• Главная
• Юридпсихология
• Этика эстетика
• Электротехника
• Эктеория
• Физика
• Управление персоналом
• Уголовный процесс
• Уголовное право
• Схемотехника
• Стратегический менеджмент
• САПР
• Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан
• Реклама и PR
• Режущий инструмент
• Неопределено
• Метрология
• Матметоды в эк-ке
• Исторические личности
• Искусство и культура
• Информатика
• Иностранные языки
• Гражданское процессуальное право
• Гражданское право
• Государственное регулирование и налогообложение
• Сонник
• Карта сайта

Термическая обработка материала для изготовления кернера
Жидкотекучесть литейных сплавов определяют путём заливки специальных технологических проб (рис. 13). Рис. 13. Спиральная проба (а) и литейная форма (б) для определения жидкотекучести сплавов Расплавленный металл заливают в чашу, отверстие в которой закрыто графитовой пробкой. После подъёма пробки металл сначала сливается в зумпф, а затем плавно заполняет спираль. За меру жидкотекучести принимают длину заполненной части спирали, измеряемую в миллиметрах [4, с. 123]. Испытание на обрабатываемость резанием Обрабатываемость оценивают рядом показателей: производительностью обработки, качеством обработанной поверхности, видом образующейся стружки. В зависимости от конкретных условий решающим может оказаться любой из критериев [1, с. 49]. Наиболее распространённой является оценка обрабатываемости материала по производительности. Она оценивается скоростью резания, при которой достигается заранее заданная стойкость инструмента. Используют критерий «V60» - это скорость резания (м/мин), при которой достигается 60 - минутная стойкость режущего инструмента до регламентируемого износа. Производительность обработки тем ниже, чем выше твёрдость и прочность обрабатываемого материала. Кроме того, обрабатываемость зависит от структуры - наличие твёрдых частиц в структуре снижает обрабатываемость материала. Шероховатость обработанной поверхности зависит главным образом от твёрдости материала - более высокая твёрдость обеспечивает меньшую шероховатость, т.е. лучшее качество поверхности. Элементная, «сыпучая» стружка образуется в том случае, если в структуре присутствует фаза, обладающая малой прочностью (графит в чугуне) [1, с. 50]. Испытание на общую коррозию Для характеристики химических свойств металла в зависимости от состава, структуры и обработки определяют, прежде всего, их стойкость против коррозии [2, с. 157]. При испытании на общую коррозию используется несколько методов: в жидкости при полном погружении образца; в жидкости при переменном многократно повторяемом погружении; в парах; в кипящем соляном растворе; в окружающей атмосфере в лабораторных условиях. Состав жидкости, паров или растворов, выбирают с учётом намечаемого использования металла. Для испытания применяют образцы с большим отношением поверхности к объёму. Полученные результаты оценивают количественно, чаще по скорости коррозии, характеризуемой потерей массы в течении определённого промежутка времени, отнесённой к единице поверхности. По скорости коррозии определяют также величину проникновения коррозии                  П = (К/γ)10-3 мм/год , где К - скорость коррозии, г/м2 год; γ - плотность металла, г/см3. Эта оценка приемлема только в случае однородного коррозионного воздействия. При проявлении локальных нарушений такой метод оценки неприемлем. Наряду с определением изменения массы образца и глубины коррозии выполняют визуальное (или под микроскопом) наблюдение поверхности образцов. Это позволяет определить стойкость против точечной коррозии. В этом случае измеряют плотность (количество коррозионных точек на единицу поверхности) и глубину точек. Микроисследования позволяют обнаружить возникновение очень малых точек и начало коррозии. Другим показателем развития коррозии является изменение механических свойств образцов. Общая коррозия, приводящая к уменьшению сечения, сопровождается снижением разрушающей нагрузки. В результате точечной коррозии снижается также и пластичность (относительное удлинение). Коррозионная стойкость металла оценивают по шкале (табл. 2). Меньшим баллом характеризуют более стойкие металлы [2, с. 158]. Таблица 2 Оценка стойкости против коррозии
Балл стойкости	Стойкость, мм/год	Категория  стойкости
1	< 0,10	Сильностойкие
2	0,10 - 1,0	Стойкие
3	1,10 - 3,0	Пониженностойкие
4	3,10 - 10,0	Малостойкие
5	10,1	Нестойкие

 Определение ориентировочного химического состава материала

Для определения ориентировочного химического состава материала для кернера необходимо провести анализ различных классов материала.

1.                 Стали.

Сталями называются железоуглеродистые сплавы, содержание углерода в которых не превышает 2,14%. Стали с содержанием углерода до 0,8% называется доэвтектоидными, 0,8% - эвтектоидными и больше 0,8% - заэвтектоидными [1, с. 54].

Твёрдость и прочность стали могут быть увеличены в результате термической обработки в 3 - 5 раз, а модули упругости при этом изменяются менее чем на 5% [3, с. 180].

Также благодаря термической обработке и введению легирующих элементов можно повысить их коррозионную стойкость.

Основное требование к сталям является обеспечение конструкционной прочности: они должны обладать определённым набором механических свойств, обеспечивающих длительную и надёжную работу материала, иметь хорошие технологические свойства.

Стали являются достаточно недорогим материалом.

Свойства сталей соответствуют нашим требованиям к готовому изделию, и оно может быть изготовлено из данного материала.

2.                 Чугуны.

Чугунами называются сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14%. Чугуны, содержащие менее 4,3% углерода, называются доэвтектическими, содержащие 4,3% - эвтектическими и содержащие более 4,3% - заэвтектическими [1, с. 54].

Чугун отличается от стали по технологическим свойствам - лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации. Чугун дешевле стали [3, с. 203].

 Чугуны обладают более высокой твердостью, чем стали из-за большого наличия цементита, что одновременно повышает и хрупкость. Однако углерод в этих сплавах может присутствовать в виде графита.

В зависимости от того, в какой форме присутствует графит в сплаве, различают:

Ø                Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида.

Ø                Серый чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита.

Ø                Высокопрочный чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита.

Ø                Ковкий чугун, получающийся в результате отжига отливок из белого чугуна. В ковком чугуне весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного        графита [3, с. 180].

Ещё одним достоинством этого класса является более низкая цена по сравнению со сталями.

Недостатками чугунов являются: большая хрупкость, низкая упругость. Так как инструмент, который нам необходимо изготовить (кернер) работает в условиях ударных нагрузок, то использование данного материала нецелесообразно.

3.                 Сплавы цветных металлов.

а) На основе меди.

Сплавы меди с оловом, свинцом, кремнием, алюминием и другими элементами называются бронзами.

Оловянистые бронзы (содержание олова до 20%) обладают хорошими литейными свойствами, высокой химической стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами. Хорошо обрабатываются резанием. Являются дорогими. С очень высоким содержанием олова становятся очень хрупкими [1, с. 164].

Алюминиевые бронзы содержат 5 - 10% алюминия. Алюминиевые бронзы обладают высокой стойкостью против коррозии. Обрабатываются давлением.

Кремнистые бронзы превосходят оловянистые по механическим свойствам и являются более дешёвыми. Обладают высокой стойкостью против коррозии. Хорошие упругие характеристики, удовлетворительно обрабатываются резанием.

Бериллиевые бронзы содержат 2,0 - 2,5% бериллия. Дисперсионно - твердеющие сплавы, значительно повышают механические свойства в результате термической обработки.

Высокие прочность и упругость, стойкость против коррозии, хорошая свариваемость и обрабатываемость резанием. Применяется для изготовления ответственных деталей и инструментов.

Являются очень дорогими [1, с. 165].

Сплавы меди с цинком называются латунями.

Они обладают хорошей жидкотекучестью, достаточно дешевые, обладают небольшой усадкой. Хорошо обрабатываются резанием, обладают высокой  коррозионной стойкостью, но с небольшой твердостью (120 НВ в деформированном состоянии). Различают деформируемые и литейные латуни.

б) На основе алюминия.

Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой, характеризуются не высокой прочностью, высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.

Дюралюминий хорошо деформируется в горячем и холодном состоянии. После закалки дюралюминий подвергают старению, что обеспечивает получение высоких прочности и твёрдости.

Сплавы авиаль, уступая по прочности дюралюминию, они обладают лучшей пластичностью в горячем и холодном состояниях [1, с. 167].

Силумины обладают высокой жидкотекучестью, имеют малую усадку.

в) На основе магния.

Магний относительно устойчив против коррозии лишь в сухой среде и при повышении температуры легко окисляется и даже самовоспламеняется. Магниевые сплавы применяют в авиационной промышленности, в машиностроении и радиотехнической промышленности [1, с. 168].

г) На основе титана.

Обладают хорошими литейными свойствами. Наличие азота и кислорода повышает прочность титана, но сильно снижает пластичность. Присутствие углерода снижает ковкость, ухудшает обрабатываемость резанием, свариваемость титана.

Титан обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, пресной и морской воде, в ряде кислот. Титан хорошо куётся и  сваривается [1, с. 170].

Цветные металлы и сплавы обладают хорошей пластичностью, стойкостью в агрессивных средах, хорошей твёрдостью и упругостью, поэтому некоторые из них можно использовать для изготовления кернера.

4.                 Материалы порошковой металлургии.

Порошковая металлургия - отрасль технологии, занимающаяся производством металлических порошков и деталей из них. Из металлического порошка или смеси порошков прессуют заготовки, которые подвергают термической обработке - спеканию [4, с. 418].

Основа твёрдых сплавов - карбиды металлов, обладают высокой хрупкостью. Сплавы являются дорогими, поэтому их делают не цельными.

Твёрдые сплавы имеют высокие твердость 87 - 92 HRA (HRC = 2HRA - 104) и теплостойкость (800 - 11000С) [1, с. 137].

Твердые сплавы делятся на группы: вольфрамовая, титановольфрамовая, титанотанталовольфрамовая, безвольфрамовая.

Твёрдые сплавы применяют в основном для изготовления режущего инструмента. Они дорогие и требуют специального оборудования, как для изготовления, так и для защиты от вредного воздействия, так как для улучшения механических свойств в них добавляют измельчённые легирующие элементы.

5.                 Неметаллические материалы.

Значительное место в промышленности занимают различные неметаллические материалы – пластмассы, керамика, резина. Их производство и применение развивается в настоящее время опережающими темпами по сравнению с металлическими материалами. Но использование их в промышленности невелико. Достоинствами неметаллических материалов является высокая механическая прочность, высокие электроизоляционные характеристики, оптическая прозрачность, высокая эластичность, химическая стойкость, морозостойкость, износостостойкость. Недостатками же является низкая твердость, низкая ударная вязкость, склонность к старению.

Поскольку твёрдость и ударная вязкость являются основными требованиями к изготовляемому инструменту, изготовление кернера из неметаллических материалов нецелесообразно.

Таким образом, для изготовления кернера выберем углеродистую инструментальную, низколегированную инструментальную стали, а также быстрорежущую сталь.

22

                        Уточнение химического состава

Таблица  3

Основные характеристики материала

Марка

материала

Название.

Химический

состав.

Механические свойства.

Технол.

св-ва.

ТО

Область

применения.

σв; МПа

δ5;%

HRC

Р6М5

Быстрорежущая

инструментальная

сталь

С: 0,82 - 0,90

W: 5,5 - 6,5

Мо: 4,8 - 5,3

Cr: 3,8 - 4,4

V: 1,7 - 2,1

Со: < 0,5

-/-

-/-

63 - 65

Жидкотекучесть, закаливаемость,

прокаливаемость.

Закалка

12200С

масло.

Отпуск

5500С

Для всех видов режущ. инструм., инструм. работающ. с ударными нагрузками.

У8А

Углеродистая

инструментальная

сталь

С:0,75 - 0,84

Mn:0,15 - 0,4

Cr:< 0,15

Si: 0,17 - 0,33

1420

10

62 - 63

Жидкотекучесть, закаливаемость,

прокаливаемость.

Закалка

7700С

вода.

Отпуск

1700С

Инструмент подвергающийся

ударам и толчкам

(зубила, клейма, кернеры).

8ХФ

Низколегированная

инструментальная

сталь

С: 0,7 - 0,8

Si: 0,1 - 0,4

Mn:0,15- 0,45

Cr: 0.4 - 0.7

V: 0.15 - 0.3

-/-

-/-

61 - 63

Жидкотекучесть, закаливаемость,

прокаливаемость.

Закалка

8300С

вода.

Отпуск

2200С

Для штемпелей при холодной работе, ножей при холодной резке Ме, обрезке заусенцев, кернеров.

15ХФ

Хромованадиевая

сталь

С:0,12 - 0,18

Si: 0,17 - 0,37

Mn:0,4 - 0,7

Cr:0,8 - 1,1

V: 0,06 - 0,12

Ni:0.3; Cu:0,3

750

13

63 - 64

Жидкотекучесть,

 закаливаемость,

прокаливаемость.

Закалка

7900С

вода.

Отпуск

1800С

Применяют для небольших деталей машин (зубч. колёса,

поршневые пальцы,

плунжеры).