Повышение эффективности технологии изготовления конических колёс-валов с гипоидными зубьями на основе совершенствования операции химико-термической обработки

Содержание
Введение 5
1. Литературный обзор теоретической основы проекта 7
1.1 Способы термической и химико-термической обработки. 8
1.2 Альтернативные методы химико-термического упрочнения зубчатых-колёс валов 9
1.2.1 Поверхностная закалка с индукционным нагревом 9
1.2.2 Азотирование мало- и средненагруженных зубчатых колес 12
1.2.3 Низкотемпературная нитроцементация мало- и средненагруженных зубчатых колёс 13
1.3 Постановка проблемы 16
1.4 Вакуумная цементация с последующей закалкой инертным газом 17
1.5 Научные исследования в области вакуумной цементации 20
Заключение по литературному обзору 22
2. Научно-исследовательская работа 23
2.1 Общие задачи эксперимента 23
2.2. Выбор закалочной среды 27
2.3 Методика проведения эксперимента 29
2.4 Описание экспериментальной установки 30
2.5 Обработка экспериментальных данных 35
Заключение научно-исследовательской работы 41
3. Технологическая часть 43
3.1 Служебное назначение и техническая характеристика детали 43
3.2 Характеристика применяемого материала 45
3.3 Отработка конструкции детали на технологичность 46
3.4 Анализ технических условий на деталь 47
3.5 Обоснование метода получения заготовки 48
3.6 Выбор и обоснование технологических баз 51
3.7 Разработка технологического маршрута с внедрением операции ХТО 56
3.8 Разработка технологии проведения вакуумной цементации с закалкой инертным газом 59
3.9 Разработка технологических операций 63
Заключение по технологической части 71
4. Экология и безопасность жизнедеятельности 73
4.1 Требования безопасности необходимые для работы с установкой ALD DUAL THERN 73
4.2 Организация воздухообмена на участке с использованием оборудования для ХТО 75
5. Организационно-экономическая часть 77
5.1. Определение величины капитальных вложений по сравниваемым вариантам 77
5.1.1 Ведомость оборудования 77
5.1.2 Заработная плата основных рабочих 81
5.1.3 Стоимость силовой электроэнергии 83
5.1.4 Расчет стоимости основного материала на программу выпуска детали 84
5.1.5 Расход инструмента 84
5.1.6 Затраты на амортизацию и капитальный ремонт оборудования. 85
5.1.8 Затраты по эксплуатации производственных площадей. 87
5.1.9 Определение технологической себестоимости детали или терапии. 88
5.2 Определение годового экономического эффекта нового или модернизированного технологического процесса. 89
Заключение 91
Список литературы 93
Приложение 95

Весь текст будет доступен после покупки

Зубчатые передачи получили большое распространение в качестве деталей приводной техники, которые подвергаются высоким статическим и динамическим нагрузкам. В связи с этим к точности их изготовления предъявляют высокие требования. Точность изготовления зубчатых передач зависит от типа узла (механизма, агрегата и пр.), в котором они установлены, и условий эксплуатации [1].
На современном этапе развития машиностроения немаловажную роль играет химико-термическая обработка деталей. В связи с этим в последнее время всё более широкое применение получает вакуумная цементация. Хотя вакуумная цементация с использованием ацетилена известна уже давно (авторское свидетельство СССР В. Крылова № 668978 от 28.06.1979 г.), потребовалось несколько десятилетий для разработки специальных конструкций вакуумных печей и режимов цементации, обеспечивающих высокое качество ХТО. При этом наилучшие результаты были достигнуты при применении вакуумной цементации в комбинации с последующей закалкой газом (гелий, азот) под давлением.
Анализ, проведённый посредством изучения литературы и научно-исследовательских данных, в значительной степени повлиял на выбор метода химико-термической обработки. Были поставлены определённые цели и задачи для достижения необходимых параметров.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Литературный обзор теоретической основы проекта
Для химико-термического упрочнения тяжелонагруженных деталей в машиностроении применяют процессы газовой цементации и нитроцементации, вакуумную и ионную ХТО, высокотемпературную цементацию и обработку с насыщением в азотных атмосферах и в кипящем слое. Однако на отечественных заводах и за рубежом для упрочнения высоконапряженных деталей и, прежде всего, зубчатых колес в основном используются цементация и нитроцементация.
Химико-термическая обработка металлических изделий - это термическая обработка в химически активной среде с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла. В результате ХТО изменяются свойства металлов (твердость, износостойкость, сопротивление усталости, кавитационная и коррозионная стойкость), которые предотвращают схватывание металлов, повышают задиростойкость и долговечность деталей. В результате ХТО изменяется ряд физических свойств металлов - магнитная проницаемость, коэрцитивная сила, теплопроводность.
Химико-термическая обработка, включающая диффузионное насыщение поверхности, закалку и низкий отпуск (старение), обеспечивает высокую твердость (НRC 58-65) и наибольшую несущую способность поверхностных слоев зубьев, а также высокую изгибную прочность зубьев.
Для дополнительного повышения твердости поверхностного слоя зубьев колес, работающих без перегрузок, применяют обработку холодом при температуре -50-55 °С. Химико-термической обработке подвергают зубчатые колеса, изготовленные из стали марок 15Х, 20Х, 12ХН, 12ХНЗА, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 15ХФ, 18ХНВА, 18Х2Н4ВА, 18ХНМА, 20ХНМ, 12ХГН, 18ХГМ, 25ХГМ, 18ХГТ, 25ХГТ, ЗОХГТ, 15ХГНТА, 25Х2ГНТА, 15ХГН2ВА, 14ХГСН2МА, 20ХГР, 15ХГНР, 20ХГНР, 20ХГНТР, 25ХГНТР, 40Х, 40ХФА, 38Х2МЮА, ЗОХЗВА, 30ХЗМФ, 20ХЗМВФ. Низкоуглеродистую сталь марок 15, 20, 30 для цементируемых зубчатых колес применяют редко из-за недостаточной прочности сердцевины под действием контактных нагрузок (опасности продавливания цементованного слоя при больших нагрузках) и недостаточной изгибной прочности зубьев [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Калашников А. С., Моргунов Ю. А., Калашников П. А. Современные методы обработки зубчатых колес. Учебное пособие. Издательский дом «Спектр», 2012. 238 с.
2. Зинченко В. М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 121 с.
3. Пегашкин В.С. Обработка зубчатых колес. М-во образования и науки РФ: ФГАОУ ВО «УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», – Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2016. – 100 с.
4. Калетин Ю.М., Кудрявцева термическая обработка тяжелонагруженных зубчатых колес. Издательство «Машиностроение». Москва 1966. 47 стр.
5. Руденко С. П. Контактная усталость зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенных машин / С. П. Руденко, А. Л. Валько. Минск: Беларуская наука, 2014. 126 с.
6. https://heattreatment.ru/preimushchestva-i-nedostatki-vakuumnoj-cementacii.html
7. Цепов С. Н. Особенности науглероживания стали при вакуумной цементации // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. № 8. С. 50–54.
8. А. А. Шипко, с. П. Руденко, а. Л. Валько, а. Н. Чичин. УДК 621.833: 621.785.4.52. Высокотемпературная вакуумная цементация – резерв по снижению энергоемкости производства и улучшению качества зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенных машин, стр.3

Весь текст будет доступен после покупки