Выбор материала, технологического процесса получения заготовки и укрепления штампа гарячей деформации
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
° и скачкообразной сменой знака остаточных напряжений в переходной зоне - от сжимающих к растягивающим. Это приводит к остановке трещины, к возникновению вторичных микротрещин в плоскости, перпендикулярной месту возникновения трещины. Слияние вторичных трещин с магистральной вызывает ветвление ее траектории. Опасность трещинообразования при воздействии высококонцентрированными источниками энергии следует учитывать при разработке технологических параметров упрочнения инструмента из быстрорежущих сталей.
Рис. 10 - Изменение химического состава аустенита (мартенсита) в стали Р18 в зависимости от температуры нагрева при закалке
Сложные по форме инструменты для уменьшения деформаций подвергают ступенчатой закалке с выдержкой в горячих средах при температуре 500-550С.
После закалки не достигается максимальная твердость сталей (HRC 60-62), так как в структуре кроме мартенсита и первичных карбидов содержится 30-40% остаточного аустенита, присутствие которого вызвано снижением температуры точки ниже 0С. Остаточный аустенит превращают в мартенсит при отпуске или обработке холодом. Отпуск проводят при температуре 550-570 С. В процессе выдержки при отпуске из мартенсита и остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды MgC. Аустенит, обедняясь углеродом и легирующими элементами, становится менее устойчивым и при охлаждении ниже точки М„ испытывает мартенситное превращение Однократного отпуска недостаточно для превращения всего остаточного аустенита. Применяют двух-, трехкратный отпуск с выдержкой охлаждением на воздухе. При этом количество аустенита снижается до 3-5%. Применение обработки холодом после закалки сокращает цикл термической обработки (см. рис. 11). В термически обработанном состоянии быстрорежущие стали имеют структуру, состоящую из мартенсита отпуска и карбидов (рис. 18.3), и твердость HRC 63-65.
Режущие свойства некоторых видов инструментов (фасонные резцы, сверла, фрезы, протяжки и др.) дополнительно улучшают созданием на неперетачиваемых поверхностях тонкого слоя (10-50 мкм) нитридов или карбонитридов. Такой слой характеризуется высокой твердостью (HV 10000 и более) и износостойкостью. Его получают газовым или ионным азотированием, которое проводят непродолжительное время (20-30 мин) при температуре, не превышающей температуру отпуска (470-550 С). Используют также и другие способы: низкотемпературное цианирование, карбонитрацию, напыление нитридов титана.
Новым технологическим направлением повышения качества инструмента является его производство из распыленных порошков. Благодаря сильному измельчению карбидов и равномерному их распределению в спеченной стали стойкость инструмента увеличивается в 1,5-2 раза.
Спеченные твердые сплавы. К ним относятся материалы, состоящие из высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана, тантала, соединенных металлической связкой.
Рис. 11 - Микроструктура быстрорежущей стали Р18 после закалки и трехкратного отпуска
Разработка режима термической обработки
Для разработки режима термической обработки мы выбираем быстрорежущую сталь марки Р18, из которой будем изготавливать резец сварной с державкой. Для державки используют углеродистую сталь марок 40 и 45.
Технологический процесс изготовления инструмента включает следующие операции:
Изготовление заготовок (предварительное формообразование) с использованием сварки, горячей и холодной пластической деформации.
Предварительная смягчающая термическая обработка для улучшения обрабатываемости стали и исправления структуры в нужном направлении.
Механическая обработка (окончательное формообразование) на металлорежущих станках или методами холодной деформации (насечка).
Окончательная (упрочняющая) термическая обработка.
Окончательный контроль, шлифовка и заточка инструмента, дополнительная обработка для улучшения поверхностного слоя.
В качестве предварительной обработки выбираем карбидный отпуск (рис. 12), применяемый для быстрорежущих сталей с целью улучшения её обрабатываемости пластической деформацией и устранения растрескивания при холодной вырубке тонких заготовок (дисковых фрез, мелких метчиков). При отпуске сталь нагревают до 730-7600С с выдержкой в течении 1-1,5 часов, при этом часть мелких карбидов растворяется. Последующее быстрое охлаждение (в масле или воде) фиксирует это состояние, что повышает пластичность, стали и несколько снижает предел текучести.
Рис. 12 - Карбидный отпуск (предварительная термическая обработка)
Подъёмно-транспортное оборудование: используем однобалочный ручной мостовой кран, тележки.
Оборудование для нагрева: колпаковая печь.
Оборудование для охлаждения: охлаждение осуществляем в механизированном закалочном баке.
Дополнительное оборудование: очистка от масла производится в конвейерной моечной машине типа ММК в подогретом (до 80-900С) водном растворе кальцинированной соды (10% Na2CO3); очистка от окалины осуществляется в травильной машине с краном, травление проходит в растворе серной кислоты (5-18%) при 40-900С.
В качестве окончательной термической обработки мы выбираем закалку с последующим трёхкратным отпуском (рис. 13).
Рис. 13 - Закалка и трёхкратный отпуск (окончательная ТО)
В качестве дополнительной обработки мы выбрали низкотемпературный отпуск для снятия напряжений после шлифования и заточки без снижения твёрдости, а также повышения стойкости инструмента п