Глава 3. Технология термической обработки.

При выборе технологии термической обработки необходимо определиться с ее целью и основными параметрами:

1) температурой нагрева, скоростью и временем нагрева;

2) средой, где должен осуществляться нагрев, и ее химического воздействия на нагреваемый металл;

3) условиями охлаждения;

4) производительностью и экономичностью выбранного технологического процесса.

В зависимости от цели различают разупрочняющую и упрочняющую термообработку. Разупрочняющей термообработке подвергают заготовки и полуфабрикаты, упрочняющей – готовые детали.

В зависимости от технологии различают собственно термическую, химико-термическую и термомеханическую обработку. Собственно термическая обработка заключается только в тепловом воздействии на сплав. При химико-термической обработке сочетается тепловое и химическое воздействие, заключающееся в насыщении поверхности деталей атомами металлов или неметаллов. При термомеханической обработке на сплав оказывается тепловое и механическое воздействие. Кроме того, различают термическую обработку с объемным и поверхностным нагревом.

При серийном и массовом производстве на основе выбранной технологии определяют тип оборудования, обеспечивающего требуемые качество и производительность термической обработки. Таким оборудованием являются автоматизированные камерные печи и агрегаты, созданные по принципу концентрации операций технологического процесса. К преимуществам такого оборудования относятся проведение термической обработки без контакта с внешней средой, максимальная производительность, сокращение производственных площадей, снижение трудоемкости, темп обработки, соответствующий темпу автоматических линий механических цехов. При этом осуществляется автоматический контроль и регулирование температуры, как при нагреве, так и при охлаждении. Обеспечивается циркуляция газовой атмосферы в печи и охлаждающей жидкости в закалочном баке, что исключает температурный перепад по их высоте.

При единичном и мелкосерийном производстве технологию термообработки следует определять, исходя из имеющегося печного оборудования, например, шахтных печей.

На машиностроительных заводах в камерных печах проводят объемную термическую обработку, как разупрочняющую (отжиг, нормализация), так и упрочняющую (закалку в сочетании с различными видами отпуска). Объемной обработке подвергают около 30% от общего количества упрочняемых деталей. Химико-термическую обработку проводят как в камерных печах, так и в автоматизированных агрегатах с регулируемым потенциалом насыщающей атмосферы (30-35% деталей).

Агрегаты для химико-термической обработки комплектуются из печей и установок непрерывного действия. В комплектацию такого агрегата входят: печь для проведения цементации (насыщения углеродом) или нитроцементации (насыщение углеродом и азотом), закалочный бак, печь для проведения отпуска, цепной толкатель, загрузочный и разгрузочный тамбур, моечно-сушильная установка. Детали загружают в корзины, а затем устанавливают на поддоны, которые через загрузочный тамбур поступают в зону нагрева цементационной печи. В этой зоне детали нагреваются до оптимальной температуры: при проведении цементации до 920…950°С, при проведении нитроцементации до 850…860°С. Затем детали перемещаются в зону подстуживания, а затем- в закалочный бак. Детали после закалки поступают в печь для отпуска, а затем в моечно-сушильную установку. Циркуляция газовой атмосферы в печи обеспечивается с помощью перемешивающих вентиляторов, установленных в своде печи.

Широко применяется поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Этому виду обработки подвергают 40-45% упрочняемых деталей, как стальных, так и чугунных. Для закалки ТВЧ (равноценное название – закалка с индукционным нагревом) используют специальные установки с ламповыми или машинными генераторами высокой частоты и водоохлаждаемыми индукторами заданной конфигурации. Этот вид упрочнения отличается высокой производительностью, легко автоматизируется и встраивается в общие технологические линии механообрабатывающих цехов.