КП. 30І. 11. 03. 000П3
 Скачать 1.45 Mb.
|
|
1.5 Призначення та обґрунтування термічної обробки інструмента Термічна обробка поділяється на попередню термічну обробку заготовок інструмента, основну термічну обробку і зміцнювальну (поверхневу хіміко-термічну). Попередня термічна обробка: Відпал. Заготовки інструмента, які одержали незадовільну структуру в результаті зварювання, кування, штамповки, прокатки чи недостатню твердість після гартування,підлягають відпалу. Твердість заготовок після відпалу повинна бути не більше ніж твердість металу інструмента у стані постачання. Найбільш розповсюдженими видами відпалу після зварки,штамповки, прокатки є відпал з безперервним охолодженням і ізотермічний відпал. Зварні заготовки і деталі після штамповки підлягають відпалу в конвеєрних , шахтних чи камерних печах з електричним нагрівом, а при циклічному відпалі – в соляних ваннах з електричним нагрівом ( склад ванн – суміш солей БТН3Б, Б78Н22). Циклічний ступінчастий відпал використовують для заготовко інструмента із швидкорізальних сталей з метою одержання структури середньозернистого перліту, що дозволяє підвищити якість поверхні при механічній обробці. Циклічному ступінчастому відпалу підлягають заготовки дрібно розмірного інструмента, який одержав при гартуванні недостатньо твердість. Високий відпал. Його здійснюють перед остаточною термічною обробкою для зняття внутрішніх напружень після механічної обробки заготовок чи після прокату. Нормалізація. Служить для підвищення твердості та часткового усунення цементитної сітки на межах зерен з метою покращення оброблюваності заготовок мітчиків, плашок, напилків. Покращення. Використовують замість нормалізації для покращення оброблюваності різанням. Забезпечує одержання більш рівномірної твердості, усуває цементитну сітку. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 28 КП.30І.11.03.000П3 Карбідний відпуск. Здійснюють з метою підвищення пластичності заготовок. Основна термічна обробка. Складається, як правило, із гартування та подальшого відпуску. Забезпечує одержання необхідних властивостей за міцністю, твердістю та теплостійкістю інструмента. Гартування. Умовно можливо виділити два види основної термічної обробки інструментальних сталей:
Перший вид використовується при термічній обробці інструментальних вуглецевих та легованих сталей з досить високим вмістом вуглецю ( У7 – У13, 9ХС, 11ХВ, 13Х, В2Ф, ХВ4, ХВСГ, ХВГ, 6ХС, Х12Ф, Х12М, 5ХНМ та інші). Другий вид – при обробці швидкорізальних штампових ( 4Х3ВМФ, 3Х3М3Ф та інших) сталей, мартенситно-старіючих сталей і сплавів з інтерметалідним зміцненням ( В11М7К23 та інші ). В обох випадках зміцнення досягається за рахунок аустенізації сталей при їх нагріві, витримці при температурі гартування, охолодженні та наступному відпуску. Важливими факторами структурних перетворень, що протікають при нагріві та охолодженні сталей, є розмір зерна аустеніту і наявність остаточного аустеніту. Розмір зерна аустеніту визначає міцність інструментальних сталей після їх термічної обробки та теплостійкість. Наявність остаточного аустеніту приводить до зниження твердості сталі, але при цьому і до деякого підвищення її міцності, ударної в'язкості. Нагрів інструмента при гартуванні здійснюється різними способами : - в соляних чи свинцевих ваннах; - електро- чи газових печах з захисною атмосферою; - в вакуумних печах; - токами високої частоти. Найбільше розповсюдження одержує нагрів в соляних ваннах та вакуумних печах. Відпуск. Весь інструмент із ШРС підлягає двох- чи трьохкратному відпуску. Звичайно відпуск виконують при температурах 550-570°С з витримкою протягом 1 години. Досить розповсюдженим є скорочений відпуск, який здійснюється при більш високих температурах та меншій витримці. В останньому випадку слід ретельно контролювати режим відпуску ( температуру та час витримки). Охолодження після кожного нагріву – до кімнатної температури. Відпуск інструмента із інших інструментальних сталей звичайно одноразовий. Додаткова термічна обробка: Ціанування – одержало найбільше розповсюдження, являє собою процес хіміко-термічної обробки інструмента із ШРС, при якому поверхневий шар насичується вуглецем та азотом. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 29 КП.30І.11.03.000П3 Для зниження крихкості, покращення зовнішнього вигляду ціанових інструментів їх воронять в розчині солі ЧС-312, який містить 40-46% KNO2 та 60-54% NaNO3 при температурі 400-450°С ( для зварного інструмента) чи 450-480 °С (для суцільного). Час витримки 30 хвилин. Додатковий відпуск проводять для зняття напружень, покращення товарного вигляду (особливо шліфованого) в шахтних печах з циркулюючою атмосферою. Температура 275°С, витримка - 1 година, охолодження в мастилі. Інструмент, який пройшов відпуск, має золотавий колір. Стабілізуючий відпуск – проводиться в соляних ваннах, які містять 85 % KNO3 та 15% NaOH, з метою стабілізації розмірів прецизійного інструмента після шліфування та загострення. Температура ванн - 500°С, час витримки - 1 година, охолодження на повітрі. Термічна обробка фрез: Термічну обробку черв’ячних, циліндричних, торцевих, дискових, пазових, відрізних і фасонних фрез із швидкорізальної сталі здійснюють у такій послідовності: перший підігрів до 600…650̊С; другий підігрів до 800…850̊С; остаточний нагрів до 1270…1290̊С; охолодження до 200…250̊С у соляній ванні, яка нагріта до 500…550, чи в олії, температура якої дорівнює 90 - 140̊С, з наступним охолодженням на повітрі; промивання та пасивірування; контроль твердості. Твердість контролюють твердоміром чи тарированим напилком. Вона повинна становити 62…65 HRC. Якість відпуску перевіряють магнітним методом у 5…10 % фрез із партії. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 30 КП.30І.11.03.000П3 1.6 Способи підвищення працездатності інструмента та вибір мастильно-охолоджуючого технологічного засобу Додаткова обробка та зміцнення інструментів – цей цикл операцій стає одним із найважливіших у підвищенні довговічності інструмента та продуктивності праці. Умовно можливо виділити операції, які здійснюються в процесі виготовлення інструмента (хіміко-термічну обробку і механічне зміцнення), і операції, які виконуються в процесі виготовлення та при його переточках. 1.Операції, які здійснюються в процесі виготовлення інструмента :
2.Операції, які здійснюються в процесі виготовлення та експлуатації інструмента:
а) газофазний спосіб нанесення – наноситься плівка карбіду титану на багатогранні твердосплавні пластини; б) спосіб катодного напилення – засновано на нанесенні тонких плівок карбідів, нітридів, окислів металів IV-VI груп таблиці Менделєєва на поверхню виробу в вакуумі. Якість покриття залежить від якості підготовки поверхні, чистоти матеріалів, точності регулювання температури;
підвищення твердості, міцності інструмента із різних інструментальних матеріалів, в тому числі ТС, надтвердих матеріалів та мінералокераміки. Поверхня інструмента може оброблятися променем лазера як повністю, так і на окремих дільницях передньої та задньої поверхонь. - оптимізація режимів обробки ( в процесі експлуатації інструмента): при призначенні режимів обробки необхідно враховувати наявність чи відсутність підводу МОС ( мастильних та охолоджуючих середовищ ) в зону різання, забезпеченість виробничої санітарії. В процесі експлуатації різального інструмента необхідного звести до мінімуму можливість травмування робітника при поломках чи викрихтуванні, необхідно забезпечити надійний захист зони обслуговування від стружки. Призначені елементи режиму різання повинні бути раціональними для заданих умов обробки . Загострення та перезагострення інструментів повинно здійснюватися в умовах, які гарантують дотримування санітарних норм. Важливими складовими складного механізму різання металів є процеси пластичного деформування, тертя, зносу та руйнування, які протікають в зоні контакту інструмента та заготовки. Передня та задні поверхні інструмента в процесі роботи зазнають інтенсивного зносу. Більша частина механічної енергії, яка витрачається на різання металу, перетворюється на теплову. Найбільш інтенсивно цей процес протікає в зонах пластичного деформування матеріалу заготовки та тертя робочих поверхонь інструмента і приводить до значного зростання температури. Мета використання МОТЗ - зменшення зносу різального інструмента, поліпшення якості оброблюваної поверхні та зростання продуктивності праці. Досягти цього можливо направленим впливом на елементарні фізико-механіЗмн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 31 КП.30І.11.03.000П3 чні та механохімічні процеси, які протікають при різанні металів, шляхом належного вибору основи МОТЗ (вода, мінеральне мастило та інші), регулюванням умов подачі МОТЗ в зону різання і так далі. У більшості випадків охолодження знижує знос різального інструмента і покращує якість оброблюваної поверхні. На прямі охолоджуючі характеристики МОТЗ суттєво впливає не тільки теплоємність та теплопровідність, але й здатність охолоджуючого засобу до змочування металевих поверхонь та утворення пару, так як при високих швидкостях різання та температурах рідина може не вступати у безпосередній контакт з поверхнею інструмента із-за низької здатності до змочування чи утворення парової подушки. Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 32 КП.30І.11.03.000П3 Основна задача мастильної дії МОТЗ - зменшення охоплення, задиру, фрикційного нагріву та сил тертя при переміщенні стружки та оброблюваного матеріалу по переднім та заднім поверхням інструмента. При зростанні мастильних характеристик МОТЗ можуть поліпшитися практично всі параметри обробки:
Покращення мастильних властивостей МОТЗ локалізує пластичну деформацію, зменшує величину та глибину розташування остаточних напружень, зменшує потужність та зусилля різання. При зубофрезеруванні ефективні масляні охолоджуючі рідини з присадками та водяні МОТЗ (5-10% емульсії типу Укрінол-1; ОСМ-3; МР-1; 15% МР-99), які підвищують стійкість інструментів та покращують якість оброблюваної поверхні. Таблиця 1.6- Використання МОТЗ при обробці легованих сталей
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 33 КП.30І.11.03.000П3 Таблиця 1.7 - Способи подачі МОТЗ при зубофрезеруванні
Таблиця 1.8-Середні норми витрати та напрямок потоку МОТЗ
М - масляні МОТЗ Масляні, синтетичні та напівсинтетичні рідини зберігають протягом дванадцяти місяців з дня приготування, емульсори Укрінол-1, Аквол-2 - шість місяців. Температура зберігання від - 10 до +40°С для всіх марок охолоджуючої рідини. Рідини марок МР-1, МР-4, ЛЗ-СОЖ 2СО поставляються готовими до використання. емульсії Укрінол-1, Аквол-2 готуються заливкою базового концентрату у воду. При підготовці охолоджуючих рідин вводять присадки (бактерицидні та інші), використовують різноманітні технологічні засоби обробки води (озонування, обробка ультрафіолетовими променями, хлорування). Необхідно ретельно дотримуватися правил техніки безпеки та виробничої санітарії. Очищення охолоджуючої рідини дозволяє підвищити якість обробки, стійкість інструмента, термін роботи насосів, зменшує витрату рідини, дозволяє утилізувати гостродефіцитні матеріали-вольфрам, кобальт (із відходів твердосплавних заготовок), алмаз. Якість очищення оцінюється найбільшими розмірами часток механічних домішок у охолоджуючих рідинах та їх допустимим масовим вмістом. Відпрацьовані МОТЗ є одним із головних забруднювачів оточуючого середовища у машинобудуванні. Їх розлив, розприскування, втрати разом із стружкою та обтирочним матеріалом, просто злив у каналізацію приводить до забруднення грунту, водоймищ та повітря. Крім того, при цьому втрачаються і та доля компонентів, яку можливо було б повторно використовувати для приготування нової партії МОТЗ. Основну групу МОТЗ складають масляні та водозмішані рідини, які частіше за все містять дефіцитні мінеральні масла (втрата яких є втратою потенційної сировини). Вода теж сировина, вартість якої з кожним роком зростає. Таким чином, питання захисту оточуючого середовища та раціонального використання потенційної сировини із відпрацьованих МОТЗ пов’язані між собою: неможна просто зливати відпрацьовані МОТЗ в каналізацію, їх необхідно утилізувати, чи принаймні, зробити безпечними. Всі способи, які існують для забезпечення безпеки емульсій можливо розбити на такі групи: термічні; фізико-хімічні; біологічні. Ні один із вказанЗмн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 34 КП.30І.11.03.000П3 их способів не може забезпечити необхідну степінь утилізації та очистки відпрацьованих МОТЗ, тому використовують комплексне очищення. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||