2.Практическая часть

2.1. Методика расчёта времени нагрева деталей при термической обработке

Время нагрева деталей включает два этапа.

Первый этап - от начала нагрева до достижения в камере печи заданной температуры садки – τ₁. По мере достижения в печи заданного значения температуры начинает работать терморегулятор, поддерживая ее неизменной.

В течение второго этапа нагрев деталей осуществляется при постоянной температуре печи – τ₂.

τ = τ ₁ + τ₂ , где

τ – общее время нагрева деталей, мин.

τ₁ = , где

G – масса деталей, кг

с – средняя удельная теплоемкость, дж/кг · с

t_зад. – заданная температура, ⁰С

t_нач. – первоначальная температура, ⁰С

q_n – тепловой поток, Вт/м² · 10³

F_изд. – тепловоспринимающая поверхность деталей.

, где

Р_печи - мощность печи, кВт

Р_пот. – мощность тепловых потерь печи, кВт.

τ₂ = , где

z – удельное время нагрева, мин/см

s – толщина нагреваемого металла, см.

2.2. Порядок выполнения работы

1. Получить индивидуальное задание.

2. Проанализировав условия задачи (таблица 6), выполнить расчёт времени нагрева детали при ТО по методике, указанной в пункте 2.1.

3. Записать отчёт о работе.

Пример выполнения задания

В электрической камерной печи мощностью 25 кВт/ч производится нагрев шести стальных брусков размерами 700х100х100 мм до 860⁰ С. Бруски укладываются в печь в один ряд, вплотную, нагрев – двухсторонний. Температура печи 900⁰ С; С = 0,67 · 10³ Дж/кг · с; мощность холостого хода 5 кВт/ч. Рассчитать время нагрева детали для ТО.

Расчет:

F_изд. = 2 · 0,7 · 6 · 0,1 = 0,84 м²

G_изд. = 7,8 · 0,7 · 0,1 · 0,1 · 6 = 0,328 т = 328 кг

q_n = · 10³ = 23800 Вт/м²

τ₁ = = 2,46 ч

807⁰С – (t_зад.- t_нач.) – температура на первом этапе нагрева (определяется дополнительными расчетами).

τ₂ = = 15,7 мин=0,25 ч

9,4 – удельное время нагрева для низколегированных сталей.

Общее время нагрева деталей τ = τ ₁ + τ₂ = 2,46 +0,25 = 2,71 часа.

Исходные данные для выполнения индивидуального задания Материал деталей – сталь низколегированная

Нагрев двухсторонний

Удельная теплоемкость с = 0,67 · 10³ Дж/кг с;

Конфигурация детали – брусок ℓ х b x h

Удельное время нагрева 9,4 мин/см.

Таблица 6.

Индивидуальные задания для выполнения расчетов времени нагрева.

№ п/п	Рпечи	Рпот.	Габаритные размеры брусков, мм			Кол-во рядов	Кол-во шт. в ряду	tзад. 0С	tнач. 0С
			ℓ	b	h
1.	25	5	700	70	100	1	10	900	20
2.	25	5	700	80	100	2	10	900	200
3.	25	5	700	90	120	3	10	900	500
4.	25	5	800	100	120	1	5	860	20
5.	30	5	800	120	120	2	5	860	200
6.	30	7	800	130	120	3	5	860	500
7.	30	7	800	140	120	1	5	900	100
8.	40	7	1000	150	100	2	5	840	500
9.	40	7	1000	100	100	2	6	840	600
10.	50	7	1000	150	200	1	6	820	600
11.	50	8	1000	150	200	2	10	820	20
12.	60	8	1000	150	200	3	10	820	20
13.	60	8	1500	100	150	3	8	820	20
14.	80	8	1500	120	100	3	8	820	200
15.	80	8	1600	150	100	2	6	800	200
16.	80	9	1600	200	100	2	5	800	200
17.	100	9	1400	50	40	4	10	800	20
18.	100	9	1400	60	50	3	10	800	20
19.	100	9	400	70	70	3	10	808	20
20.	120	10	400	40	20	3	10	850	700
21.	120	10	1200	200	100	2	6	850	700
22.	120	10	1200	210	100	1	6	850	20
23.	150	15	1200	220	120	1	6	860	20
24.	150	15	1200	230	120	1	6	860	20
25.	150	15	1200	250	120	2	5	860	700

Практическое занятие №4

ВЫБОР ВИДА И ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1.Теоретические основы

1.1. Классификация видов термообработки стали по А. А. Бочвару

По классификации А.А.Бочвара различают следующие виды термической обработки стали. Режимы их представлены на рис. 15.

Рис. 15. Температура нагрева углеродистых сталей при различных видах термообработки(а) и циклограммы соответствующих видов ТО (б)

I группа. Отжиг первого рода, не связанный с фазовыми превращениями в сплавах. К этой группе относится диффузионный (гомогенизирующий), рекристаллизационный, дорекристаллизационный и отжиг для снятия внутренних напряжений.

2. группа. Отжиг второго рода (с фазовыми превращениями). Этот отжиг применяется для получения равновесной структуры с целью снижения твердости; повышения пластично­сти и вязкости стали; улучшения обрабатываемости; измельчения зерна. Так как все стали, кроме эвтектоидной, имеют две критические температуры¹ А₁ и A₃, то для них возможны два вида фазовых отжига (полный отжиг с температурой нагрева выше А_С3 и неполный отжиг, когда температура выше А_с1, но ниже А_с3), с учетом режимов изотермический отжиг и нормализацию.

3. группа. Закалка стали. Целью закалки является полу­чение неравновесной структуры, сопровождающееся повышением твердости стали. Структура, образующаяся при закалке стали, называется мар­тенситом. Как и фазовый отжиг, закалка стали может быть полной или неполной. На рис.15,б, график 2 показывает схему режима полной, график 2а режима неполной закалки.

4. группа. Отпуск стали. Отпуском стали называется на­грев закаленной стали ниже температуры А_с1. При этом проис­ходят превращения, уменьшающие степень неравновесности структуры закаленной стали. Уменьшаются внутренние напря­жения, возникшие в процессе закалки; повышается вязкость и пластичность.

График 3 на рис. 15, б характеризует схему режима отпуска стали. Ниже более подробно рассматривается назначение и тех­нология этих видов обработки.