96522

Изготовления режущего инструмента (фрез, свёрл, метчиков, плашек, разверток)

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Возможность замены Характеристика стали 9ХС Выбор режима термообработки стали Структура после термообработки Список литературы Инструменты фреза свёрла метчики плашки развертки Режущий инструмент объединяет отдельные группы металлорежущих деталей и инструментов. Обоснование выбора стали.

Русский

2015-10-07

353.93 KB

7 чел.

Министерство науки и образования РФ

Национальный исследовательский институт

нефти и газа имени И.М. Губкина

Кафедра металловедения и неметаллических материалов

                                                           Курсовая работа

                                                                      Вариант № 11

Выполнил:                                                 студент Власов В. В.

Проверил:                                                  ассистент Селезнева И.О.

                                    Москва.2013.

Задание №11.

Для изготовления режущего инструмента (фрез, свёрл, метчиков, плашек, разверток) выбрана сталь 9ХС.  Твёрдость после термической обработки HRC 60-62.

Обосновать выбор стали. Указать на возможность замены. Назначить режим термообработки. Описать структуру после термообработки.

План.

Инструменты (фреза, свёрла, метчики, плашки, развертки)

Выбор стали. Возможность замены

Характеристика стали 9ХС

Выбор режима термообработки стали

Структура после термообработки

Список литературы

Инструменты (фреза, свёрла, метчики, плашки, развертки)

Режущий инструмент объединяет отдельные группы металлорежущих деталей и инструментов. К режущим инструментам относятся: сверла, метчики, плашки, фрезы, развертки, Важно, чтобы режущий инструмент был изготовлен из качественных материалов.

Фреза́ — инструмент с несколькими режущими лезвиями (зубьями) для фрезерования.

Фрезерование (фрезерная обработка) — это процесс механической обработки, при котором режущий инструмент (фреза) совершает вращательное движение, а обрабатываемая заготовка — поступательное

Сверло́ —режущий инструмент с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала.

  

Метчи́к — инструмент для нарезания внутренних резьб.

Плашка — резьбонарезной инструмент для нарезания наружной резьбы вручную или на станке.

Развёртка – режущий инструмент, который нужен для окончательной обработки отверстий после сверления или растачивания

Обоснование выбора стали. Возможность замены

Сталь 9ХС – сталь легированная инструментальная. Применяется для изготовления режущего инструмента (свёрл, плашек, метчиков, разверток, фрез). Требования твёрдости стали 60-62HRC. Твёрдость данной стали достигает 59-63HRC, в отличии от аналогов ХГСВ и ХВГ, на которые затраты на достижение такой  же твёрдости экономически не приемлемы. Поэтому для снижения экономических затрат на производстве выгоднее будет производить сталь 9ХС, практически ни в чем не отличающуюся от ХГСВ и ХВГ для изготовления режущего инструмента.

Стали Х, 9ХС, ХГСВ деформируются при закалке значительно меньше, чем углеродистые, так как они закаливаются в масле, а не в воде. А нам как раз нужно добиться высоких механических свойств для изготовления режущего инструмента, таких как твёрдость, износостойкость, прочность и т.д.

Также стали ХВСГ и 9ХС используют для круглых плашек, разверток, штампов, фрез, сверл, метчиков Сложнолегированная сталь ХВСГ сочетает в себе лучшие свойства сталей 9ХС и ХВГ. Поэтому в качестве заменителя по механическим свойствам можно взять сталь ХВГ и ХВСГ. Но всё же лучшим заменителем будем условно считать сталь ХВСГ.

Характеристика Стали 9ХС

Сталь – сплав типа твердый раствор железа (Fe) с углеродом (C) с содержанием последнего не более 2, 14 %

Химический состав в % материала   9ХС

ГОСТ   5950 - 2000

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

W

V

Ti

Cu

0.85 - 0.95

1.2 - 1.6

0.3 - 0.6

до   0.4

до   0.03

до   0.03

0.95 - 1.25

до   0.2

до   0.2

до   0.15

до   0.03

до   0.3

Сталь содержит пониженное количество вредных примесей: серы (до 0.03%) и фосфора (до 0.03%), что говорит о её высоком качестве.

Механические свойства по ГОСТ ГОСТ 5950-2000

При T=20°С:

σв = 790 МПа

σ0,2= 445 Мпа

δ= 26%

НВ = 241 МПа

Классификация стали

  1.  По качеству

Качественная сталь с содержанием вредных примесей (P~0.03, S~0.03)

  1.  По содержанию углерода (С%)

Относится к высокоуглеродистой стали (С=0,9%)

  1.  По структуре

Заэвтектоидная сталь с содержанием углерода(С) от 0,8% до 2,14%

Сталь 9ХС имеет исходную структуру перлита и цементита вторичного

Феррит – структура типа твердый раствор углерода в α – железе.

Перлит – структура типа механическая смесь феррита и цементита.

Цементит – структура химическое соединение железа с углеродом (карбид железа Fe3C)

  1.  По назаначению

Легированные инструментальные стали

В данную группу сталей входят стали, содержащие легирующие элементы в количестве 1-3%. Легированные инструментальные стали имеют повышенную (по сравнению с углеродистыми инструментальными сталями) теплостойкость - до +300°С. 

Выбор режима термической термообработки стали

Термическая  обработка стали - это совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения, проводимых с целью  изменения структуры стали для улучшения технологических свойств заготовок (прокат, поковки, отливки) и  обеспечения необходимых  эксплуатационных свойств материала в готовых изделиях.

Для Стали 9ХС используем:

  1.  Закалку - вид термической обработки, заключающийся в нагревании до температуры выше Ас1 на 30 – 50°С , но ниже Ас3(неполная закалка) для заэвтектоидной стали ,  , выдержке при данной температуре и последующем охлаждении со скоростью, превышающей или равной критической.
  2.  Охлаждение в среде
  3.  Отпуск – вид термической обработки, заключающийся в нагреве закаленной стали до температур, лежащих ниже критической точки АС1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении .

Закалка.

При закалке заэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30-50°С выше точки Ас1, но ниже Ac3(неполная закалка). При таком нагреве исходная цементитно - перлитная структура преобразуется в аустенитную  с избыточным цементитом  после охлаждения со скоростью выше критической образуется структура  мартенсит+цементит.

Мартенсит – пересыщенный твердый раствор углерода в α - железе.

Для нашей инструментальной легированной стали назначаем температуру      закалки 870°С, в качестве охлаждающей среды используем масло. Затем проводится низкий отпуск при температуре 180-240°С .  После этого получаем сталь требуемой твердости HRC 60-62.

Структура после закалки

 При выбранном режиме закалки ( нагрев до 870С с последующим ступенчатым охлаждением ( 180С )) получаем структуру мартенсит закалки + аустенит остаточный +избыточные карбиды   (М+Аост.+Fe3C ) , твёрдость изделия - 62 – 64 HRC .

Охлаждающие среды для закалки.

При закалке  углеродистой, имеющих малую устойчивость переохлажденного аустенита, в качестве охлаждающей среды применяют воду водные растворы NaCl или NaOH, а также масло.

Однако, вода как охлаждающая среда имеет существенные недостатки. Она способствует образованию трещин, пор, раковин при быстром охлаждении. Масло в этом случае на выигрышном месте для нашей стали 9ХС, так как охлаждение происходит немного медленнее и равномернее, чем в воде. Охлаждение в масле более мягкую закалку и употребляется особенно часто в тех случаях, когда предмет имеет быстрые переходы из толстых частей в тонкие. В нашем случае это режущие инструменты.

Низкий отпуск  проводят при температурах до 250 °C. Закалённая сталь сохраняет высокую износостойкость, однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдержит высоких динамических нагрузок. Такому отпуску подвергают режущие и измерительные инструменты из углеродистых и низколегированных сталей. Образовывается структура отпущенного мартенсита. Низкий отпуск значительно повышает прочность и пластичность стали вследствие структурных изменений и снятия части напряжений 

отпущенный мартенсит — мартенсит, в котором при отпускe углерод частично выделился из твердого раствора в составе карбидов 


Вывод

В результате назначенного режима термообработки и изучения свойств стали 9ХС, пришли к выводу, что сталь 9ХС можно заменить сталью ХВСГ.

 Стали повышенной прокаливаемости 9ХС и ХВСГ имеют большую теплостойкость (250-260 С), хорошие режущие свойства и сравнительно мало деформируются при закалке. Их применяют для инструмента большого сечения при закалке в масле или горячих средах (ручные сверла, развертки, плашки и гребенки). Однако сплав 9ХС склонен к обезуглероживанию при нагреве, в отожженном состоянии имеет повышенную твердость, что ухудшает его обработку резаньем и давлением.


Список используемой литературы

1.Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П., “Материаловедение”, “Машиностроение”, 1980 г.

2.Гуляев А. П., “Металловедение”, 646 стр., “Металлургия”, 1977 г.

3. “Справочник металлиста”, том 2, 1976 г.

4.Арзамасов Б.Н., Макарова В.И. и др., “Материаловедение”


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13627. Искусство - диалог, в котором собеседник молчит 14.23 KB
  Искусство диалог в котором собеседник молчит. Г.Ландау В данном выражении имеется сочетание искусство диалог. Диалог является одной из форм общения Таким образом получается что искусство это общение. То есть автор хотел указать что произведения искусства на
13628. История сама по себе не может заставить человека совершить грязное дело 15.68 KB
  История сама по себе не может заставить человека совершить грязное дело П.Сартр категория Философия.Огромный простор для размышлений открывает высказывание П.Сартра о роли человека в формировании истории а также истории в формировании человека. Существуют ли зак
13629. Каждый великий успех науки имеет своим истоком великую дерзость воображения 13.85 KB
  Каждый великий успех науки имеет своим истоком великую дерзость воображения. Д. Дьюи. Вначале дадим определение науки. Наука это систематизированные взгляды на окружающий мир воспроизводящие его существенные стороны в абстрактно-логической форме и основанные на науч...
13630. Вольтер. Как значимы эмоции и чувства! Это ветры, надувающие паруса корабля. Они его иногда топят, но без них он не может существовать 14.7 KB
  Как значимы эмоции и чувства Это ветры надувающие паруса корабля. Они его иногда топят но без них он не может существовать Вольтер По моему мнению высказывание Вольтера известного поэта и философа о том что эмоции и чувства играют немаловажную роль в жизни человека...
13631. Культура - лишь тоненькая яблочная кожура над раскаленным хаосом 14.08 KB
  Культура лишь тоненькая яблочная кожура над раскаленным хаосом.Ф. НицшеЯ глубоко не согласен с данным высказыванием немецкого философа XIX века Ф. Ницше. Данное высказывание принижает значение культуры для человечества. По Ницше инстинктивное бессознательное в челов...
13632. Наука не сводится к сумме фактов, как здание не сводится к груде камней 16.16 KB
  Наука не сводится к сумме фактов как здание не сводится к груде камней.А. ПуанкареНаука является одной из форм духовной культуры. Увеличение дальнейшее совершенствование научных знаний во многом определяет развитие материального производства социальноэкономическ...
13633. Поэт бесконечно уступает художнику в изображении видимого, и музыканту - в изображении невидимого 14.72 KB
  Поэт бесконечно уступает художнику в изображении видимого и музыканту в изображении невидимого. Леонардо да Винчи И поэт и художник и музыкант являются творцами искусства. Мы знаем что искусство особый способ познания и отражения действительности посредством ...
13634. Проповедовать мораль легко, обосновать ее трудно 14.86 KB
  Проповедовать мораль легко обосновать ее трудно. А. Шопенгауэр.Что такое мораль И почему согласно Шопенгауэру обосновать ее трудно Мораль – это часть духовности форма общественного сознания это система норм регулирующих поведение людей основанная на общеприняты
13635. Кеннеди. У искусства есть враг, имя которому - невежество 15.65 KB
  У искусства есть враг имя которому невежество. Д. Кеннеди Автор считает что незнание не способность разбираться в чемлибо а тем более в искусстве может принести огромный вред искусству. И мы можем с этим согласиться. Невежество происходит от слова ведать знат