Технологический процесс термической обработки развертки

Загрузочный участок конвейерной  ленты (загрузочный стол), устройство герметизации места выхода обратной ветви ленты из муфеля и привод конвейера расположены на передней раме, установленной перед загрузочной фотокамерой.

Регулирование теплового режима электропечи  осуществляется по нескольким тепловым зонам с помощью термоэлектрических преобразователей и электронных  регуляторов температуры. При достижении заданной температуры на деталях, детали закаливаются в закалочном баке.

Бак закалочный представляет собой герметичную емкость, которая автоматически обеспечивает поддержание температуры не выше 60⁰С, благодаря оригинальной схеме теплообмена. Для создания ламинарного омывающего потока ванна оснащена мешалкой. Для промывки деталей используются новейшие современные смеси. Время перегрузки деталей из печи в ванну занимает менее 30 секунд., перемещаемой по направляющему остову между ведущим и ведомым барабанами с помощью электропривода, расположенного в верхней части конвейера. Ковши конвейера рассчитаны на прием мелких деталей и автоматически перегружают их на конвейер моечного бака машины.

Моечная машина  конструктивно выполнена из сварного корпуса, конвейера, бака с моющим раствором и нагревателями, насосной установки с системой трубопроводов.

Конвейер состоит из верхних  и нижних направляющих, конвейерной  ленты, ведущего и ведомого валов, привода. Конвейерная лента выполнена аналогично ленте закалочного бака. В баке размещены трубчатые электронагреватели для нагрева моющего раствора.

Насосная установка предназначена  для подачи моющего раствора в  разбрызгиватели для промывки деталей.

 

        Электропечь для нагрева под отпуск выполняется в виде футерованного стального каркаса, внутри которого по направляющим движется бесконечная конвейерная лента, выполненная из жаропрочной проволочной сетки, и расположен привод.

Нагревательная система выполнения по аналогии с закалочной печью. Под  сводом отпускной печи смонтированы мешалки, обеспечивающие равномерное распределение температуры при отпуске.

Система автоматического  управления 

Для регистрации  температурного режима на шкафу управления установлен регистратор температуры. С целью повышения безопасности работы печь оснащена блокировочными выключателями для снятия напряжения (отключения нагрева) при откате крышки. При обрыве термопары и превышении температуры срабатывает защита, отключается напряжение на нагревателях.

Необходимое силовое и регулирующее оборудование смонтировано в шкафу управления.

Для выработки  закалочной печью защитной атмосферы  к агрегату подключен эндогенератор. Газовая смесь в определенной пропорции формируется в газовой панели, размещаемой сбоку закалочной печи, и подается в торцевую часть зоны разгрузки, где при прохождении через встроенный каталитический генератор вырабатывается защитная атмосфера (эндогаз).

 

5.Расчет потребного количества оборудования

Количество  оборудования рассчитывается следующим  образом:

 
(шт), где

М –  объем производства за год, т.;

Т_шк – штучно-калькуляционное время, мин/кг;

Ф_д – эффективный(действительный) годовой фонд времени работы оборудования, ч.;

Коэффициенты 1000 и 1/60 использованы для  перевода тонн в килограммы и минут  в часы.

Эффективный годовой фонд времени  работы оборудования зависит от режима работы, продолжительности смены, потерь времени на ремонты, наладку и  т.п. и рассчитывается по формуле:

, где

В –  количество выходных дней в году;

П – количество праздничных дней в году;

С –  число смен в сутках;

t – продолжительность смены;

К –  коэффициент использования номинального времени работы оборудования(К=0,95)

 

Так как производительность печи равна 205 кг/ч, следовательно, штучно-калькуляционное время рассчитывается так:

 

Тогда количество оборудования равно:

 

Коэффициент загрузки оборудования рассчитывается по формуле:

 

П_о – необходимое количество единиц оборудования;

П –  принятое количество единиц оборудования, которое получают округлением значения П_о до ближайшего целого числа: П=1.

Коэффициент загрузки оборудования должен быть в пределах 0.85…0.95.

 

 

6.Расчет времени нагрева  печи

Лучистый  теплообмен

 

С - вес тела, кг;

с - удельная теплоемкость (с =0,16 ккал/кг);

С - коэффициент излучения (для окисленного металла С =3,

град-1);

F - активная поверхность, м:;

Т_ср - температура среды, К;

Т_мек- конечная температура металла, К;

Т_мен - начальная температура металла, К.

Площадь активной поверхности равна:

Р = 2πrh+2πRH = 2∙3,14∙27,5∙218 +2∙3,14∙58,5∙44=0,05 м²

 

Тогда, время нагрева печи под  цементацию:

 

 

 

7.Методы контроля качества детали после термической обработки.

Детали, прошедшие ТО, подвергают контролю: внешнему осмотру, контролю твердости. При этом возможно образование дефектов:

Дефекты возникающие при закалке

1. Недогрев - возникает в том случае, если сталь была нагрета до температуры ниже критической. Часть сорбита не превращается в аустените, в результате закалки получается структура имеющая низкую твёрдость. Этот дефект можно исправить для чего недогретую сталь отжигают, а затем проводят нормальную закалку.

2. Перегрев - получается, если сталь была  нагрета до температуры намного  выше критической или при оптимальной  температуре была дана слишком  большая выдержка. При перегреве  идёт рост зерна аустенита,  мартенсит становится хрупким.  Исправляется отжигом, закалкой.

Пережог - получается в том случае, если сталь  была не достаточно нагрета до температуры  близкой к температуре плавления. Пережог характеризуется оплавлением  и в связи с этим окислением металла по границам зёрен, поэтому  сталь становится очень хрупкой. Пережог является неисправимым браком.

Закалочные  трещины - возникают в результате резкого охлаждения или нагрева, перегрева, неравномерного охлаждения, наличия в деталях острых углов, рисок и п.т.

Пятнистая закалка - возникает если на поверхности детали имеется окалина, загрязнение, неравномерная структура. В некоторых зонах вместо мартенсита может быть троостит или сорбит. Этот брак устраняется путём очистки деталей и тем, что перед закалкой проводят контроль стали на однородность.

Дефекты возникающие при отпуске.

1. Недоотпуск - получается при температуре отпуска ниже нормальной в результате сталь на достигает требуемых свойств. Исправить недоотпуск можно дополнительным отпуском.

2. Переотпуск - получается при температуре отпуска выше нормальной или изменении длительности отпуска. В результате переотпуска сталь не достигает требуемых свойств. Сталь имеет пониженную твёрдость и прочность.

Деформации  и коробления

Деформация, т.е. изменение размеров и формы  изделий происходит при термической  обработке в результате термических  и структурных напряжений под  действием неоднородных объемный изменений, вызванных неравномерным охлаждением и фазовыми превращениями.

Несимметричную  деформацию изделий в практике часто  называют короблением.

Оно чаще наблюдается при неравномерном  и чрезмерно высоком нагреве  под закалку, неправильном положении  детали при погружении в закалочную среду и высокой скорости охлаждения в мартенситном интервале температур. Устранение этих причин значительно уменьшает коробление.

Размеры изделий после закалки даже при  отсутствии коробления не совпадают  с исходными значениями. Вызываемую этими изменениями деформацию можно  уменьшить подбором соответствующего состава стали и условий термической  обработки (в частности, применением  ступенчатой и изотермической закалки).

Контроль  твёрдости

Измерение твёрдости протяжки мы проводим твердомером  типа ТК. Твердомер для металлов ТК-2М предназначен для измерения  твёрдости металлов и сплавов  по методу Роквелла. Принцип действия - механический, вдавливанием алмазного наконечника в деталь, на которой остается отпечаток. За счет пластической деформации и определяется твёрдость детали.

Пределы измерения твердости, кгс:

шкала "А" - 70.90 HRA - 60

шкала "В" - 25.100 HRВ - 100

шкала "С" - 20.67 HRС - 150

Допускаемая погрешность испытательных нагрузок: ± 0,5%

 

8.Мероприятия по охране окружающей среды.

При проведении операции термической обработки  на участке возникают опасные  и вредные производственные факторы, которые оказывают отрицательное  воздействие на здоровье и работоспособность  человека.

К числу  мероприятий по технике безопасности при эксплуатации установок и  приборов контроля параметров технологических  процессов относятся следующие: при контроле температуры - проходы  к первичным преобразователям температуры установленным в труднодоступных местах, должны быть обеспечены смотровыми площадками и лестницами. Все приборы, к которым подводится электропитание должны быть заземлены; при контроле расхода количества и уровня - при эксплуатации расходомеров переменного перепада давления необходимо обеспечивать сброс продуктов продувки в дренажные или канализационные линии для предотвращения загрязнения воздуха. Для всех счетчиков, приборов, установок расположенных в труднодоступных местах, должны быть предусмотрены площадки или колодцы с хорошо освещёнными проходами.

При работе на электротермическом оборудовании с  контролируемыми атмосферами не допускается смешивание горючих  газов применяемых при приготовлении контролируемых атмосфер с воздухом, во избежании образования взрывчатой смеси. Необходимо строгое соблюдение правил остановки печей и замены контролируемой атмосферы. Перед введении в печь атмосферы из неё необходимо предварительно удалить воздух. Для продувки печей необходимо применять инертные газы. Удаление газов, обладающих резким запахом, из рабочей зоны должно проводиться местными вентиляторами с отсосами. Для предотвращения отравления в трубопроводах и аппаратах необходимо предусматривать надёжные соединители и прокладки.

Термическая обработка металла и эксплуатация электрооборудования в той или  иной степени оказывает вредные  воздействия на окружающую среду, так  как сопровождается образованием большого количества вредных газов, пыли, загрязнённых вод. Поэтому при эксплуатации электрооборудования  и выборе среды при термической  обработке необходимо учитывать  степень отрицательного воздействия  этих факторов на окружающую среду.

В термическом  производстве к основным факторам оказывающих вредное влияние на окружающую среду относятся:

1. выделение  тепла в биосферу - почти вся  электроэнергия, потребляемая печами, преобразуется в тепло и рассеивается  в биосфере в виде потерь  или при охлаждении нагретых  деталей. Чем мощнее электропечи,  тем существеннее этот фактор. Для уменьшения бесполезного  рассеивания тепла целесообразно:  улучшение теплоизоляции и сокращение  всех видов потерь, использование  тепла отходящих газов и охлаждающей  воды для технологических или  коммунальных целей;

выделение в атмосферу вредных газов - в  термических цехах при нагреве  в контролируемых атмосферах, сушке  и некоторых других операциях  выделяются вредные газы. Для уменьшения загрязнения атмосферы проводятся следующие мероприятия: применение систем газоулавливания и газоочистки, замена технологических процессов с большим газовыделением на другие более совершенные;

загрязнение водоёмов производственными сточными водами, вода используемая для закалки и промывки изделий и охлаждения печных устройств. Для обезвреживания сточных вод проводятся следующие мероприятия: сточные воды должны перед их сбросом проходить различные методы очистки, обеспечивающие ПДК вредных веществ в воде; после обработки, отстаивания и фильтрования сточные воды сбрасываются в бытовую канализацию;

использование водных ресурсов - электротермическое оборудование является крупным потребителем воды, расходуемой на охлаждение элементов  печей и устройств. К ней предъявляются  высокие требования: для уменьшения забора воды из источников и обеспечения  её качества необходимо применять системы  оборотного водоснабжения.

При обслуживании электропечей должны быть соблюдены  следующие требования безопасности:

все токоведущие  части электропечей, с которыми возможно соприкосновение обслуживающего персонала, должны быть изолированы или ограждены;

ограждения  и приборы контроля, к которым  подводится электропитание, должны быть заземлены;

электрические печи должны иметь блокировку для  автоматического отключения нагревательных элементов при открывании дверцы печи.

при эксплуатации электротермического оборудования должны использоваться изоляционные средства индивидуальной защиты: рукавицы, диэлектрические  галоши, коврики и т.п.

5. при  обслуживании электротермического  оборудования Правилами эксплуатации  электроустановок предусмотрены  специальные меры безопасности  для защиты обслуживающего персонала  от воздействия высоких температур  и теплового излучения. Все  механизмы управления и обслуживания  печей должны быть установлены  так, чтобы рабочий не подвергался  воздействию высоких температур  и вредных газов. Разность температур  на поверхности печей и окружающего  воздуха не должна превышать  45.60°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

1. Термическая  обработка - это ответственный  трудоёмкий процесс. Была проведена  разработка режима термической  обработки развертки.