проведення процесу. 1.3 Навчити студентів проводити гартування шестерень малого і великого модулів з використанням струмів високої частоти або хіміко-термічної обробки. ^ 2.1 Цементаційна шахтна електропіч або установка СВЧ з ламповим або машинним генератором. Гартівна піч. 2.2 Цементаційні ящики . 2.3 Карбюризатори: деревний або газовий. 2.4 Індуктори для нагріву деталей СВЧ, прилади для укладання при цементації в деревному вугіллі і при гартуванні. 2.5 Гартівні баки з водою і маслом. 2.6 Деталі шестерні і зразки-свідки. 2.7 Твердомір ТК2, таровані напилки. 2.8 Електрозаточний верстат. 2.9 Шліфувально-полірувальні верстати для виготовлення мікрошліфів. 2.10 Металографічний мікроскоп . 2.11 Спиртний 3-4% протравлювач Н2SO4. 2.12 Гігроскопічна вата і фільтрувальний папір. ^ 3.1 Критерії працездатності зубчастих коліс Зубчасті колеса належать до одних із найпоширеніших і складних у конструктивному і технологічному відношенні деталей машин. Їх функціональне призначення - передача крутного моменту. Зуби шестерні в процесі експлуатації машин піддаються: 1) згину при прикладенні максимального крутного моменту або при різкому гальмуванні, внаслідок чого може відбуватися руйнування в ніжці зуба по галтелі; 2) згину при багатократних циклічних навантаженнях, що викликають втомне руйнування зуба в небезпечному перетині в ніжці зуба; 3) контактним напруженням на робочій поверхні в зоні зачеплення зубів, внаслідок чого розвивається піттинг на поверхні; 4) зносу торцевих поверхонь при перемиканні передач. Основним критерієм працездатності шестерень є: контактна витривалість, витривалість при згині, стійкість до зношування і заїдання. ^ - здатність матеріалу протистояти розвитку втомного фарбування, яке є основним видом поверхневого руйнування зубів. Воно характерне для більшості закритих, добре змащуваних передач. Викришування виникає і розвивається поблизу полюсної лінії на ніжках зубів (рис.1). Руйнування починається з утворення в приповерхневому шарі мікротріщин втоми. Після виходу тріщин на поверхню їх розвиток істотно швидшає розклинюючою дією мастила.  Рисунок 1 - Викришування матеріалу на поверхні зуба Поглиблення тріщини закінчується відколюванням шматочків металу і утворенням ямок. Ямки поступово перетворюються на раковини. ^ опору поверхневого шару зубів розвитку пластичної деформації, його твердості. Витривалість зубів при згині - здатність матеріалу протистояти втомній поломці зуба. Тріщина втоми, як правило, виникає біля основи зуба. До зниження міцності зубів при згині призводять залишкові напруження розтягування, що утворюються при шліфуванні западини зуба. ^ зубів слабшає головним чином за відсутності або поганому змащуванні. Якщо товщина масляного шару нижча за висоту мікронерівностей, то відбувається зіткнення поверхонь зубів, що сполучаються, по гребінцях і їх зношування під впливом сили тертя. Швидкість зношування зростає із збільшенням тиску, швидкості ковзання, особливо із збільшенням величини шорсткості поверхні і зниження твердості. Інтенсивне зношування викликає спотворення профілю зуба (рис.2). Рисунок 2 - Вид зносу поверхні зуба ^ полягає в розвитку інтенсивного схоплювання і виривання частинок металу з їх перенесенням на поверхню зв'язаного зуба. Вирвані частинки повторно схоплюються, борознять поверхні , що труться, і викликають їх швидке і інтенсивне руйнування. До заїдання найбільш схильні незагартовані поверхні. Загартовані поверхні під впливом нагріву при терті також здатні відпускатися і знеміцнюватись. Тому для високонавантажених і високошвидкісних передач рекомендується застосування теплостійких сталей з високою твердістю поверхні. ^ коліс, їх термічна і хіміко-термічна обробка Найвищу працездатність зубчастих коліс забезпечують сталі. Рідше застосовуються чавуни і пластмаси. Залежно від умов експлуатації і необхідної твердості поверхні застосовувані сталі підрозділяються на дві групи: 1) сталі, що застосовуються без зміцнення поверхневого шару; з однаковою твердістю по перетину зуба при HRC 28-45; 2) із зміцненим поверхневим шаром до HRC 55-63 і в'язкою серцевиною з HRC 28-40. ^ утворюють середньовуглецеві, поліпшувані нормалізовані й об'ємно гартовані сталі. Вони значно поступаються сталям другої групи за здатністю навантаження, але перевершують їх за технологічністю, допускають чистове точіння і нарізання зубів після термообробки, що істотно полегшує виготовлення коліс. Крім того, вони не схильні до крихкого руйнування при динамічних навантаженнях. Поліпшувані сталі застосовують для мало- і середньонавантажених передач і для коліс в допоміжних механізмах, наприклад, в механізмах ручного управління сталі піддають гартуванню і високому відпуску або просто нормалізації. Структура після термополіпшення – сорбіт, HRC 28-32. Після нормалізації - перліт + ферит. Після об'ємного гартування і низького відпуску колеса мають структуру мартенсит з твердістю HRC 40-45. ^ утворюють низьковуглецеві сталі, що піддаються цементації або нітроцементації, потім гартуванню і низькому відпуску; середньовуглецеві сталі, зміцнювані азотуванням або поверхневим гартуванням. Маючи велику перевагу, цементовані і нітроцементовані шестерні мають і значні недоліки: термічна обробка викликає значну деформацію зубів, що вимагає згодом шліфування, притирання або обкатки і відповідно спеціальне обладнання. У табл. 1 наведені представники обох груп. Таблиця 1 – Сталі, що застосовуються для виготовлення деталей зубчастих зачеплень
П родовження таблиці 1
^ Для забезпечення надійності і тривалості роботи шестерень особливе значення має правильний вибір сталі для їх виготовлення і термічної обробки з урахуванням умов експлуатації. ^ піддають термополіпшенню із стандартних температур для кожної марки сталі. 3.3.2 Сталі другої групи: цементовані і нітроцементовані рекомендується піддавати дифузійному насиченню вуглецем і С+N при температурах 900-920о і 860-880оС відповідно на глибину 0,2-0,3 радіуса зразка (або зуба) від 0,8 до 1,5 мм. Вміст вуглецю в цементованому шарі 0,8-1,0%, в нітроцементованому - 0,5-0,7% вуглецю і 0,3-0,4% азоту. На деяких заводах застосовується швидкісна цементація шестерень із застосуванням для нагріву при цементації струмів високої частоти в спеціальному індукторі при температурі 1000-1050оС. На рис.3 зображений агрегат періодичної дії для швидкісної цементації при індукційному нагріві. Він є камерою, що герметизується, з багатовитковим індуктором, усередині якого знаходяться цементовані деталі. Карбюризатором може бути газ, можна також уприскувати в нагріту реторту рідкий карбюризатор (керосин, синтін, тріетаноламін). У робочій зоні агрегату можна помістити від 10 до 20 шестерень. Час цементації залежно від необхідної глибини - 30-40 хв. Після закінчення цементації шестерні гартують або після підстужування, або після повторного нагріву (можливо) струмами високої частоти. 16  До трансформатора Рисунок 3 - Агрегат періодичної дії для швидкісної цементації з нагріванням струмами високої частоти: 1 - циліндровий стержень; 2 - деталі; 3 – індукційний нагрівач; 4 - кожух печі; 5 – центруючий шпиндель; 6 - кришка; 7 - герметичний затвор; 8 - керамічний ізолятор Рекомендуються для відповідальних і особливо відповідальних деталей подвійне гартування, обробка холодом і низький відпуск. Твердість поверхні HRC 58. Мікроструктура мартенсит плюс карбіди або карбонітриди легуючих елементів і невелика (2-3%) кількість залишкового аустеніту. Твердість серцевини зуба HRC 25-40. Застосування швидкісної цементації при індукційному нагріві дозволяє вбудувати цей процес в потік механічної обробки, а також виконувати цементацію в умовах автоматичних ліній цеху. Для швидкісної цементації застосовуються сталі із спадково мілким зерном, оскільки температура цементації з нагрівом СВЧ на 100-150о вища за звичну. ^ піддають в заготовці термо-пліпшенню, остаточно готові шестерні - азотизації при температурі 500-600оС на глибину 0,2-0,3 мм. Твердість поверхневого шару HV 1000-1200; серцевини - HRC 28-32. У даній лабораторній роботі детальніше розглядається зміцнення деталей типу шестерень з нагрівом струмами високої частоти. ^ (СВЧ) набуло значного поширення у виробничій практиці як найпрогресивніший економічно вигідний, високо продуктивний процес термообробки. Застосовуються два методи гартування з нагрівом СВЧ: 1) з наскрізним прогріванням зуба; 2) контурне гартування. ^ (рис.4 а, б) в індукторі нагріваються, а потім охолоджуються відразу всі зуби шестерень невеликого модуля (m 4). Зуби прожарюються наскрізь. На деяку глибину (до 5 мм) гартується і обід колеса. Твердість поверхні після низького відпуску 60 HRC. Цей метод застосовується при гартуванні малонавантажених зубчастих коліс, оскільки зуби прожарюються наскрізь і можливі його поломки в експлуатації від втоми при дії змінних напружень. ^ гартування дрібномодульних шестерень проводять на двох частотах. Спочатку шестерні нагрівають протягом 3-5 з в індукторі з частотою струму 1000-10000 Гц від машинного генератора, щоб прогріти западини між зубами; потім в індукторі, живленому від лампового генератора з частотою 200000-400000 Гц з потужністю 300-400 кВт. Це забезпечує протягом 0,5-0,7 с додатковий нагрів шестерень по ободу зуба. Великогабаритні, багатомодульні зубчасті колеса (m 10-50 мм) гартують методами «зуб за зубом» (рис.4 а) або «по западині» (мал. 4 би) одночасним або безперервно-послідовним способами. При гартуванні «зуб за зубом» прогрівається контур бокової поверхні зуба до його ніжки. При гартуванні «по западині» індуктор вводиться між зубами із зазором 2-2,5 мм; при цьому нагріваються западина і обидві бокові поверхні зуба. Далі індуктор виводиться із западини, і через спрейєр охолоджується нагріта частина, після чого вводиться індуктор для нагріву наступної частини. У такий спосіб гартують зуби шестерень, зубчастих коліс вагою до 15000 кг, з шириною вінця до 1000 мм, числа зубів до 500 і модулем до 50 мм, забезпечуючи глибину загартованого шару від 1 до 10 мм залежно від габаритів колеса. Після гартування і низького відпуску твердість поверхневого шару 60 HRC. Для великогабаритних шестерень найчастіше застосовується гартування з самовідпуском за рахунок внутрішнього залишкового тепла виробу.  Зона розтягувальних напружень Рух індуктора Рисунок 4 - Схеми гартування зубчастих коліс: а - «зуб за зубом»; б) - «по западині» (1 - магнітопровід; 2 - індуктор; 3 - нагрітий шар) Для того, щоб забезпечити контурне гартування великих коліс, застосовують безперервно-послідовний метод нагріву зубів; для зосередження магнітного потоку, спрямованій концентрації в індукторі використовують залізний магнітний ланцюг, що складається з набору ізольованих пластин електротехнічної сталі або феритів, названу магнітопроводом (рис.4 б). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Схожі:
 | Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Вид-во Сумду 2008 ббк 67. 9 (4 Укр) 304 о-60 Законодавство України про релігію і церкву: Навчально-методичний посібник. – Суми: Вид-во СумДУ, 2008. – 107 с | | Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Вид-во Сумду 2008 ббк 67. 9 (4 Укр) 304 о-60 Законодавство України про релігію і церкву: Навчально-методичний посібник. – Суми: Вид-во СумДУ, 2008. – 107 с |
| Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Вид-во Сумду 2008 удк 621. 793+538. 975 П 84 У навчальному посібнику розглянуті технологічні основи одержання металевих, алмазоподібних і споріднених з ними плівок, їх особливості... | | Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Вид-во Сумду 2008 удк 548/549(075. 8) П 92 Кожен з основних розділів посібника містить тести для контролю знань. У додатку наведені завдання І розрахункові формули, необхідні... |
| Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Вид-во Сумду 2008 б бк 34. 53. 4я73 Особливу увагу приділено питанням розроблення прогресивних технологій, економіки виробництва, оформлення текстової та графічної частин... | | Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми Видавництво Сумду 2008 удк 004. 738. 5(075. 8) Описаний комп'ютерний інструментарій, що рекомендується для розроблення математичних моделей. Викладення теоретичного матеріалу супроводжується... |
| Навчальний посібник для студентів спеціальностей 090214, 090214 Харків 2009 удк 621. 873 ... | | Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Суми двнз "уабс нбу" 2013 удк 658. 114. 45(075. 8) Управління фінансами акціонерних товариств [Текст] : навчальний посібник / Державний вищий навчальний заклад «Українська академія... |
| Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Київ Видавництво "Істина" 2008 ббк 67. 7я7(4укр) Ю20 Ю20 Юзікова Н. С. Судові та правоохоронні органи України: Навчальний посібник. — Вид четверте, пєрероб. і допов. — К.: Істина, 2006.... | | Навчальний посібник для студентів медичних вищих навчальних закладів та лікарів-інтернів Рекомендовано Центральним методичним кабінетом з вищої медичної освіти моз україни як навчальний посібник для студентів вищих медичних... |