Hőkezelő technológia tervezése

Átírás

1 Miskolci Egyetem Gépészmérnöki Kar Gépgyártástechnológiai Tanszék Hőkezelő technológia tervezése Hőkezelés és hegesztés II. című tárgyból Név: Varga András Tankör: G-3BGT Neptun: CP1E98

2 Feladat: Tervezze meg a K9 típusú acélból készített 100 x 80 x 40 mm méretű kivágó szerszám lágyításának technológiáját! Megjegyzés: Megfelelő adatok hiányában a számolást egy hasonló összetételű anyaggal a K8 típusú acéllal végeztem el, mert K9-es anyaghoz nem állt rendelkezésre az izotermás lágyításhoz szükséges C-görbe. Anyagminőség: - Alapanyagszám : DIN: X153CrMoV MSZ: K8 - AISI: D2 - Böhler : K 110 Méretek: x 80 x 40 mm Lágyítási hőmérséklet: Összetétel: Cº C görbe alapján C% Si % Mn % Cr % V% S% P% W% A K8 ausztenitesítési hőmérséklete: Cº Szabványcím acélcsoport: - Ötvözött szerszámacél - Szerszámacél hidegalakításhoz

3 A megvalósítani kívánt technológia elvi diagrammja (izotermás lágyítás): A számítások elvégzéséhez szükséges technológiai adatok: - Hővezető képesség: 40 - A munkadarab vastagsága: s = 40 mm - A munkadarab jellemző mérete: L=20 mm - Az acél sűrűsége: 7700 kg/m 3 - Acél keménysége: >61 HRC - Alaktényező téglatest esetén: K 1 =1 - Fajhő: c = 460 J/kg*K - Ausztenitesítési hőmérséklet : 1020 C,

4 1. A hőkezelés T-t diagramjának tervezése: A melegítés szempontjából fontos, hogy a darab hőtechnikailag vékony vagy vastag. Hőtechnikailag a test lehet: vékony átmenetinek vastagnak Bi 0,25 0,25<Bi<0,50 Bi 0,5 α ahol Bi = L λ A hőtechnikailag vékony test keresztmetszetében a hevítés során a hőmérséklet különbség figyelmen kívül hagyható, míg a hőtechnikailag vastag testek esetében el nem hanyagolható hőmérséklet különbség alakul ki(a mag és kéreg hőmérséklete között). Az értékét a mellékelt ábra alapján állapítom meg. 275, így , Mivel 0.25 ezért a darab hőtechnikailag vékonynak tekinthető. Az lágyítási melegítési idő tervzése: - A felmelegítési időket 4 szakaszra bontjuk a munkadarab repedésének elkerülése végett, valamint a jó hőeloszlás elérése érdekében., a melegítési idő meghatározására szolgáló képlet, ahol - ρ=7700 az acél sűrűsége - c a fajhő - a darab alakjától függő tényező

5 I.lépcső: T=20 C-ról T=400 C-ra melegítjük a munkadarabot T=400 C-ra a [2] 2.2 ábra alapján: 50 = 0, a kezdeti hőmérséklet - a kemence hőmérséklete - a munkadarab előírt hőmérséklete II. lépcső: T=400 C-ról T=650 C-ra melegítés =400 C - =680 C C = 0, III.lépcső: T=650 C-ról T=850 C-ra melegítés =650 C - =900 C - =850 C = 0,

6 IV.lépcső: T=850 C-ról T=1020 C-ra melegítés =850 C - =1070 C - =1020 C = 0, Tehát az ausztenitési hőmérsékletre való hevítés teljes ideje: lépcsőnél a hőntartási idő 0,5 min/mm, vagyis 2.5 min 2. lépcsőnél a hőntartási idő 0,5 min/mm, vagyis 2.5 min 3. lépcsőnél a hőntartási idő 1 min/mm, vagyis 10 min A kiszámított adatok alapján, a hevítés teljes ideje: íé 15 min min 15 min Az ausztenitesítési hőmérsékleten való tartás meghatározása: Az erre szolgáló képlet [2.] 63. old. alapján: =20+ min, vagyis: =20+ =20 min.

7 Az szükséges izoterma és az ezen való hőntartás meghatározása: Az izotermás lágyítás tervezéséhez az adott acél izotermás C-görbéje a legfontosabb segédlet, amelyből meghatározható a szükséges izoterma ( ), s ezen hőmérsékleten való tartás ideje ( ). A értékét az előírt keménység függvényében választjuk meg, a szükséges idő a C- görbéről közvetlenül leolvasható: Az izotermás C-görbe alapján a =690 C és =6=360 min. Ezután levegőn hűtjük a munkadarabot a környezeti hőmérsékletig.

8 A Hőkezelés T-t diagrammja: 2. Ismertesse a hőkezelés különböző fázisaiban végbemenő fémtani változásokat! Hevítési szakasz: Mivel a munkadarab anyaga rossz hővezető és hőtágulása nagy, ezért több lépcsőben hevítjük a kívánt hőmérsékletre. A hevítés folyamán a kéreg és a mag különböző hőmérsékletűek, ezért komoly termikus feszültségek ébrednek. Ezek repedésekhez vezethetnek a munkadarabban, annak tönkremenetelét okozhatja. A lépcsőkön a hőntartás miatt a hőmérsékletek kiegyenlítődnek, a feszültségek leépülnek. Ezért 4 lépcsőt iktatunk be amíg a munkadarab eléri az edzési hőmérsékletet. A Folyamat során a szövetek átalakulnak ausztenitté, a karbidok oldatba mennek. 1000ºC felett a stabilis króm- és volfrám-karbidok is oldatba kerülnek.

9 Hőntartás az edzés hőmérsékletén: Mikor a munkadarab eléri az edzési hőmérsékletet újabb hőntartási szakasz következik. A hőntartás célja h a munkadarab teljes térfogatában bekövetkezzenek a kívánt változások, kialakuljon a homogén ausztenites szövet valamint oldatba menjenek az ötvözők stabilis karbidjai. Hőntartás az izoterma hőmérsékletén: Az ausztenitesítési hőmérsékletről a 690 C-os izotermára hűtjük a munkadarabot sófürdőben, és addig tartjuk ott, amíg be nem fejeződik a perlites átalakulás, ezután levegőn hűtjük a környezet hőmérsékletére, így jól megmunkálható szemcsés perlites szövetszerkezetet érünk el. 3. Értékelje a hőkezeléssel előállított szövetszerkezetet a várható igénybevétel szempontjából: A lágyítások alapvető célja a szerkezeti és szerszámacélok keménységének csökkentése, s ezáltal a forgácsolással való megmunkálás javítása, ill. a martenzites edzéshez megfelelő kiindulási szövetszerkezet előállítása, vagyis szemcsés perlit előálítása, így maximálisan 240 HB keménység érhető el. 4. Készítsen részletes leírást a technológia kivitelezéséről A hőkezeléshez felhasználandó az aknás-retortás kemence. A kemencében a munkadarabok elhelyezése legalább 20 mm távolságban történjen, a munkadarabok egyenletesen történő felmelegedése miatt. Kisebb hézag esetén az esetlegesen összeérő munkadarabok érintkező felületei miatt a hőkezelés minősége romlik. Nagyobb hézag alkalmazás pedig az egyszerre hőkezelhető darabok számának csökkenése miatt nem gazdaságos. A hőtechnikailag vékony testek a teljes keresztmetszetben egyszerre érik el a kívánt hőmérsékletet, a hőntartás ettől az időponttól számítandó. Az ausztenites hőmérsékeltről sófürdőben hűtjük le a munkadarabot az előírt izotermára.

10 Irodalomjegyzék: 1. Lizák József : Hőkezelés gyakorlati segédlet 2. Tisza Miklós: Metallográfia Dr. Smóling Kálmán: Hőkezelési példatár Aláírás :.