Закалка, отпуск и обработка холодом
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Закалка, отпуск и обработка холодом





Закалкой называется процесс термической обработки, при которой деталь нагревают до определенной температуры, выдержи­вают при этой температуре и быстро охлаждают.

Детали из доэвтектоидной стали нагревают до температуры, превышающей на 30-50 °С значения, соответствующие линии GS, а детали заэвтектоидной стали — до температуры, превышающей на 30-50 °С значения, соответствующие линии PSK (рис. 9).

На качество закалки большое влияние оказывает скорость ох­лаждения деталей.

Практически скорость охлаждения нагретой стали изменяется в зависимости от вида охлаждающей (закалива­ющей) среды, в качестве которой применяют воду и минеральное масло.

Поверхностной называется такая закалка, при которой увели­чивается твердость только поверхностных слоев деталей, а структу­ра сердцевины остается без изменений. Деталь при поверхностной закалке нагревают до температуры обычной закалки газовым пла­менем, электроконтактным источником, токами высокой частоты или в электролите. По способу нагрева закалка делится на пламен­ную, электроконтактную, высокочастотную и электролитную.

При пламенной закалке (рис. 10) нагревают поверхностные слои детали кислородно-ацетиленовым пламенем до температуры закал­ки и затем быстро охлаждают струей воды. Пламенную поверхност­ную закалку применяют для упрочнения поверхности крупных дета­лей из стали и чугуна.

Электроконтактной закалке подвергают цилиндрические детали. Сущность этого способа заключается в том, что к поверхности за­каливаемого изделия через электрод в виде медного ролика подво­дят переменный электрический ток промышленной частоты (50 Гц), низкого напряжения (2-6 В) и большой силы (сила тока равна 400-500 А на 1 мм ширины ролика). В месте контакта роли­ка с изделием выделяется большое количество тепла, под действием которого поверхность изделия нагревается до температуры закалки. Охлаждают изделие струей воды, направленной на ролик.



Рис. 10. Схема пламенной поверхност­ной закалки:

1 — изделие; 2 — кислородно-ацетиле­новая горелка; 3 — трубка для пода­чи воды; 4 — закаленный слой

Высокочастотная закалка заключается в нагреве поверхности детали токами высокой частоты (до 100 кГц и более) в специаль­ных электрических индукторах и последующем охлаждении водой. Высокочастотная закалка — самый высокопроизводительный, эко­номичный и наиболее распространенный способ поверхностной за­калки деталей. Он позволяет придать деталям более высокие механические свойства, чем при закалке другими способами, избе­жать коробления и окисления деталей. Кроме того, при данном способе глубину закалки можно точно регулировать.

Электролитная закалка заключается в нагреве поверх­ности детали до закалочных температур и их охлаждении в электро­литических ваннах. В качестве электролита применяют водный раствор углекислого натрия, едкого натра, сернокислого натрия и др. Образуемая вокруг детали водородная оболочка оказывает сильное сопротивление прохождению электрического тока и нагре­вается до 1800-2000 °С. В результате поверхность детали нагрева­ется до температуры закалки в течение нескольких секунд. После нагрева ток выключают, и деталь охлаждают в этом электролите или переносят в специальную закалочную ванну.

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до темпера­туры ниже критической Ас1 выдержке при этой температуре и по­следующем охлаждении (обычно на воздухе).

Цель отпуска — повышение вязкости закаленной стали при сохранении достаточно высокого предела прочности, уменьшение внутренних напряжений после закалки и получение более устойчи­вых (стабильных) структур. Отпуску подвергают закаленные стали со структурой тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита. Обе структуры неустойчивы и склонны при нагреве превращаться в более устойчивое состояние с изменением объема. При температу­ре 100-200 0Стетрагональный мартенсит образует структуру куби­ческого мартенсита (мартенсит отпуска). При температуре 200- 300 °С остаточный аустенит превращается в мартенсит отпуска. Нагрев стали выше 350 °С ведет к распаду мартенсита в ферритоцементитовую смесь.

В зависимости от температуры нагрева закаленной стали разли­чают следующие виды отпуска: низкий, средний, высокий.

Низкий отпуск — нагрев закаленной стали до 250 °С для сниже­ния внутренних напряжений при сохранении высокой твердости. Такой отпуск применяют главным образом для инструментов и из­делий, которые должны обладать высокой твердостью и износо­стойкостью, в том числе для цементированных изделий.

Средний отпуск — нагрев закаленной стали в интервале температур 350-450 °С, который приводит к понижению твердости и по­вышению вязкости стали по сравнению с низким отпуском. Кроме того, происходит образование более устойчивой микроструктуры троостита и троостосорбита. Средний отпуск применяют для пру­жин, штампов, рессор, ударного инструмента и др.

Высокий отпуск — нагрев закаленной стали в интервале темпе­ратур 450-650 °С, который способствует получению наибольшей вязкости при сохранении достаточно высокой прочности. В резуль­тате данного отпуска твердость закаленной стали сильно снижает­ся, и образуется структура сорбит. На практике широко применяют закалку деталей машин на мартенсит с последующим высоким от­пуском на сорбит. Этот процесс называют улучшением. Сорбит от­пуска с зернистой формой цементита имеет более высокие показате­ли прочности и вязкости, чем сорбит закалки с пластинчатой фор­мой цементита.

Обработка холодом — отпуск при температуре ниже нуля. Заключается в обработке закаленных изделий холодом при температурах порядка — 80 °С и ниже. Обработка холодом основа­на на том, что остаточный аустенит, находящийся в структуре зака­ленной стали при низких температурах (порядка - 80°С и ниже), распадается в результате возникновения внутренних напряжений. Данный метод повышает твердость режущего инструмента, стаби­лизирует размеры измерительных инструментов и др. В промыш­ленности применяют специальные установки, в которых охладите­лями служат жидкий кислород (-183 °С), жидкий азот (-195 °С), смесь из твердой углекислоты (сухой лед) с денатурированным спиртом (-78,5 °С).

Неметаллические материалы.

 

Бурное развитие всех отраслей промышленности, а также повы­шение надежности и качества выпускаемых машин и изделий по­требовали создания новых материалов. Неметаллические материа­лы — пластмассы, резину, стекло, древесину и др. применяют почти во всех отраслях промышленности. Широкое внедрение неметалли­ческих материалов в машино- и приборостроении обусловлено их ценными специфическими свойствами.

Пластмассы характеризуются малой плотностью, относительно высокой механической прочностью, высокой химической и коррози­онной стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Пласт­массы — важнейшие конструкционные материалы современной техники. Их используют в машино- и приборостроении не только как заменители черных и цветных металлов, но также как самостоя­тельные машиностроительные материалы. В результате достигается экономия большого количества дорогостоящих цветных металлов, повышение стойкости деталей, работающих на трение и в агрессив­ных средах, снижение массы изделий и машин, уменьшение трудо­емкости изготовления деталей.

Пластические массы

Пластическими массами (пластмассами) называют высокомолекулярные синтетические материалы органического про­исхождения, получаемые на основе природных или синтетических смол (полимеров). Почти все пластмассы обладают малой плотно­стью (0,9-2,3 г/см3). При применении пластмасс можно значитель­но снизить массу конструкций. В среднем они в 5-6 раз легче черных металлов и сплавов на основе меди. Многие пластмассы отличаются высокой прочностью, хорошими антикоррозионными свойствами, водостойкостью, негорючестью и др.

Кроме природных или синтетических смол, называемых связую­щими веществами, в состав пластмасс входят наполнители, пласти­фикаторы, красители, смазывающие вещества, ускорители тверде­ния и др.

Связующие вещества соединяют составные части пластмассы и определяют ее основные свойства.

Природные смолы существуют в готовом виде (янтарь, копалы, шеллак и др.) или образуются путем несложной переработки есте­ственного сырья (асфальты, битумы и др.)

Синтетические смолы получают из отходящих газов коксохими­ческого производства, природного газа и т. п. К синтетическим смо­лам относятся полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, феноло-формальдегидные смолы (фено-пласты), мочевино- и меламиноформальдегидные смолы (аминопласты) и др.

В зависимости от процесса производства различают полимеризационные смолы, получаемые в результате соединения простых низко-молекулярных веществ (мономеров) в высокомолекулярные вещест­ва (полимеры) без выделения каких-либо веществ, и поликонденса­ционные, получаемые в результате соединения простых разнородных мономеров в полимеры с выделением побочных продуктов: воды, аммиака, хлористого водорода и т. п. К полимеризационным смолам относятся поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен и др., к поли­конденсационным — фенолоформальдегидные, мочевино- или меламиноформальдегидные и другие смолы.

Наполнители улучшают физико-механические свойства пласт­масс и уменьшают расход более дорогих связующих веществ. По своему строению они делятся на порошковые, волокнистые и слоис­тые. К порошковым наполнителям относятся: древесная и кварце­вая мука, молотая слюда и др.; к волокнистым — лен, асбест волок­нистый, стекловолокно и др.; к слоистым — хлопчатобумажная ткань, бумага, фольга, древесный шпон, стеклоткань, асбестовая ткань и др.

Пластификаторы улучшают пластичность, увеличивают гибкость и уменьшают хрупкость пластмасс. Они не вступают в химическое соединение со связующими веществами, но растворяют их. К ним относятся: камфора, дибутилфталат и др.

Красители придают пластмассам необходимую окраску. Они должны быть стойкими к температуре, не менять окраску в атмо­сферных условиях, хорошо окрашивать материалы и не вступать с ними в реакцию. В качестве красителей применяют нигрозин, сурик и др.

Смазывающие вещества облегчают прессование пластмасс, пре­дотвращая их прилипание к стенкам пресс-формы. К ним относятся стеарин, воск, парафин и др.

Ускорители твердения способствуют быстрому затвердению пластмасс. К ним относятся диметиланилин, нафтенат кобальта, нафтенат марганца и др.

Пластмассы классифицируют по различным признакам. В зави­симости от изменений претерпеваемых при нагреве, пластмассы делят на термореактвные и термопластичные. Термореактивные пластмассы при нагреве и одновременном давлении вначале размягчаются и частично плавятся, а затем переходят в твердое и нерастворимое состояние. Изделия, изготовленные из этих пластмасс, не поддаются повторной переработке. Термопластичные пластмассы при нагреве размягчаются, при охлаж­дении затвердевают, пригодны для повторного размягчения. Изде­лия, изготовленные из этих пластмасс, можно подвергать повторной переработке.

По механическим свойствам пластмассы делят на жесткие, полу­жесткие и мягкие. Жесткие пластмассы имеют аморфную структуру, высокую твердость и упругость, но низкую пластичность. Полужесткие пластмассы имеют кристаллическую структуру с аморф­ными участками, достаточно высокую твердость, упругость и плас­тичность. Мягкие пластмассы имеют кристаллическую структуру, высокую пластичность, но низкую твердость. Это мягкие и эластич­ные материалы.

По количеству компонентов, входящих в пластмассы, они делят­ся на простые и сложные. Простые пластмассы состоят из природ­ных или синтетических смол (полимеров). Для улучшения физико-механических свойств к ним иногда добавляют пластификаторы. К простым пластмассам относятся, например, полистирол, полиметиметакрилат. Сложные пластмассы состоят из связующих веществ, наполнителей и пластификаторов. Остальные вещества вводят в зависимости от природы и назначения пластмасс. Большинство из них являются сложными.

По назначению пластмассы разделяют на следующие группы:

1) конструкционные — предназначены для изготовления кон­струкций и деталей машин;

2) декоративно-отделочные и облицовочные — предназначены для декоративной отделки и облицовки конструкций;

3) электроизоляционные — имеют хорошие диэлектрические свойства, их применяют в качестве электроизоляционных материа­лов;

4)антикоррозионные — обладают повышенной химической стой­костью в коррозионных средах, применяют в качестве антикоррозионных материалов;

5)антифрикционные — имеют низкий коэффициент трения, ис­пользуют для изготовления подшипников скольжения;

6)фрикционные — имеют высокий коэффициент трения, исполь­зуют в тормозных устройствах;

7)звуко- и теплоизоляционные —обладают способностью плохо проводить звук и тепло, служат в качестве звуко- и теплоизоляци­онных материалов.

По химической природе основные пластмассы разделяют на сле­дующие виды: полиолефины, стиропласты, фторопласты, поливинилхлориды (полихлорвинилы), полиакрилаты и полиметакрилаты, фено­пласты (полиметиленфенолы), полиамиды, целлопласты и др.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.