Помощь студентам в учебе
Разработка состава и технологии получения ЧВГ для корпусных деталей автомобиля
|
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Литературный обзор 7
1.1 Общие сведения о чугунах 7
1.2 Ковкий чугун 11
1.2.1 Технология получения, характеристика структуры и свойств, область применения 11
1.2.2 Особенности химического состава чугунов. Влияние химических элементов на структуру и свойства 14
1.2.3 Химический состав КЧ 19
1.3 Чугун с вермикулярным графитом 19
1.3.1 Характерные особенности, область применения 19
1.3.2 Влияние структурных особенностей ЧВГ на работоспособность 22
1.3.3 Особенности технологии получения и морфологии графитных включений в ЧВГ 25
1.3.4 Обрабатываемость ЧВГ 26
1.3.5 Применение ЧВГ в автомобилестроении 27
1.3.6 Современные методы оценки графитовых включений 28
1.4 Результаты сравнительного анализа чугунов разных типов и выбор наиболее рационального 33
Глава 2 Материалы, образцы, оборудование, методы испытаний и исследований 34
2.1 Характерные зоны для исследования 34
2.2 Оборудование и методики проведения испытаний и исследований 36
Глава 3 Исследуемые детали и материалы для их изготовления 39
3.1 Сведения о деталях 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» и условиях их работы 39
3.2 Отечественные и зарубежные материалы, используемые для изготовления деталей 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» 39
Глава 4 Получение опытных отливок и результаты их исследования 41
4.1 Получение исследуемых отливок 41
4.2 Результаты определения параметров микроструктуры и их анализ 44
4.3 Результаты определения механических свойств и их анализ 59
4.4 Результаты определения твёрдости по Бринеллю и их анализ 60
4.5 Результаты натурных испытаний в узле 65
4.5.1 Результаты испытаний на жёсткость и их анализ 65
4.5.2 Результаты испытаний на ударную прочность 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
Глава 1 Литературный обзор 7
1.1 Общие сведения о чугунах 7
1.2 Ковкий чугун 11
1.2.1 Технология получения, характеристика структуры и свойств, область применения 11
1.2.2 Особенности химического состава чугунов. Влияние химических элементов на структуру и свойства 14
1.2.3 Химический состав КЧ 19
1.3 Чугун с вермикулярным графитом 19
1.3.1 Характерные особенности, область применения 19
1.3.2 Влияние структурных особенностей ЧВГ на работоспособность 22
1.3.3 Особенности технологии получения и морфологии графитных включений в ЧВГ 25
1.3.4 Обрабатываемость ЧВГ 26
1.3.5 Применение ЧВГ в автомобилестроении 27
1.3.6 Современные методы оценки графитовых включений 28
1.4 Результаты сравнительного анализа чугунов разных типов и выбор наиболее рационального 33
Глава 2 Материалы, образцы, оборудование, методы испытаний и исследований 34
2.1 Характерные зоны для исследования 34
2.2 Оборудование и методики проведения испытаний и исследований 36
Глава 3 Исследуемые детали и материалы для их изготовления 39
3.1 Сведения о деталях 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» и условиях их работы 39
3.2 Отечественные и зарубежные материалы, используемые для изготовления деталей 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» 39
Глава 4 Получение опытных отливок и результаты их исследования 41
4.1 Получение исследуемых отливок 41
4.2 Результаты определения параметров микроструктуры и их анализ 44
4.3 Результаты определения механических свойств и их анализ 59
4.4 Результаты определения твёрдости по Бринеллю и их анализ 60
4.5 Результаты натурных испытаний в узле 65
4.5.1 Результаты испытаний на жёсткость и их анализ 65
4.5.2 Результаты испытаний на ударную прочность 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
На сегодняшний день в рамках литейного производства выяснилось, что ЧВГ 40 перспективен для применения его в корпусных деталях. Данный материал отвечает всем необходимым эксплуатационным характеристикам, но так как детали «Картер редуктора заднего моста» и «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» изготавливаются из другого вида чугуна, на основе ВЧ 50 с химическим составом [15], % масс: C 3,6-3,8%, Si 1,9-2,0%, Mn 0,5-0,6%, P до 0,06%, S до 0,012%, Cr до 0,07%, Cu 0,5-0,6, Sn до 0,03., наиболее рациональным стало рассмотрение для их изготовления материала ЧВГ 40.
Данный оливки производят используя технологию «заливка сверху» с использованием различных модифицирующих материалов [15].
Актуальность работы можно проследить в исследовании технологии получения ЧВГ для деталей «Картер редуктора заднего моста» и «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» как экономически выгодного, близкого по комплексу свойств аналога ковкого чугуна.
Объектом исследования являются следующие корпусные средненагруженные детали: 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста».
Предмет исследования: химический состав, микроструктура, механические и эксплуатационные свойства деталей 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» из чугуна марки ЧВГ40.
Цель работы - разработка ЧВГ для отливок 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» на основе марки ЧВГ40.
Решаемые задачи:
1. Освоение и внедрение экономичного состава феррито-перлитного ЧВГ на основе марки ЧВГ40 для изготовления отливок корпусных деталей средней нагруженности.
2. Разработка требований к ЧВГ для расширения его применения как более рационального альтернативного материала взамен низких марок ВЧ (в частности, ВЧ50).
Научная новизна:
1. Показано влияние комбинированной структуры графита (вермикулярный ВГф2, ВГф3, шаровидный ШГд45 и ШГд25) на механические свойства ЧВГ.
2. Установлено, что фактическое соотношение перлит/феррит, а также шаровидный/вермикулярный графит в микроструктуре отливок позволило достичь высокого относительного удлинения для ЧВГ - 3,10-5,35% при твёрдости преимущественно на верхней половине нормируемого диапазона (195-220 НВ).
Практическая значимость:
1. Предложен и экономически обоснован химический состав ЧВГ для получения отливок некоторых корпусных деталей в действующем чугунолитейном производстве АО «АВТОВАЗ».
2. Разработаны требования к микроструктуре и механическим свойствам ЧВГ для отливок 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» на основе требований к ЧВГ40.
Этапы выполнения работы:
1. Провести сбор и систематизацию научно-технической информации о ковком чугуне и чугуне с вермикулярным графитом. Проанализировать особенности технологии получения каждого типа чугуна, их химический состав, характеристику структуры, основных и специальных свойств, области применения.
2. Используя результаты проведённого анализа составить аналитический обзор с подробной характеристикой каждого типа чугуна, предложить химический состав чугуна с вермикулярным графитом, сформулировать требования к микроструктуре и механическим свойствам.
3. Изготовить, а затем провести комплексное исследование параметров микроструктуры и показателей механических свойств чугуна в опытных отливках.
4. Провести механическую обработку опытных отливок и передать готовые детали на стендовые натурные испытания.
5. Провести в необходимом объёме комплекс стендовых натурных испытаний опытных деталей.
Данный оливки производят используя технологию «заливка сверху» с использованием различных модифицирующих материалов [15].
Актуальность работы можно проследить в исследовании технологии получения ЧВГ для деталей «Картер редуктора заднего моста» и «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» как экономически выгодного, близкого по комплексу свойств аналога ковкого чугуна.
Объектом исследования являются следующие корпусные средненагруженные детали: 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста».
Предмет исследования: химический состав, микроструктура, механические и эксплуатационные свойства деталей 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» из чугуна марки ЧВГ40.
Цель работы - разработка ЧВГ для отливок 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» на основе марки ЧВГ40.
Решаемые задачи:
1. Освоение и внедрение экономичного состава феррито-перлитного ЧВГ на основе марки ЧВГ40 для изготовления отливок корпусных деталей средней нагруженности.
2. Разработка требований к ЧВГ для расширения его применения как более рационального альтернативного материала взамен низких марок ВЧ (в частности, ВЧ50).
Научная новизна:
1. Показано влияние комбинированной структуры графита (вермикулярный ВГф2, ВГф3, шаровидный ШГд45 и ШГд25) на механические свойства ЧВГ.
2. Установлено, что фактическое соотношение перлит/феррит, а также шаровидный/вермикулярный графит в микроструктуре отливок позволило достичь высокого относительного удлинения для ЧВГ - 3,10-5,35% при твёрдости преимущественно на верхней половине нормируемого диапазона (195-220 НВ).
Практическая значимость:
1. Предложен и экономически обоснован химический состав ЧВГ для получения отливок некоторых корпусных деталей в действующем чугунолитейном производстве АО «АВТОВАЗ».
2. Разработаны требования к микроструктуре и механическим свойствам ЧВГ для отливок 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» на основе требований к ЧВГ40.
Этапы выполнения работы:
1. Провести сбор и систематизацию научно-технической информации о ковком чугуне и чугуне с вермикулярным графитом. Проанализировать особенности технологии получения каждого типа чугуна, их химический состав, характеристику структуры, основных и специальных свойств, области применения.
2. Используя результаты проведённого анализа составить аналитический обзор с подробной характеристикой каждого типа чугуна, предложить химический состав чугуна с вермикулярным графитом, сформулировать требования к микроструктуре и механическим свойствам.
3. Изготовить, а затем провести комплексное исследование параметров микроструктуры и показателей механических свойств чугуна в опытных отливках.
4. Провести механическую обработку опытных отливок и передать готовые детали на стендовые натурные испытания.
5. Провести в необходимом объёме комплекс стендовых натурных испытаний опытных деталей.
В ходе работы был разработан химический состав чугуна с вермикулярным графитом на основе марки ЧВГ40 для изготовления отливок 2101-2402018 «Картер редуктора заднего моста» и 2101-2402019 «Крышка подшипника дифференциала заднего моста» (табл. 28):
Таблица 28. Разработанный химический состав ЧВГ
Химический состав, %
C, 3,6-3,8
Si, 1,9-2,0
Mn, 0,5-0,6
S, ≤ 0,012
P, ≤ 0,06
Cr, ≤ 0,07
Cu, 0,5-0,6
Sn, ≤ 0,03
Для достижения поставленных задач было реализовано следующее:
Обобщена и проанализирована информация научно-технических источников о конструкционных чугунах и его перспективной альтернативной замене с вермикулярным графитом. Приведены подробные, обширные сведения об особенностях их получения, технологических и механических свойств (в т. ч. при повышенных и пониженных температурах), влияния на них химического состава и микроструктуры, показана их традиционная область применения (в т.ч. и в автомобильной промышленности), а также тенденция расширяющегося применения ЧВГ как автомобильного материала. Проведён сравнительный анализ всех типов конструкционных чугунов (СЧ, КЧ, ЧВГ и ЧШГ) по физико-механическим свойствам с признанием ЧВГ наиболее рациональным. Предложен и экономически обоснован предлагаемый химический состав ЧВГ, разработаны требования к его микроструктуре и механическим свойствам на основе требований к ЧВГ40.
По результатам проведённых исследований в рамках магистерской диссертации было установлено, что чугун с вермикулярным графитом марки ЧВГ40 может использоваться для изготовления деталей «Картер редуктора заднего моста» и «Крышка подшипника дифференциала заднего моста».
Таблица 28. Разработанный химический состав ЧВГ
Химический состав, %
C, 3,6-3,8
Si, 1,9-2,0
Mn, 0,5-0,6
S, ≤ 0,012
P, ≤ 0,06
Cr, ≤ 0,07
Cu, 0,5-0,6
Sn, ≤ 0,03
Для достижения поставленных задач было реализовано следующее:
Обобщена и проанализирована информация научно-технических источников о конструкционных чугунах и его перспективной альтернативной замене с вермикулярным графитом. Приведены подробные, обширные сведения об особенностях их получения, технологических и механических свойств (в т. ч. при повышенных и пониженных температурах), влияния на них химического состава и микроструктуры, показана их традиционная область применения (в т.ч. и в автомобильной промышленности), а также тенденция расширяющегося применения ЧВГ как автомобильного материала. Проведён сравнительный анализ всех типов конструкционных чугунов (СЧ, КЧ, ЧВГ и ЧШГ) по физико-механическим свойствам с признанием ЧВГ наиболее рациональным. Предложен и экономически обоснован предлагаемый химический состав ЧВГ, разработаны требования к его микроструктуре и механическим свойствам на основе требований к ЧВГ40.
По результатам проведённых исследований в рамках магистерской диссертации было установлено, что чугун с вермикулярным графитом марки ЧВГ40 может использоваться для изготовления деталей «Картер редуктора заднего моста» и «Крышка подшипника дифференциала заднего моста».
