Эффективность химико-термического способа обработки деталей из углеродистых сталей методом карбонитрация
ВВЕДЕНИЕ
Карбонитрация (вид химико-термической обработки) разработана профессором Прокошкиным Д.А. в 70-х годах в Советском Союзе, в МВТУ им. Баумана. В это же время центральными НИИ и министерствами внедрялось газовое азотирование, дающее результат подобный карбонитрации, что не позволило ей получить широкой известности и применения. Такое положение сохраняется по настоящее время. Как и 50 лет назад в чертежах продолжают отсутствовать требования о проведении карбонитрации. Для упрочнения поверхности деталей указывают закалку ТВЧ, цементацию, азотирование, но карбонитрацию, способную во многих случаях заменить их дешевле и эффективнее, не предусматривают.
Сущность метода карбонитрации заключается в том, что детали машин и инструменты, изготовленные из любых марок стали и чугуна, подвергают нагреву в расплаве солей, синтезированных из аммоноуглеродных соединений (меламин, мелон, дициандиамид).
Содержание
Введение 6
1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ 7
1.1 Назначение детали 7
1.2 Анализ технологичности детали 7
1.3. Определение типа производства 10
1.4. Выбор и проектирование исходной заготовки 12
1.5. Составление технологического маршрута 15
1.6. Выбор оборудования и технологической оснастки 16
1.7. Расчёт и выбор припусков 20
1.8. Разработка технологического маршрута 25
1.9. Расчёт режимов резания 26
1.10. Нормирование операций 28
2. АНАЛИЗ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОГО СПОСОБА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ КАРБОНИТРАЦИЯ 30
2.1 Карбонитрация как разновидность азотирования 31
2.2 Структура и свойства карбонитрированого слоя 34
2.3 Измерение твердости карбонитрированных поверхностей 35
2.4 Износостойкость карбонитрированных поверхностей 36
2.5 Примеры из практики 38
2.6 Экономическая целесообразность карбонитрации 39
2.7 Применяемое оборудование 40
2.8 Целесообразность применения 41
3. РАСЧЕТ И ПЛАНИРОВКА ЦЕХА. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА 42
3.1. Анализ производственной программы и установление структуры цеха 42
3.2. Описание производственного и вспомогательного оборудования 43
3.3. Описание применяемого подъемно – транспортного оборудования и схемы грузопотоков 53
3.4. Анализ количества работников цеха и его состав 57
3.5. Техническая характеристика механосборочного цеха №3 59
3.6. Организация управления механосборочного цеха №3 59
3.7. Организация технологической подготовки производства 61
3.8. Организация труда и заработной платы 63
3.9. Организация использования средств технологического оснащения 64
3.10. Управление качеством продукции 65
4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 71
4.1 Расчеты капитальных затрат71
4.2 Расчет текущих затрат на реализацию проекта73
4.3 Калькуляция затрат на обработку деталей по базовому ТП81
4.4 Оценка экономической эффективности проектируемой системы 84
5. ОХРАНА ТРЕДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 86
5.1 Анализ опасных и вредных факторов, действующих в цехе №386
5.2 Мероприятия по безопасным условиям труда87
5.3 Мероприятия по производственной санитарии и гигиене труда90
5.4 Индивидуальные средства защиты92
5.5 Противопожарная безопасность94
5.6 Влияние цеха на окружающую среду и мероприятие по ее защите97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ104
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ105
ПРИЛОЖЕНИЯ107
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аверченков В.И. и др. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учеб. пособие для вузов. /В.И. Аверченков, И.А.Каштальян, А.П.Пархутик. Минск: Высшей. шк., 1993. 228 с.
2. Адлер, Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Марков, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976. 279 с.
3. Балакшин, Б.С. Основы технологии машиностроения [Текст] / Б.С. Балакшин. - М.: Машиностроение, 1969. 358 с.
4. Барсуков Г.В. Повышение эффективности процесса гидроабразивной обработки: дис. … д-ра техн. наук: 05.03.01 / Барсуков Геннадий Валерьевич. – Орел, 2006. 411с.
5. Васильев, В.Н. Организация производства в условиях рынка [Текст] / В.Н. Васильев. М.: Машиностроение, 1993. 368 с.
6. Васильев, Ф.П. Методы оптимизации / Ф.П. Васильев. – М.: Изд-во «Факториал Пресс», 2002. 824 с.
7. Вентцель Е.С. Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Наука, 1988. 480 с.
8. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.- 576с.
9. Дальский А.М. Механическая обработка металлов.М.: Машиностроение, 1981.264 с.
10. Ивановский, Р.И. Теория вероятностей и математическая статистика. Основы, прикладные аспекты с примерами и задачами в среде Mathcad: учеб. пособие / Р.И. Ивановский. СПб.: БХВ Петербург, 2008.528 с.: ил.
11. Прокошкин Д. А. Химико-термическая обработка металлов – карбонитрация / Д. А. Прокошкин. – Москва : Металлург, Машиностроение, 1984. – 240 с.
12. Коротков В. А. Карбонитрация как средство снижения износа деталей
металлургического оборудования / В. А. Коротков // Металлург. – 2015. – № 12. – С. 63–68. РЭ 427113-002-20872624-00. – Екатеринбург, 2000.
13. Казаджан Л. Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов /Л. Б. Казаджан ; под. ред. В. Д. Дурнева. – Москва : ООО «Наука и технологии», 2000. –224 с.
Для надлежащей жесткости деталям обычно придают относительно большие сечения. Напряжения от рабочих нагрузок в них не достигают высоких значений, поэтому большая часть деталей машин по условию прочности (предупреждения поломок от статических нагрузок) могла бы изготавливаться из недорогостоящих низкоуглеродистых сталей типа 15, 20, 30 с твердостью в «нормализованном» (горячекатанном) состоянии НВ140…160. Но в местах соприкосновения деталей напряжения, в силу небольшой площади контактов, превышают средние напряжения, действующие в сечениях деталей. Для предотвращения смятия контактные поверхности целесообразно подвергать локальному упрочнению (закалке ТВЧ, цементации, гальваническому хромированию, азотированию, наплавке, напылению и проч.). Однако для этого требуются специальные участки и удорожание (усложнение) технологического процесса, поэтому чаще прибегают к более простому решению − используют среднеуглеродистые стали (45, 50, 60) с твердостью НВ180…200 в «нормализованном» состоянии. Еще более высокую твердость НВ220…240 в «нормализованном» состоянии имеют легированные стали, типа 40Х, 30ХГСА, 38ХС. Благодаря восприимчивости к закалке, их подвергают «улучшению» (объемной закалке с высоким отпуском) на твердость НВ260…340. Однако если принять во внимание, что поверхностные методы упрочнения (закалка ТВЧ, цементация и проч.) увеличивают твердость до НВ500-600, то по сравнению с ними «улучшение» не выглядит эффективным средством повышения контактной прочности.