3. Разработка технологического процесса термической обработки.

3.1. Обоснование и выбор операций предварительной и окончательной термической обработки заготовки и детали и их последовательности.

Для получения равновесной структуры, снижения твердости и повышения ее обрабатываемости на металлорежущих станках, в качестве первичной операции термической обработки выполним нормализацию. Количества углерода в материале недостаточно для получения твердой и износостойкой поверхности вследствие закалки. Поэтому осуществим насыщение поверхности детали углеродом посредством цементации.

Для получения твердой и износостойкой поверхности осуществим общую закалку. Так как содержание углерода не равномерно, то в итоге мы получим твердую и износостойкую поверхность в сочетании с вязкой сердцевиной.

Для снижения внутренних напряжений а также для сохранения при этом требуемых нам свойств, осуществим низкий отпуск.

3.2. Обоснование и выбор режимов выбранных операций термической обработки.

Для осуществления нормализации, нагреем заготовку до температуры 860-870 С. Нагрев до более высокой температуры, ведет к усиленному росту аустенитного зерна, что пагубно влияет на механические свойства детали. Для прогрева заготовки по всему сечению, а также для протекания диффузионных процессов, осуществим выдержку при заданной температуре в течении 110 минут. Охлаждение осуществим на воздухе со скоростью 18 С/сек.

Для осуществления цементации, в качестве карбюризатора используем смесь состоящую из древесного угля - 40% и костяной муки – 60%. Деталь при этом нагреем до температуры 925 С. Нагрев до этой температуры объясняется требованием увеличения скорости диффузии углерода в поверхность детали. Так как даже в таких условиях диффузионный процесс протекает медленно, для цементации детали на глубину 1,0 – 1,5 требуется осуществить выдержку при заданной температуре в течении 7 часов. Охлаждение осуществим на воздухе со скоростью 18 С/сек.

Для осуществления закалки, нагреем деталь до температуры 860-870 С. Для протекания диффузионных процессов осуществим выдержку в течении 100 минут. Для быстрого охлаждения детали, в качестве закалочной среды используем масло. Скорость охлаждения в масле составляет 300 С/сек.

Для осуществления низкого отпуска деталь нагреем до температуры 220 - 250 С. Нагрев до более высокой температуры ведет к распаду мартенсита, что недопустимо. Так как температура не высока, осуществим более длительную выдержку – 2,5 часа. Охлаждение осуществим на воздухе, со скоростью 18 С/сек.

3.3. Выбор оборудования и оснастки, необходимых для осуществления термической обработки.

В качестве нагревательного устройства наиболее целесообразно использовать электродуговую печь, которая обладает рядом преимуществ:

• Позволяет осуществить нагрев изделия до строго заданной температуры.

• Позволяет осуществить выдержку при заданной температуре с высокой точностью.

• Предохраняет поверхность детали от окисления, что повышает механические свойства.

• Позволяет осуществить все операции с наименьшими затратами времени и труда.

Для осуществления закалки используем ванну с маслом. Для осуществления цементации используем цементационный ящик. В процессе работы с горячей деталью используем кузнечные клещи.

3.4. Выбор метода и необходимого оборудования для контроля качества результатов термической обработки.

Для осуществления контроля качества за результатами термической обработки используем метод замера твердости. В качестве технологического оборудования используем твердомер Роквелла. Данный метод позволяет осуществлять контроль в результате выполнения всех операций термической обработки. При этом на приборе установим шкалу “A” для замера твердости после цементации, закалки и низкого отпуска, и шкалу “C” после нормализации.