Технологический процесс термической обработки зубчатого колеса

     Конструкционными  называют материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов, инженерных конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам. Детали машин и приборов характеризуются большим разнообразием форм, размеров, условий эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, в контакте с различными средствами. Эти факторы определяют требования к конструкционным материалам, основные из которых – эксплуатационные, технологические и экономические. 

     1.2. Типы производства детали.

     Тип производства – это классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёма выпуска изделий.

     В машиностроении выделяют три типа производства: единичное, серийное и массовое.

     В единичном производстве выпускают  изделия широкой номенклатуры в  небольших количествах или индивидуально. При изготовлении деталей, как правило используется универсальное оборудование.

     В серийном производстве изготавливают  партии деталей, регулярно повторяющиеся через определённые промежутки времени. В зависимости от размера партии различают мелко-, средне- и крупносерийное производство. Используется специализированное оборудование.

     Для массового производства характерно изготовление большого количества однотипных деталей на специальном оборудовании.

    1.3. Технологические требования.

    С этой точки зрения материал должен удовлетворять требованиям максимальной трудоёмкости изготовления детали. В первую очередь он должен обладать хорошей обрабатываемостью режущим инструментом, различными методами обработки давлением. В ряде случаев для улучшения обрабатываемости приходится назначать предварительную термическую обработку заготовок (типа отжига).

1.4. Обоснование способа  получения заготовки

   В машиностроении и ремонтном производстве применяются следующие виды заготовок: отливки, поковки и штамповки, а  также комбинированные (штампосварные, литые в сочетании со сваркой) и заготовки из сортового проката.

    При выборе способа изготовления заготовки  необходимо учитывать её материал, размеры, конструктивные формы, размеры и условия нагружения детали, а также тип производства, для которого разрабатывается техпроцесс.

    Выбранный метод должен быть экономически целесообразным.

    Одним из производительных способов получения  заготовок является штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Штамповкой называют процесс получения поковок, при котором формообразующую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданной чертежом конфигурацией.

      Производительность до 400 поковок  в час. Штамповкой на ГКМ  получают поковки массой 0,1 —  100 кг с максимальным диаметром 315 мм. Кроме ГКМ в качестве оборудования для штамповки применяют молоты и прессы.

    Допуски и припуски на поковки регламентируются ГОСТ 7505-89.

    На  ГКМ изготавливаются следующие  поковки: зубчатые колеса, шестерни, конические шестерни с валом; цилиндрические шестерни с валом, кольца, втулки, шестерни с  фланцем и т. д.

    В том случае, когда поковку невозможно технологически выполнять на ГКМ, необходимо проектировать штамповку на кривошипных  прессах. На прессах штампуют детали весом до 200 кг типа плоских поковок, шестерен, крестовин, ступенчатых валов, валов-шестерен, поворотных кулаков, рычагов, шатунов, коленчатых валов и т.д.

    Штамповка на кривошипных прессах в 2—3 раза производительнее, а припуски и допуски на 20-35% ниже по сравнению со штамповкой на молотах, расход металла поковки снижается на 10 —15%. Допуски и припуски заготовок, штампуемых на кривошипных прессах, принимают по ГОСТ 7505-95.

    Применение  объемной штамповки оправдано при  серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

    Технологический процесс изготовления поковки включает следующие операции: отрезка проката на мерные заготовки, нагрев, штамповка, обрезка облоя и пробивка пленок, правка, термическая обработка, очистка поковок от окалины, калибровка, контроль готовых поковок.

    Перед штамповкой заготовки должны быть нагреты  равномерно по всему объему до заданной температуры. При нагреве должны быть минимальными окалинообразование (окисление) и обезуглероживание поверхности заготовки.

    Используются  электроконтактные установки, в которых заготовка, зажатая медными контактами, нагревается при пропускании по ней тока; индукционные установки, в которых заготовка нагревается вихревыми токами; газовые печи, с безокислительным нагревом заготовок в защитной атмосфере.

    Штамповку осуществляют в открытых и закрытых штампах. В открытых штампах получают поковки удлиненной и осесимметричной формы. В закрытых штампах – преимущественно осесимметричные поковки, в том числе из малопластичных материалов. Поковки простой формы штампуют в штампах с одной полостью. Сложные поковки с резкими изменениями сечений по длине, с изогнутой осью и т.п. штампуют в многоручьевых штампах.

    После штамповки в открытых штампах  производят обрезание облоя и пробивку пленок в специальных штампах, устанавливаемых на кривошипных прессах.

    Правку  штампованных поковок выполняют  для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезания облоя, после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии либо в чистовом ручье штампа сразу после обрезания облоя, либо на обрезном прессе (обрезной штамп совмещается с правочным штампом), либо на отдельной машине. Мелкие поковки правят на винтовых прессах в холодном состоянии после термической обработки.

    Термическую обработку применяют для получения  требуемых механических свойств  поковок и облегчения их обработки  резанием. Отжиг снимает в поковках из высокоуглеродистых и легированных сталей остаточные напряжения, измельчает зерно, снижает твердость, повышает пластичность и вязкость. Нормализацию применяют для устранения крупнозернистой структуры в поковках из сталей с содержанием углерода до 0,4%.

    Очистку поковок от окалины производят для  облегчения контроля поверхности поковок, уменьшения износа металлорежущего инструмента и правильной установки заготовки на металлорежущих станках. На дробеструйных установках окалину с поковок, перемещающихся по ленте конвейера, сбивают потоком быстро летящей дроби диаметром 1…2 мм. В галтовочных барабанах окалина удаляется благодаря ударам поковок друг о друга и о металлические звездочки, закладываемые во вращающийся барабан.

    Калибровка  поковок повышает точность размеров всей поковки или отдельных ее участков. В результате этого последующая механическая обработка устраняется полностью или ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объемную калибровку. Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки. Объемной калибровкой повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки.

1.5. Разработка технологического маршрута изготовления детали

Таблица 1. Технологический процесс изготовления детали