Введение 4
1 Анализ существующих методов изготовления и упрочнения вилки
включения 6
1.1 Требования, предъявляемые к деталям автомобиля работающим на
износ 6
1.2 Материалы, применяемые для деталей автомобиля работающих на
износ 8
1.2.1 Материалы, применяемые при нитроцементации 8
1.2.2 Материалы, применяемые при закалке ТВЧ 8
1.3 Способы термической и химико - термической обработки деталей
автомобилей работающих на 9
1.4 Методы исследования сталей после термической и химикотермической обработки 33
1.5 Патентный поиск 38
2 Материалы и методы исследования 41
2.1 Методы исследования нитроцементованного слоя с последующей
закалкой твч на лапках 43
2.2 Подготовка образцов к микроанализу 49
2.3 Исследование статистических характеристик случайной величины
результатов измерений 52
3 Выбор материала и упрочняющей обработки для детали «вилка
включения передачи раздаточной коробки» 55
3.1 Технология проведения нитроцементации на заводе двигателей с последующей закалкой ТВЧ на лапках вилки включения из марки сталь 20 на АВЗ ПАО КАМАЗ 56
3.3 Технология проведения закалки ТВЧ на вилки включения из марки сталь 45 на АВЗ ПАО КАМАЗ 59
3.4 Подбор режимов закалки ТВЧ для стали 45 60
3.5 Оборудование для упрочнения вилки включения на ПАО «КАМАЗ» 61
4 Экспериментальная часть 67
4.1 Исследование химического состава стали 20 и стали 45 67
4.2 исследование микроструктуры сталей 68
4.3 Измерение твердости на лапках вилки из сталей 20 и 45 71
5 Технологическая часть 74
5.1 Определение основных технологических параметров закалки ТВЧ
для усовершенствованного процесса 74
5.2 Определение типа производства 74
5.3 Маршрутно - операционная технология 78
6 Экономический раздел 80
7 Мероприятие технической безопасности при нитроцементации и закалки
твч 85
Заключение 92
Список использованных источников 91
Приложение 94
В настоящее время при производстве деталей автомобиля применяется разнообразный ассортимент материалов. Выбор стали для изготовления той или другой детали и метод ее упрочнения в первую очередь определяется условиями работы детали, величиной и характером напряжений, возникающих в ней в процессе эксплуатации, размерами и формой детали[10].
В настоящее время производятся десятки тысяч различных материалов. Вилка включения должна иметь высокие показатели статической прочности и сопротивления усталости, износостойкости, работоспособности, которые достигаются путем термической и химико-термической обработки.
Наиболее широкое применение при поверхностной термообработке получили азотирование, цементация, нитроцементация и закалка ТВЧ. В настоящее время на предприятиях используют в качестве упрочняющей термообработки закалку ТВЧ, так как:
- обеспечиваются высокие значения усталостной выносливости, статической прочности при изгибе, износостойкости, вязкости и надежности;
- возможно применение сравнительно недорогих сталей, обладающих удовлетворительной обрабатываемостью при резании и обработке давлением, технологичных при термической обработки [2].
Раньше упрочняющей термообработкой на вилках включений являлась нитроцементация с последующей закалкой ТВЧ на лапках из стали 20.
Однако, химико-термическая обработка является довольно трудоемким и обладает высокой энергоемкостью (высокое потребление природного газа и электроэнергии). Поэтому выбор материалов и разработка новых и совершенствование уже существующих процессов термической обработки является актуальной задачей.
«Вилка включения передачи раздаточной коробки».
Предметом исследования является химический состав, структура, механические свойства сталей и виды их упрочняющей обработки.
Целью данной выпускной квалификационной работы является обоснование выбора материала и технологии упрочняющей обработки для детали «Вилка включения передачи раздаточной коробки» и выявление возможности совершенствования термообработки с заменой марки стали «вилки включения передачи раздаточной коробки» из стали 20 на сталь 45, с целью сокращения длительности технологического процесса и повышения производительности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
1) Провести анализ существующих материалов и методов упрочнения деталей автомобиля - вилки включения;
2) Изучить материалы и методы исследования;
3) Провести исследование химического состава, структуры и твердости.
4) Обосновать выбор материала и упрочняющей обработки;
5) Рассчитать технологию проведения упрочняющей обработки произвести выбор оборудования
6) Произвести расчет экономического эффекта до (при нитроцементациии с последующей закалкой ТВЧ на лапках из стали 20) и после (при закалке ТВЧ лапок из стали 45) усовершенствования технологического процесса;
7) Описать мероприятия по безопасности жизнедеятельности при закалке ТВЧ.
В ходе выпускной квалификационной работы была изучена упрочняющая обработка вилки включения с возможностью замены марки стали и технологической обработки для сокращения длительности технологического процесса и повышения производительности.
В качестве объекта исследования была выбрана деталь вилка включения передачи раздаточной коробки, предмет исследования химический состав, твердость, микроструктура.
При детальном анализе существующего технологического процесса нитроцементации с последующей закалки ТВЧ лапок на ПАО КАМАЗ была выявлена возможность сокращения длительности протекания процесса и уменьшение затрат на изготовление данной детали. Обосновали возможность применение альтернативной марки стали с наиболее экономичным вариантом упрочняющей обработки термообработки с целью повышения качества продукции (исключили дефект «коробление» после нитроцементации).
В качестве материала для данной детали была выбрана наиболее часто используемая в автомобилестроении нелегированная конструкционная качественная сталь .
В результате анализа научно технической литературы установлено, что для детали "Вилка включения передачи раздаточной коробки" автомобиля КАМАЗ из стали 45 наиболее целесообразно применение упрочняющей обработки - закалки ТВЧ.
Внесенные изменения в технологический процесс с заменой марки i стали из стали 20 на сталь 45 повлияли на показатели качества детали «Вилка включения передачи раздаточной коробки». Построены графики распределения твердости для стали 20 и стали 45.
