1. Сбор данных и анализ исследований (1) Изучение осуществимости и рациональности требований к термической обработке, указанных на чертежах. Обоснованное определение требований к термической обработке является предпосылкой для нормального производства термической обработки и обеспечения качества продукции.

1. Сбор данных и анализ исследований

(1) Изучение осуществимости и рациональности требований к термической обработке, указанных на чертежах. Обоснованное определение требований к термической обработке является предпосылкой для нормального производства термической обработки, обеспечения качества продукции и снижения производственных затрат. Поэтому следует учитывать следующие факторы:

1) Целесообразно предлагать требования к характеристикам на основе условий использования поковок. Например, приводной вал в основном несет комбинированное воздействие изгибающих и крутящих напряжений, поэтому для закалки требуется закалка только до 1/2 или 1/3 радиуса детали.

2) Требования к термической обработке могут быть установлены только в допустимом диапазоне закаливаемости и твердости выбранной марки стали. Неразумно требовать от крупных деталей достижения показателей малых образцов или требовать от низкоуглеродистой стали достижения высокой твердости без химико-термической обработки.

3) Требования к термической обработке должны учитывать некоторую деформацию при термической обработке. Из-за напряжений фазового перехода и тепловых напряжений во время термической обработки поковок, деформация при термической обработке неизбежна. Некоторое количество деформации должно быть допустимо на основе выбранной марки стали и геометрических размеров поковок. Эти деформации могут быть исправлены путем последующей механической обработки или регулировки перед закалкой.

4) Экономические соображения. При выдвижении требований к термической обработке поковок следует всесторонне учитывать производственные затраты, срок службы и другие экономические факторы поковок.

(2) Изучение состояния поставок заготовок или материалов. На основе состояния поставок заготовок или материалов определяется необходимость добавления предварительной термической обработки для удовлетворения требований к окончательной термической обработке и требований к точности размеров заготовок.

(3) Определение оптимального положения процесса термической обработки на основе технологического маршрута изготовления поковок. Механические детали обычно проходят процессы ковки заготовок, механической обработки и термической обработки. Поэтому рациональность последовательности расположения процесса термической обработки и других технологических операций напрямую влияет на качество обработки и термической обработки поковок.

1) Взаимосвязь между термической обработкой и обрабатываемостью резанием. Обрабатываемость стали связана с ее химическим составом, металлографической структурой и механическими свойствами. Различные составы стали могут достигать различных структур и свойств с помощью различных процессов термической обработки, тем самым улучшая обрабатываемость стали резанием.

Как правило, сталь с твердостью в диапазоне 170-230 HBW обладает хорошей обрабатываемостью резанием. Если твердость слишком высока, то обработка затруднена, а инструменты быстро изнашиваются; если твердость слишком низкая, то во время резки происходит «налипание» на инструмент, вызывая нагрев и износ инструмента, а поверхность заготовки будет неровной. Поэтому перед резкой следует предусмотреть предварительную термическую обработку. Как правило, низкоуглеродистая сталь нормализуется, тогда как высокоуглеродистая сталь и легированная сталь после нормализации имеют слишком высокую твердость и должны быть отожжены.

2) Влияние технологического маршрута ковки на термическую обработку. Рациональность расположения технологического маршрута детали напрямую влияет на качество термической обработки. Например, для деталей, таких как шестерни, длинные втулки и шайбы, в допустимых условиях можно сначала провести высокочастотную индукционную закалку, а затем обработать внутренние отверстия, шпоночные пазы или отверстия на шайбах. Это может уменьшить деформацию и обеспечить точность. Для некоторых точных деталей, чтобы уменьшить влияние напряжений, вызванных переходом от резки к шлифованию, на стабильность размеров, в технологический маршрут обычно можно включить отпуск или старение.

2. Определение плана технологического процесса термической обработки.

1) На основе технических требований к поковкам предлагается несколько осуществимых планов технологического процесса термической обработки, анализируется и сравнивается сложность технологических операций и стабильность качества, а затем проводится комплексный технико-экономический анализ с учетом размера партии производства, имеющегося оборудования и тенденций развития отечественной и зарубежной технологии термической обработки для определения наиболее экономичного и оптимального плана процесса.

2) Определение плана термической обработки для деталей из новых материалов обычно включает три этапа: сначала проводятся лабораторные эксперименты по определенному процессу термической обработки, чтобы проверить, могут ли быть достигнуты указанные показатели механических свойств и как работает холодно-горячая обработка; во-вторых, должны быть проведены необходимые стендовые или установочные испытания для оценки характеристик; наконец, должны быть проведены мелкосерийные испытания и производственные испытания для оценки надежности различных технологических характеристик и качества в производственных условиях. Поковки могут быть официально применены в производстве только после выполнения указанных выше требований испытаний.

3) Определение технологических параметров на основе стандартов или соответствующих технических документов или проверка и корректировка технологических параметров путем технологических испытаний.

4) Выбор оборудования для термической обработки в зависимости от процесса, характеристик детали, энергетической политики и состояния оборудования предприятия.

5) Конструирование технологической оснастки в соответствии с требованиями технологического плана и организация вспомогательных процессов (очистка, зачистка, калибровка, защита и т. д.) в соответствии с требованиями к детали и технологическим маршрутом.

6) Определение методов и оборудования для контроля и проектирование специальной контрольной оснастки по мере необходимости.

3. Разработка регламента термической обработки.

При разработке регламента термической обработки ссылаясь на соответствующие руководства по термической обработке, соответствующие стандарты на материалы или после проверки технологических испытаний, соответствующие технологические карты должны быть заполнены в соответствии с различными методами обработки (закалка, цементация или нитроцементация, индукционная закалка и т. д.). Технологическая карта является нормативным документом, которому должны следовать операторы, и ее основное содержание следующее:

1) Обзор поковок, включая наименование и номер поковок, марку материала, качество, размеры профиля, размеры, относящиеся к термической обработке, технологический маршрут и т. д.

2) Технические требования к термической обработке. Технические требования на технологической карте термической обработки более подробные и конкретные, чем те, которые предложены на чертежах. Например, после химико-термической обработки поковок требуется дальнейшая механическая обработка, а глубина закаленного слоя на технологической карте термической обработки должна включать припуск на обработку.

3) Упрощенный чертеж детали. На технологической карте приведен упрощенный чертеж детали для облегчения идентификации и проверки детали, а также четко обозначены места местной термической обработки и проверки твердости.

4) Способ загрузки и количество загрузки.

5) Наименования и номера оборудования и оснастки.

6) Технологические параметры, включая время выдержки, способ охлаждения, охлаждающую среду и т. д. Для химико-термической обработки это также включает потенциал углерода, потенциал азота и скорость потока активных сред.

7) Содержание контроля качества, методы контроля и процент выборки.

4. Согласование и утверждение процесса термической обработки.

Разработанный процесс термической обработки вступает в силу и внедряется после необходимой проверки, утверждения вышестоящим техническим руководящим отделом, утверждения отделом обеспечения качества и согласования другими соответствующими отделами.