86380

Разработка технологического процесса термической обработки детали «Крышка-полусфера (материал ВТ20Л)»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения.

Русский

2015-04-07

1.06 MB

11 чел.

Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО

Рыбинский государственный авиационный технологический университет имени П. А. Соловьева

Факультет авиадвигателестроения

Кафедра материаловедения, литья и сварки

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПЛАВОВ

на тему:

Разработка технологического процесса термической обработки детали "Крышка-полусфера (материал ВТ20Л)"

Студент группы  МТБ-11   _________________                        Сизов С. В.

Подпись, дата

Руководитель                      _________________                      Жуков А. А.,

                                                                Подпись, дата                            кандидат тех. наук,                       

                                                                                                        профессор

Нормоконтроль                  _________________                         Жуков А. А.,

                                                  Подпись, дата                             кандидат тех. наук,                       

                                                                                                        профессор

                                                           

Рыбинск

2014

СОДНРЖАНИЕ

Введение................................................................................................................3

1. Выбор способа изготовления заготовок и краткое описание изготовления формы для литья...................................................................................................6

2. Разработка чертежа заготовки (отливки).......................................................8

3.Характеристика отливки.................................................................................12

4.Структурный анализ диаграммы состояния Ti- Al.......................................14

5. Исследование влияния вспомогательных компонентов сплава................15

6.Жидкотекучесть и заполняемость..................................................................17

7. Разработка маршрутной схемы изготовления детали.................................19

8.Определение типа плавильного агрегата.......................................................20

9. Технология термической обработки..............................................................22

10. Дефекты термообработки и методы их контроля.......................................23

Заключение...........................................................................................................30

Литература............................................................................................................31

ВВЕДЕНИЕ

Титан -серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС. Чистый иодидный титан, в котором сумма примесей составляют 0,05…0,1 %, имеет модуль упругости  112000 МПа, предел прочности около 300 МПа, относительное удлинение 65%. Наличие примесей сильно влияет на свойства. Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %, предел прочности составляет 650 МПа, а относительное удлинение – 20 %.

При температуре 882oС титан претерпевает полиморфное превращение, α–титан с гексагональной решеткой переходит в β – титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах ( не стоек в плавиковой, крепких серной и азотной кислотах), благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов. При нагреве выше 500oС становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся и ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

  1.  сочетание высокой прочности (σЕ =800..1000 МПа) с хорошей пластичностью (δ = 12..25%);
  2.  малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;
  3.  хорошая жаропрочность, до 600…700oС;
  4.  высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения. Влияние легирующих элементов представлены на (Рис. 1).

(Рис.1) Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана.

Элементы, повышающие температуру превращения, способствуют стабилизации α-твердого раствора и называются α-стабилизаторами, это –алюминий, кислород, азот, углерод.

Элементы, понижающие температуру превращения, способствуют стабилизации β–твердого раствора и называются β–стабилизаторами, это – молибден, ванадий, хром, железо.

Кроме α– и β–стабилизаторов различают нейтральные упрочнители: олово, цирконий, гафний.

В соответствии с влиянием легирующих элементов титановые сплавы при нормальной температуре могут иметь структуру α или α+β.

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработкихимико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 20Л, ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

Применение титановых сплавов:

  1.  авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);
  2.  химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);
  3.  оборудование для обработки ядерного топлива;
  4.  морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);
  5.  криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253oС).

Основной трудностью производства фасонного литья из титановых сплавов является высокая химическая активность расплавленного титана, реагирующего со всеми техническими огнеупорами типа тугоплавких оксидов, в том числе и ТiO2, который восстанавливается, а высвободившийся кислород переходит в сплав.

Литейные титановые сплавы по структуре делятся на однофазные α-сплавы (ВТ1Л, ВТ5Л) и двухфазные α + β - сплавы (ВТЗ-1Л, ВТ6Л, ВТ14Л и ВТ20Л).

Основой однофазных сплавов является система Ti-А1, двухфазных - система Ti-А1-Мо-(Сr, V, Zr, Sr).

Сплав ВТ5Л наиболее широко используют для фасонных отливок, применяют обычно без термической обработки, в основном для коррозионно-стойкой арматуры химических производств. Сплав ВТ1Л имеет аналогичное применение.

Сплавы ВТЗ-1Л, ВТ9Л и ВТ14Л - двухфазные, обладают повышенной жаропрочностью и находят широкое применение для литья деталей авиационных двигателей. Сплав ВТЗ-1Л применяют при 400-450 °С, сплав ВТ9Л - при 500-560 °С.

Сплавы ВТ20Л и ВТ21Л находят применение в транспортном машиностроении, авиационной промышленности. Сплав ВТ21Л из-за широкого интервала кристаллизации склонен к образованию усадочной рыхлоты, что определяет его применение в основном для деталей простой конфигурации. Сплав ВТ20Л применяют при 500-560 °С.

Из сплавов ВТ5Л, ВТ6Л и ВТ21Л изготовляют детали, длительно работающие при температурах до 400 °С.

В качестве материала для форм используются специальные керамические и графитовые смеси а также стальные кокили.

1. Выбор способа изготовления заготовок и краткое описание изготовления формы для литья.

Для данной отливки из сплава ВТ20Л выбираем метод литья -литье в графитовую форму.

ВТ20Л- прочный и легкий материал - плавится в вакууме и отливается в графитовые формы. Дело том, что в процессе охлаждения поверхность титана может загрязняться вследствие реакции с материалом формы. Поэтому титан, отлитый в какие-либо другие формы, кроме форм из механически обработанного и прессованного порошкового графита, оказывается сильно загрязненным с поверхности, что проявляется в повышенной твердости и низкой пластичности при изгибе.

Графитовые формы изготовляют из смесей, в состав которых входят в качестве основы графит, в качестве связующего - смолы, пеки. Смеси уплотняют на встряхивающих или прессовых машинах под давлением 0,2-0,8 МПа. Изготовленные формы после выдержки на воздухе от 8 ч до 3 суток подвергают сушке при температуре 120°С и обжигу в восстановительной атмосфере при 700-980 °С в течение 1-24 ч. При этой температуре связующее коксуется и из формы практически полностью удаляются все летучие вещества.
Применяются и оболочковые графитовые формы с фенолоформальдегидной смолой в качестве связующего. Мелкие сложные тонкостенные отливки из титановых сплавов получают в неразъемных формах, изготовленных по выплавляемым моделям. В состав суспензии входит высокодисперсный графитовый порошок и связующее на основе фенолоформальдегидных смол, в качестве обсыпочного материала - зернистый графит.
В настоящее время разрабатываются процессы изготовления форм на основе использования обычных огнеупорных материалов (Al2O3, MgO) с применением защитных углеродных, карбидных и металлических покрытий, повышающих инертность форм к расплавленному титану и его сплавам.

Заготовки для производства графитовых полупостоянных форм делаются на электродных заводах Основными исходными материалами при этом являются антрацит и нефтяной кокс, а в качестве связующего материала используется каменноугольный пек.

Процесс получения графитированной массы складывается из таких операций, как:

1)Прокаливание антрацита и нефтяного кокса в газовой печи при температуре 1300-1400° для устранения летучих веществ, повышения теплопроводности и механической прочности графита;

2)Смешивание сортированных по размеру, прокаленных частиц углеродистых материалов с каменноуголнйым пеком в механических мешалках, которые подогреваются, чтобы процесс осуществлялся при повышенной температуре;

3)Прессование охлажденной смеси на специальных прессах;

4)Обжиг при температуре 800° в течение 4-7 недель; Графитирование - операция нагрева углеродистых заготовок до температуры 2450°, при которой происходит превращение аморфного угля в графит.

Графитирование производится в электропечах сопротивлений, где сопротивлением являются сами заготовки, пересыпанные контактным материалом (антрацитом, коксом). Длительность процесса графитирования составляет 13 суток.

Полученные заготовки легко обрабатываются режущим инструментом и дают возможность получать литейные формы с необходимой конфигурацией и высокой точностью,

Стойкость форм 300-600 заливок, после чего требуется их переточка. Отливки получаются без пригара, с гладкой и чистой поверхностью.

2. Разработка чертежа заготовки (отливки)

Исходными данными для разработки конструкции отливки является чертёж детали. Разработка чертежа отливки осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 26645-85 (Назначение норм точности отливок) и ГОСТ 3.1125-88 (Графическое оформление отливок).

2.1 Выбор плоскости разъёма отливки и положения отливки в форме:        Расположение отливки в форме при ее формовке и заливке предопределяется сложностью ее изготовления, контурами формы, размерами опок, припусками на обработку и т.д.

В нижних частях формы нужно располагать рабочие поверхности отливки, места, подлежащие механической обработке, и те части, которые при эксплуатации подвергаются наибольшей нагрузке. Для получения отливки без усадочной раковины формы заливают в положении, при котором обеспечивается затвердевание металла в направление к прибыли. При выборе положения в форме отливки, которая имеет внутренние плоскости, образуемые стержнями, нужно предусмотреть возможность проверки толщины тела при сборке формы, а также возможность создания условий для надежного крепления стержней в ней. В данной отливке предусмотрен один стержень.

При определении поверхности разъема формы при заливке руководствуются следующими положениями:

- форма и модель, по возможности, должны иметь одну поверхность разъема, желательно плоскую горизонтальную, удобную для изготовления и сборки формы,

- модель должна свободно извлекаться из формы, всю отливку, если позволяет ее конструкция, нужно располагать в одной (преимущественно в нижней) полуформе в целях исключения перекосов.

2.2 Определение точности отливки:

Определение класса размерной точности.

Он выбирается в зависимости от номинального размера, от способа литья, от типа сплава. Для этого необходимо использовать ГОСТ 26645-85 ( Таблицу 9., Приложения 1)

Для данной отливки из сплава ВТ20Л выбираем литье в графитовую форму.

Литье в оболочковые формы из термореактивных смесей.

Цветные легкие термообрабатываемые сплавы.

Наибольший габаритный размер 355 мм

Класс размерной точности 8…13т

Принимаем  11 класс точности.

2.3 Определение допуска на литейные размеры и смещение:

В данной отливки допуском на литейные размеры и смещение можно пренебречь.

2.4 Определим степень коробления:

Она выбирается по ГОСТ 26645-85  (Таблице 10., Приложения 2) в зависимости от типа литейной формы (многократные или разовые), в зависимости от ТО (обрабатываемые или необрабатываемые) и в зависимости от отношения наименьшего размера отливки к наибольшему. Отношение min габаритного размера к max габаритному размеру

Amin/Amax=170/355=0,47

Многократные формы

Степень корабления 2…5.

Принимаем  3.

2.5 Определение допуска формы по ГОСТ 26645-85  (Таблица 2):

Допуски формы и расположения элементов для степени коробления 3: на габаритные размеры 355x355 -0,64 мм , 170x170 – 0,32 мм , на внутренний диаметр 40 – 0,20 мм ,на высоту отверстия 15 – 0,20 мм.

2.6 Определение общего допуска по оболочковые формы из термореактивных смесей (Таблица 16., Приложение 8) :

Общий допуск на обрабатываемый элемент зависит от допуска размеров отливки и допуска формы и расположения элементов отливки. Допуски размеров отливки для 11 класса точности: на габаритные размеры 355x355 -1,60 мм , 170x170 – 1,40 мм , на внутренний диаметр 40 – 1,10 мм ,на высоту отверстия 15- 0,9 мм.

2.7 Определим степень точности поверхностей:

Она определяется по ГОСТ 26645-85 (Таблице 11., Приложения 3), аналогично определению класса размерной точности.

Литье в оболочковые формы из термореактивных смесей.

Наибольший габаритный размер 355 мм.

Степень точности поверхности:  8…14.

Принимаем 10.

2.8 Определим ряд припуска на механическую обработку по ГОСТ 26645-85 (Таблица 14 Приложение 6):

Степень точности поверхности:9-10

Ряд припуска на механическую обработку :3-6  ,

Принимаем 4

2.9 Определение минимального припуска на механическую обработку

(на 1 сторону) по ГОСТ 26645-85 (Таблица 5):

Для 4 ряда припуска Zmin не более 0,4 мм

2.10 Общий припуск на механическую обработку ) по ГОСТ 26645-85  (Таблица 6):

Значение общего припуска на механообработку зависит от ряда припуска, вида механообработки (черновая, получистовая, чистовая, тонкая), в зависимости от допуска на обрабатываемый элемент.

Таким образом, для чистовой обработки и ряда припуска 4 получаем следующие значения общих припусков: на габаритные размеры 355x355 -2,5мм , 20 – 2мм ,на диаметр 50 -  2 мм, на высоту отверстия 15- 1,5 мм.

2.11 Определение шероховатости поверхности отливки по ГОСТ 26645-85   (Таблица12., Приложение 4):

Шероховатость представляет собой высоту Rа или Rz. Для степени точности поверхности 10: Rа=16  мкм.

2.12 Класс точности массы отливки по ГОСТ 26645-85 (Таблица 13., Приложение 5):

Номинальная масса отливки 29,5 кг

Цветные легкие сплавы

Класс точности массы отливки:7т…14т

Принимаем 10

2.13 Определение допуска массы отливки по ГОСТ 26645-85  (Таблица 4):

Номинальная масса отливки 29,5 кг

Класс точности массы отливки:10

Допуск составляет 12%

2.14 Назначение формовочных уклонов и радиусов:

Уклоны назначаются на поверхности, перпендикулярной плоскости разъёма, для облегчения удаления модели из формы Уклоны выбираются в пределах 0,3°...3,0°.

Радиусы предназначены для удаления концентраторов напряжений - острых углов. Радиусы принимаем равными 5 мм.

3.Характеристика отливки

Характеристика и химический состав  сплава ВТ20

Процентное содержание элементов.

ОСТ   1-90060 - 92

Применение: Для изготовления отливок.
Классификация: Титановый литейный сплав, псевдо α-сплав.

Существенный недостаток псевдо α -сплавов — их высокая склонность к водородной хрупкости.

Механические и технологические свойства при Т=20 ОС материала ВТ20

Таблица 1.

Сортамент

Размер

Ϭв

ϬТ

δ

ψ

KCU

lпробы

Тсол.

Ϭв400 

ΔТкр

Е

-

мм

МПа

МПа

%

%

кДж/м2

мм

оС

МПа

оС

МПа

950-1150

14

40

18-19

1560

600

60

106000

Обозначения:

Механические свойства :

Ϭв - Предел кратковременной прочности , [МПа]

ϬТ - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

δ5 - Относительное удлинение при разрыве , [ % ]

ψ - Относительное сужение , [ % ]

KCU - Ударная вязкость , [ кДж / м2]

HB - Твердость по Бринеллю , [МПа]

Сплав ВТ20 (Тi-6,5Аl-1Мо-1V-2Zr-0,15Si) сложнолегированный псевдо α-сплав с содержанием 5-7% β-фазы. Он разработан в ВИАМ в 1965 г., гак листовой сплав общего назначения, более прочный по сравнению с ВТ5-1.Сплав ВТ20Л относится к литейным титановым сплавам системы Ti- Al. Для него главным вспомогательным легирующим элементом является Al, а также выполняет роль модификатора I рода.

Его прочность лежит в пределах от 950 до 1150 МПа при δ = 12...15%. и по этому показателю сплав можно отнести к группе среднепрочных. Высокое содержание алюминия обеспечивает сплаву повышенную жаропрочность, в результате он может стабильно работать при температурах до 500 °С.

Сплав применяется в отожженном состоянии. Его пластичность и технологичность ниже, чем сплава ОТ4, поэтому обработку давлением производят при температурах 800-900 °С. Сплав хорошо сваривается всеми видами сварки; прочность сварного шва соответствует прочности основного металла.

4.Структурный анализ диаграммы состояния Ti- Al.

Механизм структурообразования очень зависит от состава исходной реакционной смеси.

Исходная стадия структурообразования алюминидов титана - плавление алюминия, вызванное тепловым импульсом и его дальнейшее растекание по каналам капиллярно-пористой среды. Последующая диффузия атомов алюминия в решетку частиц титана приводит к зарождению в диффузионной зоне интерметаллидного соединения TiAl3.

При образовании в интерметаллиде возникают внутренние сжимающие и внешние стягивающие напряжения, что может привести к разрушению данного интерметаллида. В системе, содержащей 39,6 % масс. Al, ранее образовавшийся слой ограничивает перемещение атомов алюминия в титановый материал.

При этом происходит наращивание слоя TiAl3, что приводит к обеднению алюминиевой массы и последующему зарождению моноалюминида титана. При распространении процесса в глубь титановой массы концентрация алюминия уменьшится, что станет причиной зарождения интерметаллида Ti3Al.Заключительной стадией структурообразования станет выравнивание состава интерметаллидных слоев, в первую очередь благодаря перекристаллизации Ti 3Al в TiAl.

Основные стадии структурообразования в системе Al-Ti

5. Исследование влияния вспомогательных компонентов сплава

Сплавы системы Ti-Al дают низкие механические свойства и относятся к неупрочняемым. Единственный метод повышения прочностных и пластических свойств является легирование компонентами, позволяющими повысить механические свойства до необходимого уровня.

Из рассмотрения диаграммы состояния Ti-AI можно выделить 4 основные структуры алюминидов титана: ТiзА1, TiAl, TiAI2, TiAI3.

Основа сплава должна обладать: высокой температурой плавленая, так как от нее зависят возможные рабочие температуры; высокой устойчивостью соединения; высокой удельной жаропрочностью, а следовательно низкой плотностью, для возможного уменьшения веса конструкции при неизменных рабочих характеристиках.

Как следует из (Таблицы 5), среди четырех структур алюминидов титана наилучшим сочетание сочетанием показателей обладает интерметаллид ТiAl3, имеющий самую низкую плотность, наибольшую устойчивость, и достаточно высокую температуру плавления. За основу сплава выбирается структура TiAI3.

Таблица 5 - Параметры систем Al-Ti

Плотность,

г/смЗ

Тпл, °С

Теплота образования, ккал/м оль

Интервал содержания А1, %

Ti3AI

4,05

1118

23,5

20-39

TiAl

3,6

1460

18

50-62

TiAl2

3,3

1000

66-67

TiA13

3,13

1340

35

74,5-75,0

Титан наиболее сильно упрочняют такие элементы, как железо, марганец я кремний, менее интенсивно - олово, ванадий, алюминий и сравнительно слабо - цирконий, ниобий, тантал. Интенсивность упрочнения, определяемая тангенсом угла наклона зависимости прочностных характеристик от состава к оси абсцисс, уменьшается с увеличением содержания всех легирующих элементов, кроме алюминия. Алюминий в области концентраций 0...4% (по массе) упрочняет титан слабее, чем в интервале 4...7% (по массе). Многие легирующие элемент, кроме железа и марганца, не приводят к резкому падению характеристик пластичности.

Сплавы Ti содержат небольшое количество β-стабилизаторов. К тому же при многокомпонентном легировании суммарное упрочнение не является простой суммой упрочнения от введения отдельных компонентов из-за эффектов комплексного легирования.

Согласно законам Н.С.Курнакова, прочностные свойства двойных сплавов титана с β-стабилизаторами должны возрастать по криволинейной зависимости в области α-растворов, аддитивно в двухфазной (α + β)- области и снова по криволинейной зависимости в области β-растворов с максимумом при 50 % ат. титана и β-стабилизирующего элемента. В действительности механические свойства (α + β)-сплавов не подчиняются закону аддитивности в связи с тем, что при переходе от α- к (α + β)-структуре зерно сильно измельчается, причем зернистая структура часто сменяется пластинчатой. Наиболее мелкое зерно свойственно сплавам, структура которых представлена примерно равными количествами α- и β- фаз. При переходе от (α + β)- к β-структуре зерно вновь укрупняется. Отмеченное измельчение зерна приводит к отклонению прочностных свойств сплавов в сторону их больших значений.

6.Жидкотекучесть и заполняемость.

Жидкотекучесть и заполняемость характеризует способность сплава заполнять форму. Эти требования особенно важны для тонкостенных отливок, которые не являются редкостью в авиадвигателестроении. Жидкотекучесть (lпробы) приведена в Таблице 1.Она определялась по длине залитой пробы в графитовые формы по выплавляемым моделям при диаметре канала 5мм. На (рис.3) приведены данные о влиянии основных легирующих элементов на жидкотекучестъ. Наиболее сильно ее повышает алюминия, несмотря на увеличение ΔТкр.

Рис.3

Это объясняется увеличением теплоты затвердевания сплавов Тi-А1 с возрастанием концентрации последнего. Элементы Sn, Zr, Мо, Cu, Nb мало влияют на жидкотекучесть титана, а Mn, Fе, Cr и особенно Si ухудшают ее в концентрационном интервале от 0 до 5-10%, т.е. в том интервале, который используется для легирования сплавов.

При изучении заполняемости отмечено сильное влияние материала формы. Наилучшие результаты по заполняемости были получены в корундовых формах, наихудшие — на формах из прессованного графита, теплопроводность которых значительно выше. При центробежной заливке, что является типичным для технологии титанового литья, влияние материала формы проявляется в меньшей степени, чем при стационарной заливке. На заполняемость влияет также температура формы. Подогрев до 150 оС повышает заполняемость на 15-20%, а подогрев до 350 оС повышает ее на 40 %. Однако этот технологический прием используется редко из-за повышения химической активности формы.

Технология литья титановых литейных сплавов.

Сплавы с которыми можно сравнивать сплав ВТ20Л являются ВТЗ-1, ОТ4, ОТ4-1, ВТ5-1, ВТ6, ВТ14, ВТ5Л

7. Разработка маршрутной схемы изготовления детали

Заготовки (отливки)

Заливка металла в форму

Отлитая деталь

Черновая обработка

Снятие фасок и острых кромок

Чистовая обработка

Промывка деталей

Термообработка

Шлифование боковых поверхностей

Подбор в пары (комплекты)

Протирка пары(комплекта)

Промывка деталей

Приемочный контроль компонентов.

8.Определение типа плавильного агрегата

Титан относится к легким (р = 4,5 кг/дм3) тугоплавким (Tпл = 1668 °С) металлам. Теплопроводность расплава титана в 20 раз меньше, чем меди. Удельное электрическое сопротивление титана 0,61*10"6 Ом-м. По сравнению со сталью удельная теплота кристаллизации титана (419 кДж/кг) в 1,6 раза больше.

Титан и его сплавы в жидком состоянии имеют чрезвычайно высокую химическую активность. Титан реагирует с кислородом, азотом, водородом, вступает во взаимодействие с различными оксидами, образующими огнеупорные материалы, и восстанавливает их. Кроме того, расплав титана растворяет углерод графитового тигля, что приводит к резкому снижению пластичности сплавов. Поэтому титан нельзя плавить в печах, футерованных обычными огнеупорами. Для выплавки качественных титановых сплавов необходимо исключить взаимодействие металла с футеровкой и газовой фазой. Поэтому плавку ведут в вакуумных гарнисажных дуговых печах.

Рисунок 3 – Схема вакуумной дуговой печи с расходуемым электроном для плавки титановых сплавов

(1 - вакуумная камера, 2 -электрическим кабель, 3 -шланги водяного охлаждения.4 - водоохлаждаемый тигель, 5 -гарнисаж, 6- соленоид, 7 - расходуемый электрод, 8 -держатель, 9 - вращающийся стол, 10 -литейная форма) Печь работающая по такому принципу: ДСВ-6,3-Г6

Технические характеристики ДСВ-6,3-Г6

Тепловой расчет печи:

Полезное количество теплоты рассчитывается по формуле:

Qп=m*c*tто ;

Qп=1475*527*1193К=927348,725 кДж

Необходимое количество теплоты:

Qн=k*Qп ;

 Qн=1,5*1900449=1391023,0875кДж

Находим общее количество теплоты:

Qобщ= Qн+ Qп=927348,725 +1391023,0875=2318371,8125кДж

9. Технология термической обработки

Изотермический отжиг (нагрев до 780–980 °C с последующим охлаждением в печи до 530–680 °C, выдержка при этой температуре и охлаждение на воздухе), обеспечивающий высокую пластичность и термическую стабильность сплавов.

Двойной ступенчатый отжиг (отличается от изотермического тем, что переход от первой ступени ко второй осуществляется охлаждением сплава на воздухе с последующим повторным нагревом до температуры второй ступени), приводящий к упрочнению сплава и снижению пластичности за счет частичного протекания процессов закалки и старения.

Неполный отжиг при 500–680 °C с целью снятия возникающих при механической обработке остаточных напряжений.

Микроструктура сплава после отжига представляет собой мелкие пластинки α -фaзы с прослойками и включениями β-фазы ,темная фаза на(рис.1).

Иногда применяют термическое упрочнение. После закалки с 920 °С и искусственного старения (500 °С, 2 ч) структура состоит из α-фазы и дисперсной смеси α и β-фаз (рис.2). Сплав поставляется в виде деформированных

Рис.1

полуфабрикатов всех видов: листов, прутков, плит, штамповок, профилей. Он используется для изготовления нагруженных узлов планера самолетов, обшивки крыла, дня корпусных детален, опор валов авиадвигателей и других силовых деталей и узлов, работающих при температуре до 500°С. Рис.2

Рис.2

10. Дефекты термообработки и методы их контроля

Дефекты     металлов и сплавов

 


 

 


* Шлак (от нем. schlacke) — после застывания камне- или стеклоподобное вещество.
** Ликвация (от лат. Hquatio — разжижение, цлавление) — неоднородность химического состава.
***Флокен (от нем. flocken) — хлопья.

 

Рис. 5.2. Структура слитка                                                    

Рис. 5.3. Газовые раковины,                                                   выявленные в отливке гамма - графированием                                 

Рис. 5.4. Зональная ликвация в стальном слитке, обнаруженная при травлении его продольного сечения (´ 0,2, т.е. уменьшено в 5 раз)

Рис. 5.5. Неслитины в отливке из алюминиевого сплава (´ 2, т.е. увеличено в 2 раза)

Рис.5.6.Горячие трещины в центральной зоне слитка (´ 2)

Рис. 5.7. Расслоение в шейке рельса

Рис. 5.8. Незаварившийся при обработке давлением газовый пузырь (´ 4)

Рис. 5.9. Волосовины коленчатого вала, выявлены магнитопорошковым методом (´1)

Рис. 5.10. Ликвационный квадрат в стальном прутке (´ 0,5)

Рис. 5.11. «Скворечники» в катаных стальных заготовках (´ 0,5)

Рис. 5.12. Рванина на поверхности стальной заготовки (´ l)

Рис. 5.13. Пресс-утяжина в прутке из алюминиевого сплава (´ 0,5)

Рис. 5.14. «Шевроны» в болте из холоднотянутой стали (´ l)

Рис. 5.15. Ковочные трещины в жаропрочной стали (´ 0,5)

Рис. 5.16. Закат в стальной заготовке (2)

Рис. 5.17. Трещины: а — закалочные, выявлены магнитопорошковым методом (´ 1), б — водородная (´300)

Рис. 5.18. Флокены в изломе стальной поковки (´ 2)

Рис. 5.19. Шлифовочные трещины в стальном ролике

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта было сделано следующее:

• выбор способа изготовления заготовок и краткое описание технологического процесса детали "Крышка-полусфера (материал ВТ20Л)"

• метод получения заготовки - литьё в графитовую форму;

• разработан и приведён чертёж заготовки, рассчитаны припуски на каждую обрабатываемую поверхность, допуски и шероховатость поверхностей;

• приведена маршрутная схема изготовления детали;

• выбран и обоснован режим термической обработки ;

• выбрано соответствующее оборудование -вакуумная дуговая печь ДСВ-6,3-Г6;

Список используемой литературы

1.Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку. ГОСТ 26645 - 85.

2.Воздвиженский В.М., Жуков А.А., Постнова А.Д., Воздвиженская М.В. Сплавы цветных металлов для  авиационной техники: Учебное пособие/Под общ.ред. М.В.Воздвиженского- Рыбинск: Р'ГАТА, 2002. - 219с.

3. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов - Изд. 2--е, испр. и доп. М.: Металлургия, 1981. - 416с.

4.Хороев А.И. Комплексное легирование и термомеханическая обработка титановых сплавов, -М."Машиностроение",1979.-228.

5.Назимов О.П., Ильин А.А., Звонова Л.Н. Влияние алюминия на физические свойства титана // Изв. Вузов. Цв. Металлургия. 1977. №1. с.115-120.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5954. Эффективность воспитательной работы. Проблема критериев и норм воспитанности. Оценка уровня воспитанности. 57 KB
  Эффективность воспитательной работы. Проблема критериев и норм воспитанности. Оценка уровня воспитанности. В педагогической литературе под эффективностью воспитательной работы понимается ее действенность, результативность, способность обеспечить дос...
5955. PR and the Media. A collaborative relationship? 125.19 KB
  В современном обществе скорость жизни, словно по спирали, увеличивается с каждым днем и ценность своевременной и оперативной информации возрастает вместе с ней. Неудивительно, что СМИ приобретают все большее значение...
5956. Гендерный аспект и его применение в слоганах современной рекламы 119.99 KB
  Введение Название темы данной работы: Гендерный аспект и его применение в слоганах современной рекламы. Термину Гендер в российской науке всего семнадцать лет, а разумное и целесообразное использование рекламы, а значит и слоганов, началос...
5957. Проектирование внутреннего водопровода и канализации жилого здания 87.5 KB
  Внутренний водопровод - это система трубопроводов и устройств, обеспечивающая подачу холодной воды к санитарно-техническим приборам и пожарным кранам, обслуживающая одно здание (в данном курсовом проекте) и имеющее общее водоизмерител...
5958. Договоры банковского вклада (депозита) и банковского счета 115.4 KB
  Одним из важнейших правовых институтов белорусского гражданского законодательства является правовой институт, регулирующий правоотношения в сфере договора банковского вклада банковского счета. Стабилизация белорусской экономики позволила ба...
5959. Политика финансовой стабилизации в РФ. Государственный долг РФ 14.37 KB
  Политика финансовой стабилизации в РФ. Государственный долг РФ. Предполагает обеспечение сохранности рыночного механизма и условий его нормальной работы. Это достигается путём осуществления комплекса мер по борьбе с монополизацией, инфляцией и безра...
5960. Форми організації виховного процесу 72.16 KB
  Форми організації виховного процесу Загальна характеристика форм виховання та їх класифікація Аналіз педагогічної літератури і практики свідчить, що молоді вчителі найбільше труднощів зустрічають в організації виховної роботи...
5961. Форма воспитательной работы по Титовой Е.В и Б.В. Куприянову 141.5 KB
  Фотма воспитательной работы по Титовой Е.В и Б.В. Куприянову. Классификация форм воспитательной работы Вопрос классификации форм воспитательной работы является отнюдь не новым. Определенные основы решения этого вопроса заложены Е.В. Титовой в работе...
5962. Сущность и содержание воспитательной работы в Вооруженных Силах Республики Беларусь 89.5 KB
  Сущность и содержание воспитательной работы в Вооруженных Силах Республики Беларусь Воспитательная работа - это система мер и мероприятий по воздействию на сознание, мировоззрение, волю и чувства военнослужащих (гражданского персонала) в целях ...