Разработка технологии термической обработки детали «ролик резьбонакатный»

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал) Кафедра «Металлургическая технология»

Оценка проекта________

Разработка технологии термической обработки детали ролик резьбонакатный Курсовой проект Пояснительная записка

15 010 120 080 240 ПЗ Руководитель доцент, кандидат техн. наук Трекин Г. Е.

Студент:

МС 38 103 — МЧМ Заболотская О.А.

1. Анализ условий работы

2. Выбор материала для детали «Ролик резьбонакатный»

3. Расчет режима термической обработки

3.1 Закалка

3.2 Отпуск Заключение Библиографический список

Введение

Целью курсового проекта является разработка технологии термообработки детали ролик резьбонакатный.

Резьбонакатные ролики представляют собой цилиндрические диски, на наружной поверхности которых образована многозаходная резьба, либо кольцевые витки. Конструктивные элементы резьбонакатных роликов и их размеры зависят от принятого способа накатывания резьбы, размеров детали, модели применяемого станка. Ролики являются универсальным инструментом, так как позволяют накатывать резьбу высокой точности, различной длины с мелкими и крупными шагами, на весьма разнообразных материалах.

В процессе накатывания резьбы ролики увлекают заготовку, происходит процесс взаимной обкатки ролика и заготовки, в результате которого витки резьбы ролика вдавливаются в материал заготовки и как негативный отпечаток образуют на ней резьбу. В момент окончания обработки поверхности резьб роликов и обработанная поверхность резьбы детали взаимно касаются друг друга. Для обеспечения взаимного касания рассматриваемых винтовых поверхностей необходимо, чтобы угол подъема резьбы на роликах был равен углу подъема резьбы детали и ролики изготовлялись с левой резьбой при накатывании правой резьбы, и наоборот, с правой резьбой при накатывании левой резьбы.

1. Анализ условий работы детали «Ролик резьбонакатный»

Ролик используется для накатывания резьбы.

Механические свойства.

Цилиндрические ролики резьбонакатные по ГОСТ 9539–72 применяются для накатывания с радиальной подачей метрической резьбы диаметром 3−68 мм с шагом 0,5−6,0 мм и изготовляются двух точностей: 1-й повышенной и 2-й нормальной, с диаметрами посадочного отверстия 45, 54, 63 или 80 мм. Профиль резьбы роликов обычно шлифованный, однако на практике используют ролики с накатанным профилем для резьбы с полем допуска 8g.

Рекомендуемые скорости накатывания резьбы двумя роликами составляют: для заготовок из материала с пределом прочности менее 500 МПа 60−90 м/мин; для заготовок из материала с пределом прочности 500−700 МПа 30−50 м/мин; для заготовок из материала с пределом прочности более 700 МПа 15−25 м/мин.

Во время работы ролик испытывает сжимающие нагрузки в радиальном направлении, в результате этого возникают напряжения порядком 700МПа. Для изготовления ролика используют сталь с прочностью выше 800МПа для обеспечения запаса прочности. на рабочей поверхности наблюдается трение металла, что приводит к износу рабочей поверхности. Значит сталь должна обладать повышенной износостойкостью. Разогрев режущей кромки инструмента до 100С. В результате работы происходит изнашивание рабочей части поверхности[1].

Технологические свойства.

Сталь должна обладать глубокой прокаливаемостью (сквозной) для обеспечения одинаковости свойств по всему сечению ролика.

Шлифуемость должна быть минимальной для предотвращения истираемости рабочей поверхности.

Основным легирующим элементом штамповой стали холодного деформирования является хром (Cr). Он повышает режущие свойства и износостойкость, увеличивает прочность и прокаливаемость стали.

Вольфрам (W) вводят для повышения твердости, износостойкости и прокаливаемости стали, улучшает режущую способность инструмента.

Ванадий (V) в штамповых сталях присутствует в карбиде VC и твердом растворе. Ванадий существенно уменьшает чувствительность штамповых сталей к перегреву, повышает теплостойкость сталей, улучшает распределение частиц избыточной фазы.

2. Выбор материала для детали «Ролик резьбонакатный»

Таблица 1

Химический состав сталей[2]:

Цена сталей:

Р6М5К5=0,6*(Si)+6,5*(W)+0,5*(Mn)+0,4*(Ni)+5,15*(Mo)+5,15*(Co)+4,15*(Cr)+1,95*(V)=1900

Р9=0,5*(Si)+9*(W)+0,5*(Mn)+0,4*(Ni)+1*(Mo)+0,5*(Co)+4,15*(Cr)+2,45*(V)=1470

Р9М4К8=0,35*(Si)+9*(W)+0,35*(Mn)+0,6*(Ni)+4,1*(Mo)+8*(Co)+3,3*(Cr)+2,45*(V)=2405

Р18=0,35*(Si)+17,75*(W)+0,35*(Mn)+0,6*(Ni)+ 1*(Mo)+0,5*(Co)+4,1*(Cr)+1,2*(V)=2335

Р6M5=0,35*(Si)+6*(W)+0,35*(Mn)+0,3*(Ni)+5,1*(Mo)+0,5*(Co)+4,1*(Cr)+1,8*(V)=1761

Таблица 2

Механические свойства сталей[2][3]:

Выбираем сталь Х12Ф1, так как данная сталь удовлетворяет нас по стоимости. Пригодным пределам временного сопротивления 2580>700МПа и обладает наибольшей прокаливаемостью среди представленных сталей.

Для выбранной стали в марочниках недостаточно информации в следствии чего мы выбираем сталь с наиболее близким химическим составом 40Х13.

3. Расчет режима термической обработки

В данном разделе представлены расчеты для температурного режима и времени, проведенного деталью в нагревательной среде.

резьбонакатный ролик резьба деталь

3.1 Закалка

Для закалки стали 40Х13 необходимо нагреть деталь до температуры 1050С[3] и произвести охлаждение в масле до температуры 150С.

Произведем расчеты:

Найдем значение критерия, который характеризует отношение внутреннего сопротивления к внешнему.

S=0,019м — минимальный путь теплоты до центра детали.

б=365 — коэффициент теплоотдачи.

л=29 — коэффициент температуропроводности для стали марки 40Х13 при t=1050С.

тело термически тонкое для данной среды.

Рассчитаем время нагрева в печи до температуры 1050С:

G — масса детали.

G=V*p

V=S*h — объем тела.

р=7650 — плотность стали 40Х13.

V=(

б=365 — коэффициент теплоотдачи.

с=691 Дж/К — теплоёмкость для стали марки 40Х13 при t=1050С.

F — площадь детали.

Охлаждение детали производим в масле до температуры 150С.

б=250 — коэффициент теплоотдачи.

с=691 Дж/К — теплоёмкость для стали марки 40Х13 при t=1050С.

3.2 Отпуск

Нагрев производим в печи до температуры 300С и охлаждаем на воздухе до температуры 100С.

Произведем расчеты:

б=70 — коэффициент теплоотдачи.

с=528 Дж/К — теплоёмкость для стали марки 40Х13 при t=1050С.

Охлаждение детали при отпуске производим на воздухе:

б=22 — коэффициент теплоотдачи.

с=528 Дж/К — теплоёмкость для стали марки 40Х13 при t=1050С.

Заключение

Таким образом, в данном курсовом проекте были проанализированы условия, которые предъявляют к шпинделю, как важной и ответственной детали прокатного оборудования, был выбран материал и проведен его подробный анализ, были представлены все возможные технологические пути термообработки шпинделя, а также проведен подробный расчет выбранного режима. Несмотря на современность некоторых возможных способов, был выбран режим относительно простой, но он в тоже время является наиболее проверенным методом для конструкционных сталей, а значит точно придаст нашей заготовке все необходимые ей свойства, при соблюдении всех условий термической обработки. В данном курсовом проекте учтены заменители для выбранного материала, даны некоторые рекомендации к их выбору. Рассмотрены возможные дефекты при термообработке и даны конкретные рекомендации к их устранению.

Вторая часть курсового проекта — выбор оборудования. Произведен выбор печей, с учетом их технологических характеристик и выбрано вспомогательное оборудование.

1. Натапов Б. С. Термическая обработка металлов: учеб. пособие для вузов / Б. С. Натапов, — Киев: Вища Школа. Головное изд-во, 1980.

2. Сорокин В. Г. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989.

3.Зубченко А. С. Марочник сталей и сплавов М.: Машиностроение, 2003.

4.Соколов К. Н., Коротич И. К. Технология термической обработки и проектирование термических цехов. М.: Металлургия, 1988.