распределительный вал термический безопасный
Наименование детали — распределительный вал
Марка стали — 50Х
Тип производства — крупносерийный
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТАЛИ
Распределительный вал представляет собой металлический стержень, образованный опорными шейками и расположенными между ними кулачками. Он может быть кованым из обычных или легированных среднеуглеродистых сталей. Опорные шейки, кулачки и эксцентрик привода топливного насоса подвергаются закалке токами высокой частоты. Вал может быть и литым, из специального чугуна, кулачки и эксцентрик также закалены. Опорные шейки вращаются в подшипниках скольжения в виде биметаллических втулок, установленных в отверстиях блока цилиндров при нижнем расположении вала или в отверстиях головки блока при верхнем расположении. Число опорных шеек обычно равно числу коренных шеек коленчатого вала.
4. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДЕТАЛИ
В механических передачах, различных узлах машин содержаться распределительные валы, предназначенные для поддерживания вращающих элементов машин.
Валы представляют собой звенья механизма, передающие крутящие моменты и по мимо изгиба испытывающие кручение.
Распределительные валы являются существенной частью автоматических машин, паровых и двигателей внутреннего сгорания.
Распределительный вал приводится в действие с помощью соответствующей передачи.
Распределительный вал на двигателе служит для привода клапанов.
Кулачки взаимодействующие с толкателями клапанов, а также опорные шейки, эксцентрики и отдельные торцевые опорные поверхности должны обладать высокой износостойкостью.
Один из вариантов изготовления и упрочнения распределительного вала.
Валы из цементируемых сталей упрочняемые цементацией с последующей поверхностной закалкой при поверхностном индукционном нагреве кулачков и шеек. В этом случае облегчается обработка вала резаньем, но возрастает общая трудоёмкость и сложность термической обработки.
Распределительный вал при эксплуатации может иметь следующие дефекты: прогнутость, трещины, износ опорных шеек и кулачков по профилю.
Прогнутость вала устраняется правкой на прессе.
Опорные шейки ремонтируют шлифованием до ремонтных размеров.
Кулачки, изношенные по высоте, шлифуют на полировачно-шлифовальных станках.
Описание условия работы, выбора материала и технологии упрочняющей ...
... упрочнением кулачков и опорных шеек поверхностной закалкой при поверхностном индукционном нагреве Этим методом изготавливают большинство распределительных валов двигателей грузовых автомобилей и тракторов. 2. Валы из цементуемых сталей ... открытию. Здесь в дело включается сектор ускорения. От профиля этого участка кулачка зависит скорость подъема клапана и характер нарастания нагрузок на кулачок от ...
При значительном уменьшении диаметра цилиндрической части кулачка, а также при наличии рисок и раковин, не удаляемых мелко зернистым бруском, распределительный вал заменяют.
5. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАННОЙ МАРКИ ДЕТАЛИ
Сталь 50Х можно классифицировать по следующим признакам:
- по назначению — конструкционная, легированная;
- по химическому составу — легированная, хромистая;
- по содержанию углерода — высокоуглеродистая, доэвтектоидная;
- по степени окисления — спокойная.
Стали конструкционные легированные
Это стали в состав которых помимо углерода и примесей целенаправленно вводят один или несколько легирующих элементов для обеспечения требуемой прочности, пластичности, вязкости и др. технологических и эксплутационных свойств. Легирование производится с целью изменения механических свойств (прочности, пластичности, вязкости), физических свойств (электропроводности, магнитных характеристик, радиационной стойкости) и химических свойств (коррозионной стойкости).
Таблица 1 Критические точки стали 50Х (страница 162/1/)
|
Критическая точка |
°С |
|
|
Ac1 |
720 |
|
|
Ac3(Acm) |
770 |
|
|
Ar3(Arcm) |
693 |
|
|
Ar1 |
650 |
|
Ас1 — нагревание стали;
- Ас3(Acm) — нагревание стали;
- Аr3(Arcm) — охлаждение стали;
- Аr1 — охлаждение стали;
Таблица 2 Химический состав стали 50Х (страница 162/1/)
|
Химический элемент |
% |
|
|
Кремний (Si) |
0.17-0.37 |
|
|
Медь (Cu), не более |
0.30 |
|
|
Марганец (Mn) |
0.50-0.80 |
|
|
Никель (Ni), не более |
0.30 |
|
|
Фосфор (P), не более |
0.035 |
|
|
Хром (Cr) |
0.80-1.10 |
|
|
Углерод (С) |
0.46-0.54 |
|
|
Сера (S), не более |
0.035 |
|
(Массовая доля элементов, в %, по ГОСТ 4543-71)
6. ВЫБОР ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Основными видами термической обработки, различно изменяющими структуру и свойства стали и назначаемыми в зависимости от требований, предъявляемых к полуфабрикатам (отливкам, поковкам, прокату и т.д.) и готовым изделиям, являются отжиг, закалка и низкий отпуск.
6.1 Предварительная термическая обработка
Способ предварительной термической обработки выбирается в зависимости от марки стали. Для заготовки из стали 38ХС выбираем изотермический отжиг. Отжиг состоит в нагреве до определённой температуры с последующей выдержкой и медленным охлаждением в печи для получения равновесной, менее твёрдой структуры, свободной от остаточных напряжений.
Температура нагрева для отжига рассчитывается по формуле:
Тн = Ас3(Acm)+(30…50)`C = 720 + (30…50)`С = 750…770`C (1)
Отжиг производится в следующей последовательности:
1) Нагрев до температуры 750…770`C;
2) Сравнительно быстрое охлаждение до 615…635`C;
tn= Ас3(Arcm)+(50…70) `C=720+(50…70) `C=770…790 `C (2)
3) Охлаждение на воздухе.
6.2 Окончательная термическая обработка
Операция окончательной термической обработки выбираются в зависимости от технических требований к заданной детали. Так как по техническим требованиям необходима высокая твёрдость и контактная выносливость, выбираем, с учётом марки стали следующие операции: цементация, закалка в масле и низкий отпуск. Цементацией называется процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стальных деталей углеродом.
Температура нагрева под закалку:
Тн = Ас3(Acm)+(30…50)`C = 720 + (30…50)`С = 750…770`C (3)
Время нагрева и выдержки:
= (0,7…1,0) х D (4)
H — время выдержки нагрева, мин;
- D — диаметр изделия, мм.
= (0,7…1,0) х 50=35…50 мин
Охлаждающая (закаливающая) среда
В качестве охлаждающей среды при закалке выбираем масло трансформаторное, т.к. сталь легированная
7. ВЫБОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВСЕХ ОПЕРАЦИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Назначаем последовательность всех операций изготовления ролика (от проката до готового изделия).
Последовательность операций изображается графически, с указанием номера операции в общем технологическом процессе изготовления изделия
8. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Выбор оборудования производим в соответствии с назначенными видами и рассчитанными режимами термической обработки. Выбираем:
- для нагрева под закалку — закалочный конвейерный электропечной агрегат с защитной (контролируемой) атмосферой СКЗ — 12.100.10/9 (страница 246/2/).
Техническая характеристика агрегата:
- tHmax = 900°С;
- N = 650…850 кВт;
- Площадь пода — 1,2 10 м.
Для отпуска выбираем отпускной конвейерный электропечной агрегат с защитной (контролируемой) атмосферой СКО — 20.155.04/3
Техническая характеристика агрегата:
- tHmax = 350°С;
- N = 350 кВт;
Площадь пода — 2,0 4,5 м
Для отжига — закалочная печь с защитной атмосферой.
9. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНЫМ УСЛОВИЯМ ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
При работе с использованием печей с контролируемой атмосферой регулярно проверять газоплотность печей.
При закалке изделий в масляных баках не допускать выброс или загорание масла.
При работе с электропечами не допускать работу в мокрой одежде и обуви.
Не открывать щитки управления механизмами печей без их обесточивания.
Перед началом работы проверить исправность вентиляции
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/raspredelitelnyiy-val/
1) А.С. Зубченко « Марочник сталей и сплавов». М.: Марочник сталей и сплавов, 2003 — 173 с.
2) Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов: Справочник. -Л.: 1982. -304 с.
3) www.1metal.com, steels.h1.ru, www.svarkainfo.ru, www.ling.su, kombat.com.ua, techno.x51.ru, tmetall.narod.ru.
