钢锹等温淬火热处理工艺课程设计.doc
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1、 钢锹等温淬火热处理工艺钢锹等温淬火热处理工艺课程设计 绪论 1.1钢锹的概述钢锹不但是农业生产的“常规武器”,而且是工业生产,交通运输,基本建设和国防军工等战线不可缺少的战斗工具。它的应用范围很广,质量要求较高,既要求表面光洁,刃口锋利,还要求较高的硬度,韧性和抗冲击性能。要使钢锹具有这些特性,关键在于淬火工艺。1.2钢锹的组成 一种多功能钢锹附件,它克服了以往技术中钢锹只有一种功能的缺点,而提供一种带有钩撬功能的钢锹附件。它包括有锹柄、锹体、轴套、轴销、钩杆、钩体。其中由轴销、钩杆、钩体轴套钩杆组成了钢锹附件。正常使用时,可拆掉附件,当挖一些比较软的杂物或需撬动物体时,就可安装上这套附件。
2、特别适用于清理河道杂物。本实用新型的积极效果是,增加了钢锹的功能,扩大了使用范围,另外还具有拆卸方便等优点。1.3钢锹按锹的分类钢锹按其用途和形状分为:农用锹、尖锹、方锹、煤锹和深翻锹 农用锹 煤锹 深翻锹 方锹 尖锹 1.4钢锹的基本尺寸 第一章设计依据及原则设计原则 根据年生产量,以及工件选材,制定出生产流程。其中最重要的是热处理工艺。主要是合理的设计热处理工艺及选择热处理设备,包括确定设备数量及设备能量消耗。在确定设备时,应考虑工件的尺寸大小以及热处理工艺要求。因标准设备成本低、质量及性能较好,所以尽可能选用标准设备。另外还需要合理选择附属设备,使其充分发挥附属设备的作用,提高生产效率。
3、第二章 热处理工艺分析2.1什么叫做等温淬火铁质农具中,凡是带刃口的产品,在成形以后,都要进行热处理,以使刃口锋利,耐磨,并具有足够的强度。如果不经过热处理,产品不是切割不快,卷刃,就是根本不能使用。热处理可以充分发挥钢材的优越性,改善钢材的质量,提高产品的机械性能,延长使用寿命,是使产品达到质量好,耐用的关键步骤。热处理就是通过加热,保温,冷却的方法,使钢件内部组织发生变化,从而得到所需要的性能的一种工艺。淬火是热处理的一种类型,就是把钢件加热到较高温度,经过保温,再水或油等介质中急冷,以达到需要的硬度和强度。不同的热处理操作可以使钢获得不同的组织结构,从而获得不同的性能。等温淬火是工件在等
4、温盐浴中淬火,盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于Ms),工件等温停留较长时间,直到贝氏体转变结束,取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢,目的是为了获得下贝氏体,以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。如民用刃具和钢锹等很适合采用这种工艺。2.2等温淬火的优点等温淬火与普通的淬火比较,有以下两个优点:(1)可以防止工件变形,翘曲。等温淬火的工作,加热,保温后,要放到一定温度的淬火剂热浴中停留一定时间,这样就能减少工件表面与中心的温度差,使其不致因急剧的冷却不均而产生较大的热应力。同时能使整个截面一致的逐渐进行扩散性的下贝氏体转变,减小组织结构的内应力,使其在等温停留后的冷却过程中,不在发生组织变化,因而最大
5、限度的防止了变形和翘曲。(2)可以获得较高的综合机械性能,特别是强度,冲击韧性和塑性,更为明显。我们知道,硬度和耐磨的关系是成正比的,在保证综合机械性能的前提下适当提高产品的硬度,会延长产品的使用寿命。等温淬火可以提高HRC5左右。2.3等温淬火的工艺操作2.3.1 等温淬火的工艺流程:挂锹 加热 等温淬火 一次清洗 二次清洗 工件脱落卡具 卡具自动返回。2.3.2在生产操作中,主要应该掌握以下几个环节:(1) 加热,保温和预冷的温度和时间 (I) 加热温度 工件的加热温度是根据钢材的含碳量来确定的。我们主要采用轨道钢,轨道钢基本属于普通中,高碳钢,但有时硫磷杂质比普通碳钢多些,起含碳量在0.
6、38 至0.72%之间。我们采用宏观的火花鉴别方法,基本上先分出钢号,再确定起加热温度。凡含碳量小于0.5%的,加热人多为870至900,凡含碳量大于0.5%的,加热温度为860至880.但一般要比普通淬火的加热温度提高50至60,以保证获得奥氏体组织。 (II) 保温时间 钢件加热时,使其达到预定淬火温度的时间,称保温时间。保温时间的长短,应以钢件烧透,内外温度达到均匀一致为准。这样淬火后,才能得到内外均一的组织和性能。如果保温时间不足,则钢件心都达不到淬火温度,淬火后内外组织,性能不均匀。如果保温时间过长,又会使钢件奥氏体晶粒长大,造成钢件表面氧化和脱碳等缺陷,使钢的性能变坏。保温时间的确
7、定,根据炉型,加热介质,加热方法和工件形状的不同而异。一般用火焰炉和电炉加热,保温时间要稍长些。盐浴炉保温时间较短。用小红炉加热,由于工件直接与燃料接触,保温时间更短些。铁质农具多为扁平小件,容易烧透,所以保温时间不宜过长。钢锹胚料在成型后尚有500至600余热。因此在高温区加热时保温时间按每毫米1分钟计算。(III) 预冷温度和时间 加热后的工件,在冷却过程中,由于表面与中心以及厚薄部分之间的温度不同,产生内应力而变形。所以工件出炉后不能立即淬入强冷却介质中,而需在另一较温和的冷却介质中作一定温度范围的降温后,再进行极具冷却。这个过程叫预冷。预冷的目的是减小工件与冷却介质之间 的温度差,以防
8、止淬火后工件变形。根据自动化等温淬火设备的条件,工件浸入淬火槽时的温度,以为好。预冷时间为5秒钟。(2)等温温度和等温时间(I) 为了使钢件获得下贝氏体组织,以提高其硬度,冲击强度和韧性,塑性等综合机械性能,保证产品质量,应该控制好等温温度,也即淬火剂热浴的温度,已在低于索氏体转变温度和高于马氏体形成温度的温度范围内为好。如果温度超过这个范围,就会降低钢件的硬度,影响使用寿命;如果低于这个范围,又会延长保温时间,影响生产效率。根据研究,一般将温度定为295至320。(II) 等温时间则根据钢材的化学成分,工件的大小,厚薄而有所不同。因为我们所用的是中高碳钢(轨道钢),厚度为 1.7毫米,等温淬
9、火时间定为15分钟。2.3.3淬火介质 淬火时用来冷却钢件的物质称为淬火介质或冷却介质,例如水,油和硝盐等,都是冷却介质。淬火时,工件的冷却速度决定于介质的冷却能力。等温淬火的冷却,是在热介质中进行的,因此选用的淬火介质应该具有以下几个特点:、具有较高的冷却能力。、具有较好的流动性,以利于工件的热量散失。、具有较低的熔点及较高的蒸发温度。、具有较大的稳定性,在使用中不发生或很少发生变化。、对工件无腐蚀作用,并容易从工件表面清除。、在使用过程中对操作人员健康无害或很少有害。、在使用中消耗量较少,成本低,来源方便。目前一般采用的等温淬火介质是硝酸盐,亚硝酸盐和苛性碱及其混合物,这种介质有以下优点:
10、(1) 传热快,冷却能力较高。(2) 在一定范围内,其粘度比较均匀,在等温淬火的温度下,粘度低,近似室温下的水,工件带出的损失少。(3) 在淬火温度下,能保持稳定。(4) 能完全溶于水,容易从处理后的工件表面清除。(5) 可采用内部通电加热(电极),易于实现温度的自动化控制,并能很好的搅动槽液。(6) 盐碱熔点较低,比金属介质成本低,来源也多。但是,采用这种淬火介质,也有一些缺点,例如工作温度仅局限于110以上,硝盐过热就会爆炸,碱蒸汽炙人,劳动条件较差。硝盐使光洁工件表面氧化,苛性碱易从空气中吸收二氧化碳,逐渐变质而降低冷却能力,等等。如果淬火前使用盐浴炉加热工件,而且为了防止工件脱碳或进行
11、液体渗碳(氰化处理),盐浴中配有氰盐时就不能用硝盐做等温淬火剂。为了提高硝盐的冷却速度和淬透能力,要在融熔硝盐中适当加水,通常加入2至6%的水,即能获得良好的冷却能力。水分过多或过少都不好。水分过多,加热的工件淬入后,将使硝盐中的水分剧烈汽化而沸腾,使工件表面形成气泡,同时会降低工件的冷却速度,造成硬度不足或形成软点,甚至变形,干裂。水分过少,熔点就会升高,降低流动性而使冷却速度减慢。由于水分蒸发很快,必须经常检查,加以补充。控制融熔硝盐水分的方法一般采用硝盐的电阻率测定,水分越多,电阻越小。第三章 年生产任务的确定设计任务钢锹是由头部、木柄组装 钻孔 铆钉 铆钉防锈处理 包装等基本生产加工而
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