АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ПОРШНЕВАЯ ГРУППА двигателя внутреннего сгорания 10
• 1.1 Описание поршневой группы 10
• 1.2 Поршневой палец 14
1.2.1 Выбор материала для пальца 17
1.2.2 Описание выбранной марки стали 19
1.2.3 Технологические свойства стали 40ХА 21
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ
40ХА 25
• 2.1 Термическая обработки сердцевины изделия 26
2.1.2 Возможные виды брака и способы его устранения при улучшении ... 29
• 2.2 Закалка токами высокой частоты 30
2.2.1 Способы закалки токами высокой частоты 31
2.2.2 Особенности закалки ТВЧ 32
• 2.3 Полный цикл термической обработки 36
• 2.4 Контроль качества термической обработки 38
2.4.1 Контроль внешнего вида 39
2.4.2 Контроль твердости термически обработанной детали 39
2.4.3 Контроль микроструктуры 39
2.4.4 Контроль глубины закалённого слоя токами высокой частоты тока .. 39
2.4.5 Анализ возможного брака и способы устранения при закалке ТВЧ ... 39
• 2.5 Сравнение выбранного материала с зарубежными аналогами 41
3 РАСЧЁТ ИНДУКТОРА 42
• 3.1 Определение необходимой частоты тока 43
• 3.2 Тепловой расчёт индуктора 44
• 3.3 Электрический расчёт индуктора 45
3.3.1 Мощность подводимая к индуктору 46
3.3.2 Напряжение и ток на индукторе 46
3.3.3 Коэффициент мощности индуктора 48
• 3.4 Выбор закалочной установки 48
• 3.5 Скорость движения и вращения изделия в индукторе 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Термическая обработка применяется в металлургии, машиностроении и в других отраслях промышленности. Она является неотъемлемым элементом технологического процесса полуфабрикатов, изделий, инструмента, определяет их надежность и долговечность в условиях эксплуатации. Качество детали существенным образом зависит от условий проведения термической обработки.
Особенно большие успехи в разработке теории и внедрения передовых методов термической химико-термической обработки достигнуты на машиностроительных заводах автомобильной, тракторной,
станкостроительной и шарикоподшипниковой промышленности.
Одним из выдающихся достижений российской науки и техники явилось создание метода индукционной поверхностной закалки при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) и внедрение машин - автоматов для осуществления этого прогрессивного метода.
Индукционная закалка является наиболее дешёвым и технически совершенным средством для поверхностного упрочнения и повышения твёрдости разнообразных деталей станков, машин и сооружений.
Индукционный нагрев металлических изделий осуществляется с помощью специального устройства, называемого индуктором. Простейшим видом индуктора является кольцевой виток, согнутый из медной шины или трубки. При пропускании переменного тока через индуктор вокруг его провода возникает магнитное поле, напряжённость которого периодически изменяется во времени по величине и направлению.
Если поместить внутрь индуктора металлический цилиндр, то переменный магнитный поток, пронизывающий этот цилиндр, вызовет появление в нём индуктированного тока, и чем выше его частота, тем в более тонком слое протекает ток в цилиндре.
Ток, индуктированный в поверхностных слоях изделия вызовет его нагрев, причём температура поверхности и глубина нагрева зависят от подводимой к индуктору мощности, частоты и в времени нагрева. С другой стороны, ширина полосы нагрева, её форма и равномерность нагрева поверхности зависят от формы индуктора.
К условиям работы пальца поршневой системы предъявляются довольно жёсткие требования как механических, как и эксплуатационных свойств, вследствие особенностей условий работы. Высокая стойкость материала при изгибе должно обеспечиваться верной структурой материала, которая в свою очередь можно получить при верно подобранной термической обработки.
В ходе работы было выяснено, что отличным материалом для поршневого пальца является конструкционная низколегированная сталь 40ХА хорошие свойства пластичности которой обеспечиваются при объёмной закалки в масло и последующего высокого отпуска. Полученная структура сорбита обладает хорошими характеристиками. Однако твёрдость, после улучшения остаётся на достаточно невысоком уровне. В таком случае, сталь 40ХА следует подвергнуть последующему поверхностному упрочнению.
Наиболее подходящей термической обработкой, обеспечивающая высокую твёрдость на поверхности и не затрачивающая много времени, в отличии от других видов упрочняющих термообработок является закалка токами высокой частоты.
В ходе расчёта была подобрана оптимальная частоты тока, для получения глубины закалённого слоя 1,8 мм. Также, исходя из расчётов наиболее удобным и целесообразным генератором, вырабатываемый требуемую частоту тока, является ламповый генератор. В данном генераторе можно получить ток высокой частоты.
Оптимальной конечной структурой, обеспечивающие наилучшие эксплуатационные свойства является сорбит во внутренних поверхностях изделия, и мартенсит отпуска на поверхности, который характеризуется высокой твёрдостью.
