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

20560. Оптимизация многостадийных процессов. Постановка задачи 35.5 KB
  Записывая уравнение состояния каждой стадии в случае mстадийного процесса придем к системе уравнений высокой размерности. Если требуется найти управление на каждой стадии из условия min или max некоторой целевой функции то решение такой задачи встречает значительные трудности поскольку уравнения стадий представляют собой как правило систему нелинейных уравнений и ее решение на каждом шаге итерационного процесса поиска управления сложно. Математическое уравнение некоторой стадии представляет собой зависимость выходных параметров iой...
20561. Принцип оптимальности Беллмана 40.5 KB
  При применении принципа оптимальности критерий эффективности зависит от х0: 1 2 3 Обозначим через 4. формулировкой принципа оптимальности для дискретных процессов.
20562. Звільнення України від німецько-фашистських загарбників. Участь України в створенні ООН 25 KB
  Звільнення України від німецькофашистських загарбників. Участь України в створенні ООН. Після перемоги під Сталінградом радянське командування силами Південного ПівденноЗахідного та Воронезького фронтів почало визволення України від німецьких окупантів.Новий етап визволення України розпочався влітку 1943 р.
20563. Україна після другої світової війни. Перехід до мирного будівництва 25.5 KB
  Особлива увага приділялась відродженню важкої промисловості і залізничного транспорту вугільної промисловості республіки.Відбудова промисловості відбувалася виключно за рахунок зусиль населення і примусових заходів уряду щодо нього. була проведена грошова реформа що мала на меті примусове вилучення коштів у населення на відбудову промисловості.
20564. Повоєнний сталінський режим в Україні, репресії 40-50 рр 56 KB
  В цей же час сотні тисяч селян України інших республік вмирали від голоду. Поряд із цим у повоєнному розвитку України існувало чимало проблем. Серйозною проблемою для влади стала колективізація в селах Західної України котра викликала масовий спротив місцевого населення. Малося на увазі зокрема добровільне переселення українців Закерзоння назва походить від лінії Керзона за якою знаходилися землі Лемківщини Надсяння Холмщини та Підляшшя до радянської України.
20565. Національне питання в Радянській Україні в 60-х першій половині 80-х років. Дисидентський рух і його придушення 52.5 KB
  Через самвидав громадськість України СРСР закордону познайомилася з творами І. Так починався в СРСР рух який згодом одержав назву правозахисного й охопив переважно інтелігенцію. Метою правозахисного руху було: захист прав людини і прав народів СРСР боротьба проти русифікації боротьба за незалежну Україну та національне відродження. Першою в СРСР легальною організацією що виступила на захист прав людини була ініціативна група захисту прав людини в СРСР до якої належав харків'янин Г.
20566. Курс на перебудову: плани та реальності його здійснення в Україні 43.5 KB
  Перш ніж горбачовські реформи дійшли до України тут сталася катастрофа глобального значення: 26 квітня 1986 р. Величезна радіоактивна хмара незмірне більша ніж хіросимська покрила багато районів України Росії Білорусії а згодом поширилася на землі Польщі та Скандинавії. Компартію України очолив С. Постали Українська республіканська партія Демократична партія України партія зелених та ін.
20567. Проголошення незалежності України. Розпад СРСР 38 KB
  Проголошення незалежності України. Прийняття Верховною Радою УРСР _Декларації про державний суверенітет України Криза союзних структур політичне протиборство погіршення економічної ситуації зростання національної самосвідомості неухильно посилювали потяг до суверенності відновлення незалежної української держави. було ухвалено закон про економічну незалежність України. Консерватори в союзних структурах активно протидіяли зростанню суверенності й самостійності національних республік у тому числі й України.
20568. Визнання Української держави світовим співтовариством. Міжнародне співробітництво незалежної України. Взаємодія з членами СНД 66 KB
  Міжнародне співробітництво незалежної України. Швидке визнання державної незалежності України десятками країн світу певною мірою породжувало ілюзію того що труднощі пов'язані з перехідним періодом будуть розв'язані безболісно і в короткий термін. Політичні партії і рухи України обстоювали різні нерідко полярні позиції в питаннях зовнішньої політики. Основним документом який визначав принципові засади розбудови державотворчих процесів у тому числі в сфері зовнішньої політики став Акт проголошення незалежності України прийнятий 24 серпня...