Thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt luyện

Lời nói đầu Tính toán thiết kế đồ án môn học nội dung thiếu trình đào tạo kỹ sư nhằm cung cấp kiến thức kiến thức chuyên ngành giúp sinh viên có thêm kiến thức gần với thực tế sản xuất, sở để sinh viên tự hoàn thiện thêm kiến thức học Đồ án môn học “Thiết bị thiết kế xưởng nhiệt luyện” với mục đích lập quy trình nhiệt luyện lựa chọn thiết bị, nội dung tính toán bao gồm : Phân tích điều kiện làm việc chi tiết, tổng quan vật liệu chọn, sở lí thuyết quy trình nhiệt luyện, tính toán lựa chọn thiết bị Đây nội dung tính toán lựa chọn để lập quy trình cụ thể cho chi tiết giao với sản lượng cho trước Các quy trình nhiệt luyện nhằm tạo cho chi tiết có đủ tiêu độ bền, độ cứng tiêu độ dẻo dai tính chống mài mòn đảm bảo chi tiết làm việc tốt điều kiện cụ thể, lựa chọn vật liệu không lãng phí Để giải vấn đề người thiết kế phải vận dụng kiến thức tổng hợp môn học như: Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim, thiết bị thiết kế xưởng nhiệt luyện, tra cứu sổ tay nhiệt luyện số tài liệu chuyên ngành khác MỤC LỤC Lời nói đầu MỤC LỤC TÀI LIÊU THAM KHẢO PHÂN TÍCH ĐIỂU KIỆN LÀM CỦA CHI TIẾT TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ĐÃ CHỌN I.Chon vât liêu CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN L LÝ LUÂN CÔNG NGHÊ12 II Cơ SỞ LÝ THUYẾT 12 l.Tôi 12 a Tôi thể tích 12 b Tôi bề mặt 13 Ram 14 III QUY TRÌNH NHIẺT LUYẺN .15 1.Chọn nhiệt độ 16 2.Thời gian giữ nhiệt 16 3.Làm nguội 16 4.Thời gian nung .17 s.p.c 21 Tl-T0 _ 0,005.7800.0,59.103 1173-293 .21 3.Tính kính thước thùng 24 TÀI LIÊU THAM KHẢO Thiết bị thiết kế xưởng nhiệt luyện Nguyễn Chung Cảng - NXB KHKT 2003 Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim Hoàng Kim cỏ -NXBGD 2000 3.SỔ tay nhiệt luyện Bản dịch tiếng Nga - NXB KHKT 1979 4.Sách tra cứu nhiệt luyện dùng cho cán kỹ thuật SMƯCOV Bản dịch tiếng việt- NXBKHKT 1973 Cơ sở nung lò nung kim loại Trần Đức Cứu - Học viện kĩ thuật quân Hỏi đáp nhiệt luyện Người dịch :Tạ Anh Tuấn Hà Kim Thành NXBKHKT - 1977 PHẨN PHÂN TÍCH ĐIỂU KIỆN LÀM CỦA CHI TIẾT I đặc điểm làm việc chi tiết Sơ mi hay ống lót lắp ghép vào thân máy chi tiết có hình dạng không phức tạp(hình ống ) dài 220 mm có đường kính 110 mm đường kính 115 mm II điều kiện làm việc chi tiết Chi tiết làm việc chịu lực nén kéo piston séc măng gây đồng thời mặt chi tiết chịu mài mòn cao theo hướng kính hướng trục nhanh điều kiện bôi trơn Tốc độ trượt piston séc măng mặt làm việc (gọi mặt gương )kkhá cao bề mặt chịu ma sát , chịu nhiệt lớn III yêu cầu tính Bề mặt làm sơ mi có khả chiụ mài mòn tốt, có độ dẻo dai chống lại khả biến dạng nhiệt gây trình làm việc PHẦN TÔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ĐÃ CHỌN I Chon vât liêu Vật liệu chọn CY 24- 44 Vật liệu thay CY 21-40 Đai cương gang xám tổ chức gang toàn hay phần lớn c tồn dạng graphít gang xám đước dùng phổ biến chiếm tới 80% tổng giá trị gang đúc gra phít gang xám dạng phân bố kim loại ,nèn kim loại ferit, ferit - peclit, peclit.tương ứng với kim loại ta có gang xám ferit, gang xám ferit - peclit, gang xám peclit thân graphit có độ bền cưng không đáng kể, dạng than chì xốp nên có tác dụng làm giảm chấn động trình kết tinh vật đúc tạo thành graphit làm tăng thể tích dô làm giảm độ co vật đúc graphit thành phần gang xám có nhược điểm : làm giảm tính liên tục kim loại, làm giảm độ dẻo , độ dai va đập , độ kéo , làm tăng tính giòn gang xám không làm chi tiết chịu kéo chịu va đập graphit gang xám nhiều dạng dài cớ tính , tính chất gang xám phụ thuộc vào kim loại : peclit có độ cứng độ bền cao nèn ferit nhung tính dẻo kim loại ferit Do graphit tronng có tác dụng nên gang xám thường dùng làm chi tiết khong chịu kéo khong trịu va đập , chịu chấn động , chịu nén xy lanh ,sơ mi, đọng bạc lót sử dụng , gang xám bình thường gặp gang xám biến trắng gang xám biến trắng la nhóm gang có hàm lượng c va Si tương đối thấp (C < 3,5%, Si < 0,8% ) thành phần khác thích hợp để đúc khuôn kim loại có bề mặt gang trắng bên gang xám phần chuyên biến gang hoa râm (tức phần bít graphít hoá) Gang xám biiến trắng thường dung để đúc trục cán , bánh xe goòng , Mác thép c CY 24-44 3-3,4 Mn Si p 1-1,5 1,7-2,4 - *L *1 (công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II]) aị =1,1.2,375 ( 900 +273 V ( 600 V (W/m2.độ) 900-600 ^—k—ỊM—L = +273 114,28 Hệ số truyền nhiệt cuối giai đoạn 1: =\,\.c qd ' 0 al=\,\a bx ] *i *2 ( \ T 00 Í T (công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II]) íl 100 900 + ; a\ =1,1.2,375 900-800 ( 800 + l 100 ) 148,29 (W/m2.độ) Hệ số truyền nhiệt trung bình : CT trang 253/ [II] a£ =-ịa\.a\ = Ạ 14,28.148,29 = 130,18 (W/m2.độ) Thời gian nung giai đoạn Sử dụng công thức tính thời gian nung dành cho vật mỏng: CT (5.66)/Tr.245/ [II] s.p.c kva TL-T0 0,005.7800.0,96.103 TL-Tm 2.130,18 1173-873 1173-1073 = phút Thời gian giữ nhiệt theo bảng 15 trang 52 hình 12 trang 56 tài liệu [III] Tgiữ nhiệt = 2.5 = 10 phút Tổng thời gian nung giữ nhiệt chi tiết T = 2,5 + + 10 = 15,5 phút Thời gian ram chi tiết lò theo bảng 17 trang 54 tài liệu [III] Tram =2 + 0,17.5 = 2,08 PHẦN IV TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 22 CHỌN THIẾT BỊ LÀM NGUỘI Chọn bể không khí hoá Tính lượng nhiệt sinh kim loại làm nguội Qi = gi c k t k ) công thức 11.15 [1] trang 233 Trong gi trọng lượng mẻ nung , kg c” nhiệt dung giêng gang (phụ lục [1] trang 424) tn nhiệt độ chi tiết đưa vào làm nguội c\ nhiệt dung giêng trung bình từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ kết thúc tk nhiệt độ kết thúc làm nguội Qi = g1.(c;.r- c k t k ) = 45.(0,162.800-0,1153.100) = 5313,15 Kcal Tính lượng dầu thu vào Q2 Q2 = g2 (c\,tk - C ữ t ữ ) công thức 11.16 [1] trang 233 Trong G2 khối lượng dầu , lít (dm3) t0 nhiệt độ ban đầu dầu (20°C) tị nhiệt độ dầu sau làm nguội (30°C) ck C0 nhiệt dung giêng trung bình dầu nhiệt độ kể Q2 =g2 (0,5.30-0,5.20) = 5.g2 Cho Qi = Q2 ta có 5g2 = 5313,15 => g2 = 1062,63 lít 23 Tính kính thước thùng Fdáy=— > m công thức 11.17 [1] trang 233 H Trong đố : g2 khối lượng nước , lít Lấy H= 0,8 m ta có Fdáy = 1,063 0, = 1,33 m H chiều cao thùng , m Từ Fđáy ta suy Chiều rộng bể m Chiều dài bể 1,33 m Chiều cao dầu dâng H H = thể tích lim loại núng vào /F dáy, m công thức 11.17 [1] trang 233 vkl = 397210 mm3 Thể tích kim loại nhúng vào 15.397210 mm3 „ _ 15.397210 _ n nn< H = -—5—— = 0,005 m 109.1,33 24 [...]... 950 Kích thước ngoài,m Rông Dài Cao 2,3 2,8 2,3 PHẦN 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN L LÝ LUÂN CÔNG NGHÊ Đối với chi tiết la sơ mi được sản xuất từ gang xám CY 24 - 44 đay là gang xám có nền kim loại là peclit Do vậy trong công nghệ nhiệt luyện và và trong phân xưởng nhiệt luyện thiết kế cần phải có thương hoá , tôi và ram nhung trong quá trinh sản suất thực tế do gang ta chọ có nền kim... trang 424) tn nhiệt độ khi chi tiết đưa vào làm nguội c\ nhiệt dung giêng trung bình từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ kết thúc tk nhiệt độ kết thúc làm nguội Qi = g1.(c;.r- c k t k ) = 45.(0,162.800-0,1153.100) = 5313,15 Kcal 2 Tính lượng do dầu thu vào Q2 Q2 = g2 (c\,tk - C ữ t ữ ) công thức 11.16 [1] trang 233 Trong đó G2 khối lượng dầu , lít (dm3) t0 nhiệt độ ban đầu của dầu (20°C) tị nhiệt độ của dầu... giữ nhiệt của chi tiết là T = 2,5 + 3 + 10 = 15,5 phút Thời gian ram chi tiết trong lò theo bảng 17 trang 54 tài liệu [III] Tram =2 + 0,17.5 = 2,08 giờ PHẦN IV TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 22 CHỌN THIẾT BỊ LÀM NGUỘI Chọn bể tôi không được cơ khí hoá 1 Tính lượng nhiệt sinh ra do kim loại làm nguội Qi = gi c k t k ) công thức 11.15 [1] trang 233 Trong đó gi là trọng lượng mẻ nung , kg c” nhiệt. .. quá nhanh sẽ có khả năng gây biến dạng, thậm chí bị biến dạng + Khống chế chặt chẽ thời gian và nhiệt độ ram, để đạt tổ chức mong muốn Chú ý: khi ram cần tránh hiện tượng ròn ram đối với một số mác thép Đó là hiện tượng tăng tính ròn sau khi ram Khi ram ở nhiệt độ 250 - 400°c hoặc 500 - 550°c có hiện tượng giảm độ dai va đập Dựa vào nhiệt độ nung và giữ nhiệt chia làm 3 loại ram: ram thấp, ram trung... ở nhiệt độ thấp 150 - 200°c, giữ nhiệt ở nhiệt độ này rồi làm nguội Mục đích của cách ram này là khử nội lực sinh ra khi tôi, đồng thời làm cho mactenxit tôi chuyển sang mactenxit ram Ram thấp chủ yếu dùng cho chi tiết tôi cần độ cứng trên 59 HRC và chịu mài mòn như dao dụng cụ, dụng cụ đo, gối trục Ram trung bình Là phương pháp ram ở nhiệt độ 300 - 450°c, giữ nhiệt rồi làm nguội để cho tổ chức và. .. '*M2Ũ ^ 'ụM800 ÁM - - - , ^MIO - hệ số dẫn nhiệt tại 25°c sx = 0,005 • Hệ số dẫn nhiệt trung bình Ấ™ : 3 _3 ^0 ^M400 # CQ c t 400 44,8 _ £ Q £ Q , 400 ™M20 (w/m.độ) t 2 5 — j y, j Ann Zj — JO,JO -yg 58,58 + = 48,99 (w/m.độ) 58,58 + 29,8 À M = -i Hệ số truyền nhiệt : quá trình truyền nhiệt xẩy ra 2 giai đoạn: truyền nhiệt đối lưu và truyền nhiệt bức xạ a = adl + abx, trong đó : (Xdl =... lượng các bon cao nên tốc độ truyền nhiệt chậm để tránh biến dạng và làm nứt khi nung nống đột ngột 2 Thời gian giữ nhiệt Thời gian giữ nhiệt căn cứ theo tổ chứ của gang mà quyết định tổ chức ban đầu của gang là peclit thì thời gian giữ nhiệt chỉ cần đủ để vật đúc đồng đều , nếu tổ chứ ban đầu là peclit + ferit hoặc ferit thì thời gian cần kéo dài hơn để graphit hoà tan vào hết austenit đến mức độ bão... lên đến một nhiệt độ nào đó dưới điểm ẢCị, giữ nhiệt một thời gian rồi làm nguội Ta biết tổ chức của thép tôi là tổ chức không Ổn định nó tồn tại rất nhiều nội lực và độ cứng cao, dòn không phù hợp yêu cầu kỹ thuật Vì vậy muốn loại trừ nội lực, muốn đạt được tổ chức và tính năng mong muốn cần phải tiến hành ram Khi ram cần chú ý: + Chi tiết làm bằng thép cacbon cao, thép cacbon hợp kim cao và thép thấm... đen tuyệt đối • eT = 0,8 - độ đen của tường lò • T\ = 293 0 K (t = 20 °C) - nhiệt độ phôi trước khi nung phôi • T2 = 1073 °K (t = 800 °C) - nhiệt độ phôi nung Diện tích hấp thụ bề mặt nhiệt gồm mặt trong và mặt ngoài của phôi kim loại Fp= n(2.7iRL.H + 2.7I.R.2.H) = 15(3,14.0,11.0,22 + 3,14.0,12.0,22) = 2,4 m2 Diện tích phát nhiệt từ lò FL = Fn + Fxq, Fn - diện tích nóc lò, lấy bằng diện tích đáy lò... = 3,6 m2 Hệ số dẫn nhiệt Theo bảng phụ lục XIII / Tr.421/ [II], ta có : Cqd = 5,7 1 0,45 Yĩ 1 0,8 J 3,6(w/m2.°K4): = 2,375 t°c 400 0 ?iM(w/m.độ) 59,5 44,8 600 36 800 29,8 1000 27,7 Xác định vật dầy vật mỏng : Theo tiêu chuẩn BiO : CT (4.1)/Tr.l38/ [II] BiO = , trong đó : Trong đó : sx - chiều dầy thấm nhiệt Ầ™ - hệ số dẫn nhiệt trung bình a - hệ số truyền nhiệt • Chiều dầy thấm nhiệt sx : theo bảng