Что такое нормализованные детали
Большая часть операций, связанных с термической обработкой подразумевает один и тоже алгоритм действий:
Термообработка деталей может выступать и как промежуточный технологический процесс, и как финишный. В первом случае, через неё проходят те детали, которые еще будут обрабатываться, например, сверла или лопатки авиационных турбин. Второй случай подразумевает то, что после термообработки, готовая деталь получит новые свойства.
Нормализация стали – это один из видов термической обработки металла с последующим его охлаждением на воздухе. Результатом этой операции становится формирование нормализованной структуры стали. Кстати, отсюда и пошло название. Операцию применяют по отношению к поковкам, отливкам и пр. Нормализацию используют для минимизации зерен в структуре стали, образованного сварочным швом.
Суть процесса
Процедура нормализации выглядит следующим образом. Деталь разогревают до температур, которые превышает максимально допустимые параметры (Ас1, Ас3) на 30 – 50 градусов Цельсия, затем, какое-то время ее выдерживают под воздействием этой температуры, после чего ее охлаждают.
Подбор температуры выполняют, руководствуясь маркой стали. Так, сплавы содержащие 0,8 % углерода так называемые заэвтектоидные, обрабатывают при температурах, лежащих между критическими точками Ас1 и Ас3.
Что такое критические точки – так называют температуры, при которых происходят фазовые изменения и структуры сплава при его нагреве или охлаждении.
Результатом этого становиться то, что в твердый раствор попадает некоторый объем углерода и закрепляется аустенита. То есть, на свет появляется структура, состоящая из мартенсита и цементита. Именно цементит приводит к росту стойкости к износу и твердости. Нагрев высокоуглеродистой стали свыше ас3 приводит к тому, что увеличиваются внутренние напряжения. Это происходит из-за того, что растет количество аустенита, в следствии роста концентрации углерода.
Сталь с содержанием углерода менее 0,8% при нагреве свыше критической точки Ас3 приобретает повышенную вязкость. Это происходит потому что в стали этого типа появляется аустенит (мелкозернистый), переходящий в мартенсит (мелкозернистый).
Доэвтектоидная сталь не обрабатывают при температурах, расположенных в диапазоне Ас1 – Ас3. Так как в этом случае появляются феррит, который снижает параметры твердости.
Время необходимое для выполнения операции
Для получения однородной структуры сплава, при определенной температуре, требуется какое-то время. Это время и будет определено как время выдержки стали при нормализации. Опытным путем определено, что слой металла толщиной в 25 мм через час становится однородным. Таким образом. и определяют время нормализации.
Завершающий этап – охлаждение
Скорость охлаждения играет существенную роль в образовании объема перлита и размера его пластин. Многочисленные исследования показали, что высокая интенсивность охлаждения увеличивает количество перлита и сталь получает повышенную твердость и прочность. Малая интенсивность охлаждения приводит к тому, что сталь теряет твердость и прочность.
При обработке деталей с существенными перепадами размеров, например. валов, целесообразно убрать напряжения, возникающие под воздействием колебания температур. Для этого их предварительно нагревают в емкости, заполненной разными солями. При понижении температуры допускается ускорить этот процесс помещая горячие детали в воду или специально подобранное масло.
Другими словами, нормализация стали устраняет напряжения внутри детали, минимизирует ее структуру. То есть она оказывает прямое влияние на изменение микроструктуры стальных сплавов.
Использование нормализации
Эту форму термической обработки применяют для достижения разных целей. Так применение нормализации может повысить или снизить твердость стального сплава, вязкость и прочностные характеристики. Этот способ термической обработки используют тогда, когда надо улучшить обрабатываемость стали разными методами – резание, штамповка и пр.
Детали, получаемые методом литья проходят нормализацию в целях получения гомогенизированной структуры и устранению внутренних напряжений. То же самое можно и сказать о деталях, полученных после обработки ковкой. То есть нормализация служит для получения однородной структуры металла и устранению внутренних напряжений. Кроме того, этот процесс может быть использован, как замена закаливания изделий со сложным профилем. Кроме, названных результатов процесса нормализации можно добавить и такие как минимизация зерен в структуре сплава, удаление вторичного цементита, повышения обрабатываемости стали.
Близкие по сути процессы термообработки
В перечень термообработки сталей, помимо нормализации, можно внести операции:
Операция отжига обеспечивает качественную, более тонкую структуру перлита, это происходит потому, что охлаждения деталей применяют печи. Назначение этой операции — понижение неоднородности структуры, удаления напряжений, повышение обрабатываемости.
Основы, заложенные в операцию закаливания, идентичны принципам нормализации, но существуют некоторые различия. Например, при закаливании применяют температуры куда как выше и высокие скорости охлаждения. Закаливание проводит к улучшению прочностных характеристик, твердости и пр. Но, нередко заготовки прошедшие через закаливание отличает сниженная вязкость и высокая хрупкость.
Отпуск деталей применяют после операции закаливания. Отпуск снижает хрупкость и внутренние напряжения. При этом диапазон температур ниже, чем тот, который используют в нормализации. Охлаждение деталей проводят на воздухе. При повышении температуры снижается предел прочности, твердость и в то же время растет ударная вязкость.
Криогенная обработка стали приводит к получению равномерной структуры металла и повышенной твердость. Эту технологию обработки применяют в отношении прошедшей закаливание углеродистой стали.
Нормализация и её применение в практической деятельности
При назначении способа термообработки технолог должен учитывать концентрацию углерода. Стали, в которых содержание углерода не превышает 0,4%, могут быть обработаны и нормализацией и отжигом. Нормализация минимизирует размер зерен в структуре и повышает прочностные характеристики.
Сравнивая затраты времени между нормализацией и другими методами можно сделать вывод, что обработка другими способами, длится больше времени.
За счет скорости выполнения операции, охват большого количества сталей, качеством получаемых параметров (твердость, прочность и пр.), именно поэтому нормализацию широко применяют в машиностроении.
Нормализация стали
Одним из способов изменения параметров стали является термообработка. Она включает несколько методов, одним из которых является нормализация. Далее рассмотрены принципы и применение данной технологии, отличия ее от прочих методов этой группы.
Общие положения
Принцип большинства технологий термической обработки подразумевает нагрев и выдержку сталей и охлаждение, что изменяет их строение. Несмотря на один принцип и сходные цели, каждая из них имеет определенные температурные и временные режимы. Термообработка может служить и в качестве промежуточного этапа, и выполнять роль окончательного технологического процесса. В первом случае такие методы используются для подготовки материала к последующей обработке, а во втором данным способом придают новые свойства.
Нормализацией стали называют процесс нагрева, выдержки материала, его последующего охлаждения на воздухе.
В результате формируется нормализованная структура. Этим объясняется название данного способа обработки.
Нормализация применяется для разных сталей, а также отливок. К тому же данной операции подвергают для измельчения структуры материала сварные швы.
Принципы
Температуру подбирают на основе типа материала. Так, заэвтектоидные варианты следует нормализовать в температурном интервале между точками Ас1 и Ас3, в то время как для доэвтектоидной стали используют температуры более Ас3. В результате все материалы первого типа приобретают одинаковую твердость ввиду того, что в раствор переходит одинаковое количество углерода, и фиксируется одинаковое количество аустенита. Получается состоящая из мартенсита и цемента структура.
Второй компонент способствует повышению износостойкости и твердости материала. Нагрев высокоуглеродистой стали более Ас3 ведет к увеличению внутренних напряжений вследствие роста зерен аустенита и повышению его количества за счет возрастания концентрации углерода в нем, приводящей к снижению температуры мартенситного превращения. Из-за этого сокращаются твердость и прочность.
Что касается доэвтектоидной стали, при нагреве более Ас3 она получает повышенную вязкость. Это обусловлено тем, что в низкоуглеродистой стали при этом образуется мелкозернистый аустенит, который после охлаждения переходит в мелкокристаллический мартенсит. Температуры между Ас1 и Ас3 не используют для обработки таких материалов, так как структура доэвтектоидной стали в данном случае получает феррит, снижающий ее твердость после нормализации и механические свойства после отпуска.
Оптимальные температуры нагрева при различных видах термообработки
Время выдержки определяет степень гомогенизации структуры. Нормативным показателем считают час выдержки на 25 мм толщины.
Интенсивность охлаждения в существенной степени определяет количество перлита и размеры пластин.
Так, существует прямая зависимость между данными величинами. То есть с повышением интенсивности охлаждения формируется больше перлита, расстояние между пластинами и их толщина сокращаются. Это увеличивает твердость и прочность нормализованной стали. Следовательно, низкая интенсивность охлаждения способствует образованию материала меньшей прочности и твердости.
К тому же при обработке предметов с большими перепадами сечения стремятся снизить термические напряжения во избежание коробления, причем и при нагреве, и при охлаждении. Так, перед началом работ их нагревают в соляной ванне.
При снижении температуры обрабатываемого изделия до нижней критической точки допустимо ускорение охлаждения путем помещения его в масло или воду.
Таким образом, нормализация сокращает внутренние напряжения, измельчает крупнозернистую структуру поковок, отливок, сварных швов путем перекристаллизации. То есть изменяется микроструктура стали.
Назначение
Нормализацию используют в различных целях. Путем осуществления данных работ как повышают, так и наоборот снижают твердость стали, ударную вязкость и прочность. Это определяется термической и механической историей материала. Данную технологию применяют с целью сокращения остаточных напряжений либо улучшения степени обрабатываемости материала различными методами.
Стальные отливки подвергают такой обработке для гомогенизации структуры, повышения подверженности термическому упрочнению, сокращения остаточных напряжений.
Получаемые путем обработки давлением предметы нормализуют после ковки и прокатки для сокращения разнозернистости структуры и ее полосчатости соответственно.
Нормализация с отпуском служит в качестве замены закалки для предметов сложной формы либо с резкими перепадами по сечению. Данный способ позволяет избежать дефектов.
Процесс нормализации стали
Кроме того, нормализацию используют с целью измельчения крупнозернистой структуры, улучшения структуры перед закалкой, повышения обрабатываемости резанием, устранения сетки вторичного цемента в заэвтектоидной стали, подготовки к завершающей термической обработке стали после нормализации.
Близкие процессы
Термическая обработка стали, помимо нормализации, включает отжиг, отпуск, закалку, криогенную обработку, дисперсионное твердение. Цель нормализации, как и принцип осуществления, совпадает с названными технологиями. Поэтому далее проведено сравнение данных процессов.
Отжиг дает более тонкую структуру перлита, так как подразумевает охлаждение в печи. Его применяют в целях снижения структурной неоднородности, напряжения после обработки литьем или давлением, придания мелкозернистой структуры, улучшения обработки резанием.
Принцип закалки аналогичен, за исключением больших температур, чем при нормализации, и повышенной скорости охлаждения, благодаря тому, что его производят в жидкостях. Закалка повышает прочность и твердость, как и нормализация. Однако полученные таким способом детали отличаются хрупкостью и пониженной ударной вязкостью.
Отпуск используется после закалки для сокращения хрупкости и напряжений. Для этого материал нагревают до меньшей температуры и охлаждают на воздухе. С ростом температуры падают предел прочности и твердость, и увеличивается ударная вязкость.
Дисперсионное твердение, относящееся также к окончательной обработке, подразумевает выделение дисперсных частиц в твердом растворе после закалки при меньшем нагреве с целью упрочнения.
Благодаря криогенной обработке материал получает равномерную структуру и твердость. Такая технология особо актуальна для закаленной углеродистой стали.
Применение
Выбор какого-либо из рассмотренных способов обработки определяется концентрацией в стали углерода. Для материалов с величиной данного показателя до 0,2% предпочтительнее использовать нормализацию. Стали с количеством углерода 0,3 — 0,4% обрабатывают и нормализацией, и отжигом. В таких случаях выбор способа осуществляют на основе требуемых свойств материала. Так, нормализация стали придает ей мелкозернистую структуру, большие прочность и твердость в сравнении с отжигом. Кроме того, данная технология является более производительным процессом. Следовательно, при прочих равных условиях она более предпочтительна. Закалке ее предпочитают ввиду хрупкости получаемых таким способом изделий и при обработке предметов с перепадами сечения во избежание дефектов.
Таким образом, нормализацию можно считать промежуточной технологией по отношению к ним: она дает материал большей твердости, чем отжиг, но менее хрупкий в сравнении с закалкой, улучшая структуру и сокращая напряжения. Ввиду этого нормализация получила в машиностроении более обширное распространение.
Что такое нормализованные детали
При использовании коэффициента применяемости стандартизованные крепежные детали из расчета исключаются, заимствованные и нормализованные узлы сложных изделий подсчитываются по количеству входящих в них деталей, покупные узлы — по сборочным единицам в целом [c.56]
Более детальную оценку расхода материалов дает анализ информации, содержащейся в разделе калькуляции Раскрытие затрат материалов и полуфабрикатов (см. табл. 44). Достигнутая экономия затрат на материалы получена в основном за счет более рационального расходования горячекатаной и холоднотянутой стали. Фактические затраты на станочные нормали превысили их плановый уровень. Некоторое сокращение затрат на покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия связано со снижением затрат на нормализованные узлы и детали. [c.123]
В стране создана широкая сеть оптовых магазинов, складов и баз, где промышленные предприятия на имеющиеся у них деньги могут приобрести необходимые машины, оборудование, нормализованные узлы и детали, инструмент, материалы и пр. [c.213]
Достоинством специализированного оборудования является его гибкость, т. е. то, что оно легко может быть переналажено с обработки одних деталей на другие детали данного типа, так как это оборудование снабжено специальными регулирующими устройствами (или быстросъемными приспособлениями), дающими возможность его быстрой переналадки [И]. Специализированное оборудование, предназначенное для обработки значительной группы деталей определенных классов, легко может быть использовано при смене объекта производства, так как в новом объекте данного конструктивного ряда будут в основном представлены детали тех же классификационных подразделений, что и в изделии-предшественнике. Специализированное оборудование можно создавать в сжатые сроки не только в чертежах, но и в металле силами самих заводов-потребителей, так как нормализованные узлы и детали этого оборудования могут заготавливаться на склад. Специализированное оборудование, располагающее всеми положительными качествами универсального и специального оборудования, находит все большее применение не только в серийном, но и в мелкосерийном машиностроении. Такое оборудование является надежной базой для создания типовых технологических процессов. [c.83]
В серийном производстве применяется система сборно-раз- борных приспособлений (СРП). Она может быть Также применена в одиночном и мелкосерийном производстве. Характерной особенностью СРП является использование нормализованных заготовок корпусных деталей и комплексных узлов для установки и закрепления заготовок. В отличие от УСП сборно-разборные приспособления компонуются из специальных, нормализованных и унифицированных деталей и узлов. При этом нормализованные и унифицированные узлы и детали используются многократно. Таким образом, СРП могут переналаживаться для обработки других, аналогичных по конфигурации деталей. [c.106]
С помощью комплекта базовых деталей и универсальных зажимных и фиксирующих узлов из 2500 шт. можно собирать одновременно 150 приспособлений. Нормализованные универсальные узлы и базовые детали системы СРП представлены на рис. 7, где а—-готовая плита б — базовый угольник в — стойка г — универсальный гидравлический зажим д — регу- [c.106]
Даже на заводах индивидуального производства есть такие узлы и детали, которые применяются в самых различных машинах. К ним относятся соединительные муфты различных типов, передающие вращение от одного вала к другому, редукторы, тормозы и др. На Уралмашзаводе имени С. Орджоникидзе, например, в 1953 г. действовало свыше 1800 заводских нормалей. В табл. 62 приведены данные, характеризующие степень применяемости нормализованных деталей в некоторых машинах, выпускаемых Урал-машзаводом. [c.171]
Особенно большие возможности для перехода к массовому заводскому производству монтажных узлов и деталей открывает нормализация трубных деталей санитарно-технических систем и воздуховодов (систем промышленной вентиляции). При конструировании трубопроводов и воздуховодов применяются главным образом нормализованные детали и небольшое число компенсирующих деталей. Такой метод конструирования, как показала практика, сокращает число типоразмеров трубных деталей и воздуховодов до нескольких десятков, из которых могут быть собраны трубопроводы или воздуховоды самых разнообразных санитарно-технических систем. Возможность применения такого метода конструирования появилась лишь недавно в связи с огромным размахом строительства зданий по типовым проектам. [c.33]
Анализ трудоемкости отдельных элементов технологической подготовки производства показывает, что на долю проектирования и изготовления технологической оснастки приходится наибольший удельный вес. В силу этого, современная организация технологической подготовки производства новых изделий ведется таким образом, что уже в процессе конструирования нового изделия намечают номенклатуру и приступают к проектированию важнейшей и наиболее трудоемкой оснастки, которая может быть выявлена без предварительной разработки технологических процессов, на основании рабочих чертежей объекта и, в отдельных случаях, даже лишь их общих видов. Часть элементов конструкции специальной технологической оснастки — нормализованные детали и узлы — заблаговременно изготовляются на склад. [c.11]
Основные требования, которые должны предъявляться при технологическом контроле конструкции изделия, его узлов и деталей, состоят в следующем заготовки должны применяться по возможности не требующие дальнейшего снятия стружки или требующие минимальной дополнительной обработки детали должны применяться простой конфигурации взаимное расположение поверхностей и размеров должно обеспечивать применение несложного технологического оснащения, производительных методов обработки изделие должно быть расчленено на самостоятельно собираемые узлы, агрегаты и комплекты расположение монтажных размеров должно быть произведено с учетом удобства и простоты сборки должна быть обеспечена точность изготовления отдельных узлов и деталей, чтобы избежать дополнительной слесарной доводки особое внимание должно быть обращено на конструктивную унификацию изделия с другими ранее изготовлявшимися изделиями, на максимальное использование стандартных, нормализованных и покупных деталей, с ориентацией на действующий конструктивный классификатор должны быть сокращены и унифицированы применяемые отверстия, резьбы и т. п. посадки, классы точности и чистоты поверхностей. [c.74]
Нормализованные детали и узлы оснастки [c.165]
Со сменой объекта производства специальное приспособление разбирается и нормализованные детали и узлы для повторного использования сдаются на склад нормалей. [c.167]
На базе нормализации всех элементов конструкции приспособлений создана система универсально-сборных приспособлении (УСП), компонуемых из нормализованных деталей, изготовляемых с высокой точностью. После обработки определенных деталей приспособление разбирается, а детали его используются в другой компоновке, для сборки другого приспособления (для изготовления других деталей). В основе системы УСП заложена, таким образом, идея постоянно повторяющегося обращения нормализованных деталей и узлов при обработке широкой номенклатуры деталей. Преимущественная область ее применения — опытное и мелкосерийное производство с частной сменяемостью изделии. Для заводов серийного машиностроения более целесообразна система станочных приспособлений сборно-разборного типа (СРП), компонуемых из нормализованных элементов, изготовляемых [c.169]
Должен знать инструкцию по комплектованию, номенклатуру — размеры и назначение узлов и деталей комплектуемых изделий правила комплектования по чертежам, схемам, спецификациям, ведомостям, прейскурантам и каталогам стандарты на материалы, крепежные и нормализованные детали и узлы систему условных обозначений и нумерацию комплектуемых деталей, изделий и инструмента способы складирования и предохранения комплектуемых изделий, материалов и деталей от порчи способы упаковки и транспортировки комплектуемых изделий и материалов правила консервации простых деталей и узлов содержание комплектно-отгрузочных ведомостей и спецификаций правила применения контрольно-измерительного инструмента и приборов способы определения пригодности комплектуемых деталей инструкции по маркировке и клеймению деталей. [c.507]
Отливки, поковки и штамповки ножи отвалов коробки перемены передач мосты ведущие ступицы пневмокояес шестерни и др. Отливки, поковки и штамповки нормализованные детали и узлы [c.256]
Пример 6. Определение влияния сопряженных капиталовложений. Разработаны проектные соображения по строительству завода внутришлифовальных станков с уче- том широкого развития специализации и кооперирования. Пре-.дусмотрено, что завод получает со стороны отливки, поковки и штамповки, различные профильные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку, тестированные и нормализованные детали и узлы, комплектующие изделия и т. д. [c.276]
Передовые отечественные заводы Е. п. (Уральский тяжелого машиностроения,. Ленинградский металлический п др.) изыскивают все возможности, чтобы в рамках единичного выпуска нек-рых видов продукции применять методы серийного н даже массового пропз-ва п на этой основе добиваться более высоких экономия, показателей. Напр., внедрение стандартов и нормалей расширяет применяемость отдельных узлов и деталей, а также их конструктивных элементов (нормальные диаметры, резьбы н т. п.). На Уралмашзаводе установлено, что нормализованные детали в его продукции составляют до 51% от общего количества деталей. Конструктивная нормализация позволяет, несмотря на единичный характер выпуска, значительно увеличивать масштаб произ-ва отдельных узлов, деталей и заготовок. Существенно повышается уровень серийности также путем типизации и технология, процессов и применения групповых методов обработки. С этой целью широко используется групповой запуск деталей в обработку, основанный на подборе партий из аналогичных деталей, входящих в конструкции различных изделий тем самым вместо изготовления деталей по> единичным нарядам осуществляется партионная их обработка методами серийного произ-ва с последующим питанием сборки этими деталями через склад. В результате такого рода мероприятий появляется возможность целесообразного применения высокопроизводительного оборудования и спец. технология.-оснащения, создания предметно-замкнутых участков с закреплением деталей и операций за отдельными рабочими местами, внедрения прогрессивной технологии,, свойственной более высоким типам произ-ва. [c.223]