Ось коромысел клапанов
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Наименование детали - ось коромысел клапанов.
Матка стали - 40Х.
Тип производства - крупносерийный.
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДЕТАЛИ
Ось коромысел входит в состав деталей
газораспределительного механизма, определяющая вместе с другими составляющими
ресурс данного механизма. Эту же деталь в отдельных источниках называют валиком
коромысел. Масса детали 0,124 кг, материал Ст. 40Х, твёрдость HRC 53…61. В
процессе работы двигателя на неё действуют нагрузки со стороны коромысел
клапанов.
Самые типичные, как правило, виды дефектов это:
износ поверхности под втулки и стойки коромысел, а также ослабление посадки
заглушек масляных каналов. Предельная степень износа сопряжений в
газораспределительном механизме характеризуется экономическими критериями: допустимым
падением мощности двигателя, ухудшение топливной экономичности и повышенным
расходом масла на угар. Кроме того, износы приводят к уменьшению степени сжатия
и коэффициента наполнения двигателя, что ухудшает пусковые качества дизеля и
приводит к неполному сгоранию топлива (за счёт чего и падает мощность).
Рисунок 1 - Ось коромысел клапанов
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАННОЙ МАРКИ СТАЛИ
Марка-Сталь 40Х
Классификация:
по назначению - конструкционная
по химическому составу - легированная хромистая
по содержанию углерода - среднеуглеродистый
по степени раскисления - спокойная
по качеству - качественная
по содержанию легирующих элементов -
низколегированная
Заменитель-Сталь45Х, сталь38ХА, сталь40ХН, сталь
40ХФА, сталь40ХГТР
Критические точки [3] =743 °С=815 °С=730 °С=693
°С=325 °С
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛИ-40Х
|
C
|
Si
|
Mn
|
Ni
|
S
|
P
|
Cr
|
Cu
|
|
0.36-0.44
|
0.17-0.37
|
0.5-0.8
|
до
0.3
|
до
0.035
|
до
0.035
|
0.8-1.1
|
до
0.3
|
сталь деталь термический обработка
Механические свойства при Т=20oС материала 40Х.
|
Сортамент
|
Размер
|
Напр.
|
в
|
T
|
5
|
|
KCU
|
Термообр.
|
|
-
|
мм
|
-
|
МПа
|
МПа
|
%
|
%
|
кДж
/ м2
|
-
|
|
Диск
|
|
Танг.
|
570
|
320
|
17
|
35
|
400
|
|
|
Пруток
|
28-55
|
Прод.
|
940
|
800
|
55
|
850
|
|
ВЫБОР ВИДА И СПОСОБА ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
В процессе работы двигателя ось коромысел
ощущает на себе нагрузки от коромысел клапанов: условие трения, работает на
кручение, динамические нагрузки и т.д. Для данной детали из стали марки 40Х
требуются следующие термические обработки (полный отжиг, поверхностная закалка,
низкотемпературный отпуск)
Предварительная термическая обработка
Для предварительной термической обработки
выбираем полный отжиг
Температура нагрева для отжига рассчитывается по
формуле:= Ас3+(30...50)°С=815 + (30...50)°С =845…865 °С
Отжиг проводится в следующей последовательности:
Нагрев до температуры 845…865 °С
Охлаждение в печи.
Твердость стали после отжига НВ=217
Окончательная термическая обработка
Для окончательной термической обработки выбираем
следующие операции:
Поверхностная закалка среда охлаждения-масло
Низкотемпературный отпуск, среда
охлаждения-воздух
НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
Температура нагрева под закалку:
Тн=Ас3+(80…130) °С =815+(80…130) °С =895…945°С
Время нагрева и выдержки (общее):
t=(0.7…1.0)*D=(0.7…1.0)*5=3.5…5 мин.
Охлаждающая (закаливающая) среда
В качестве охлаждающей среды при закалке
выбираем масло.
Температура нагрева при отпуске [ 4 ]
tH=170…200°С
Продолжительность отпуска: [ 3 ]
…2 часа
ВЫБОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВСЕХ
ОПЕРАЦИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Рисунок 2
ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
Для поверхностной закалки детали используем
индукционную ТВЧ установку ПЕТРА-0501 с мощностью 120 кВт, частотой 18,0 кГц
применяется в тех же технологиях, что и установка 100 кВт. В технологии
поверхностной ТВЧ-закалки обеспечивается глубина закалённого слоя -1,5…2 мм.
Так же для закалки деталей «легкого типа» со
следующими техническими характеристиками:
мощность от 100 до 350 кВт;
длина вала, 50 - 5000 мм;
диаметр заготовки 10 - 600 мм;
глубина закалённого слоя от 1,6 мм;
вес обрабатываемой детали 5 - 800 кг.
Возможно использование ТВЧ установки GCK1050
техн. Характеристика:
Макс. длина вала, - 500 мм
Макс. Диаметр заготовки, - 300 мм
Макс. вес обрабатываемой детали, - 50 кг
Скорость движения обрабатываемой детали,- 1…30
мм/с
Мощность эл. двигателя станка, - 1,5 кВт
Вес станка , -900 кг
Габариты, - 1100x900x2000 мм
Для отпуска выбираем отпускные печи РР 20/45
техн. Характеристика:
Использованная
литература
1. “Материаловедение”
(1986) под общей редакцией Б. Н. Арзамасова.
2. Учебное
пособие “Выбор материала и технологии термической обработки” (1999) Г.Г. Мухин,
М.С. Павлов, Р.С. Фахуртдинов.
. “Материаловедение”
(1990) Ю.М. Лахтин В.П. Леонтьева.
. http://www.splav.kharkov.com
. http://omp-service.ru/produktsija/termicheskoe_oborudovanie/otpusknye
pechi