Проект участка термической обработки лезвийных режущих инструментов в условиях ХК Лугансктепловоз: Сверло, метчик, фреза

Промышленная экология.doc

5. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ
1 Анализ экологической опасности инструментального производства
В настоящее время наиболее опасным видом антропогенного воздействия на окружающую природную среду является ее загрязнение. Загрязнение окружающей среды – это внедрение человеком в нее таких отходов производства и других видов промышленной деятельности (в виде веществ и энергии) которые либо вообще не характерны для биосферы либо не характерны их концентрации и интенсивности которые создают угрозу здоровью человека ухудшают условия его жизни труда и отдыха наносят ущерб жизненно важным природным ресурсам отрицательно влияют как на отдельные живые организмы так и на структуру и функционирование экологических систем в целом.
Опасные и вредные производственные факторы возникающие при термической обработке инструмента в первую очередь обусловлены ее видом (отжиг закалка отпуск) применяемым оборудованием (электрические печи для отжига колодец нагревательный газовый закалочные соляные ванны селитровые отпускные ванны) и рабочими средами (воздушные природный газ расплавы солей). На участке термической обработки режущего инструмента основным видом загрязнения окружающей среды является тепловое. Источники теплового загрязнения – в основном печи ванны и технологические процессы использующие тепло для получения электроэнергии нагрева инструмента. Определенная доля этого тепла и тепла от охлаждаемого инструмента всегда теряется в окружающую среду в большей или меньшей степени нагревая ее.
Последствия теплового загрязнения биосферы в настоящее время изучены еще недостаточно. По оценкам ученых тепло антропогенного происхождения в настоящее время еще неизмеримо мало по сравнению с теплом поступающим от Солнца и из земных недр и составляет примерно 0005 % этого количества и таким образом не может существенно сказаться на тепловом балансе Земли.
Однако мощные источники антропогенных выбросов тепла при условии их высокой концентрации на небольших территориях могут оказать заметное влияние на тепловой режим этих территорий (температура воздуха зимой в городе на несколько градусов выше чем вблизи расположенных небольших населенных пунктах).
Химические загрязнения на участке термообработки вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор пропан метан).
Химически инертные нетоксичные (пыль) загрязнения проникая в организм человека при соответствующих концентрациях также могут оказывать раздражающее действие и накапливаться в дыхательных путях вследствие плохой растворимости в биологических средах.
Производственные процессы термической и горячей обработки металлов состоят из отдельных технологических операций: нагрев заготовок и деталей под ковку и термообработку в кузнечных горнах нагревательных печах солевых ваннах токами высокой частоты ковка металла на молотах различного типа и на ковочных машинах закалка в масляных и водяных ваннах.
Цель термической обработки – придание изделиям определенных химических механических и металлографических свойств. Наиболее распространенными видами термической обработки металлических изделий (из стали и чугуна) в ремонтном производстве являются отжиг нормализация закалка отпуск и цементация.
При нагреве заготовок и деталей в кузнечных горнах и нагревательных печах работающих на твердом жидком и газообразном топливе происходит выделение пыли сернистого ангидрида окиси углерода двуокиси азота.
При нагреве деталей в электрических печах и токами высокой частоты а также при закалке в соляных ваннах вредные вещества в воздушный бассейн не выделяются.
Нагрев деталей в солевых ваннах сопровождается незначительным выделением аэрозоля расплава солей.
При закалке изделий в минеральном масле а также при последующем отпуске в нагревательных печах под воздействием высокой температуры происходит выделение масляного тумана.
Кроме того в воздушный бассейн в незначительном количестве выделяются продукты сгорания загрязнений металла (если таковы имеются) находящегося в нагретом состоянии.
2 Определение выбросов вредных веществ на термическом участке
Исходные данные для определения содержания пыли в воздухе рабочей зоны приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Параметры источника выбросов
Определим объем газов выбрасываемых в атмосферу за 1 с:
где – диаметр устья источника выброса м;
- средняя скорость выхода газов из устья источника выброса мс
Определим массу вредного вещества выбрасываемого в атмосферу (отдельно для каждого загрязнителя) за 1с:
Определяем разность температур выбрасываемых газов и окружающего атмосферного воздуха:
где – температура выбрасываемых газов °С;
- средняя температура наружного воздуха в 13ч наиболее жаркого месяца года; для котельных работающих по отопительному графику – средняя температура наружного воздуха самого холодного месяца °С.
Вычислим специальный параметр :
где – высота источника выброса над уровнем земли м
Если разность температур близка к нулю (или отрицательна) а также если то выбросы считаются холодными; в противном случае – нагретыми.
Вычислим параметр по одной из следующих формул:
для нагретых выбросов -
В зависимости от величины параметра согласно табл.5.2 определим значение коэффициента :
Таблица 5.2 – Алгоритм определения коэффициента n
Для нагретых выбросов определим коэффициент и максимальную приземную концентрацию вредного вещества (для каждого загрязнителя):
где – размерный коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания примесей в воздухе и изменяется от 120 до 240; для Украины;
- безразмерный коэффициент учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли золы) скорость оседания которых практически равна нулю . Для пыли и золы если среднеэксплуатационный коэффициент очистки то ; если ; :
Выбираем из таблицы 5.3 расчетную формулу и вычислим значение безразмерного параметра :
Таблица 5.3 – Формулы для вычисления параметра
Определим расстояние от источника выброса до точки с максимальной концентрацией вредного вещества в приземном слое:
Сравним полученные значения максимальных приземных концентраций с предельно-допустимыми концентрациями вредных веществ в атмосферном воздухе (ПДК) и сделаем вывод .
3 Гигиеническая оценка влияния выбросов вредных веществ от участка на состояние атмосферного воздуха
При решении задачи используем данные таблицы 5.1 (исходные данные):
Вычислим значения ПДВ для нагретых выбросов:
где - предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе мгм3.
Вычислим максимальные концентрации вредных веществ в выбросе около устья источника:
Определим (если) необходимую степень очистки:
4 Расчет экономического ущерба от загрязнения окружающей среды
Общий годовой экономический ущерб от выбросов в атмосферу загрязняющих веществ для отдельного источника определяем по формуле:
где - удельный ущерб от выброса в атмосферу условной тонны загрязняющих веществ грнусл.т; численное значение ;
- безразмерный показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над различными территориями значение которого определяется в соответствии с таблицей 5.4;
- поправка учитывающая характер рассеяния примеси в атмосфере;
- приведенная годовая масса вредных выбросов усл.тгод.
Таблица 5.4 – Показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над территориями различных типов
Тип загрязняемой территории
Центральная часть городов с населением свыше 300 тыс.чел.
Жилые районы с высотной застройкой (9 и более этажей)
Территории промышленных предприятий (включая защитные зоны) и промышленных узлов
Жилые районы городов с преимущественно высотной застройкой включая улицы магистрали парки
Для орошаемых пахотных земель садов виноградников сенокосов указанные числа умножаем на 2.
Вычислим безразмерную поправку на подъем факела выбросов в атмосфере:
где - среднегодовое значение разности температур в устье источника и в окружающей атмосфере °С. (среднегодовая температура воздуха в Луганской области составляет примерно 7°С).
Значение множителя определяется в зависимости от скорости оседания примеси в атмосфере или от эксплутационного значения степени очистки согласно алгоритму приведенному в таблице. Принятые обозначения:
- геометрическая высота устья источника м;
- среднегодовое значения модуля скорости ветра на уровне флюгера мс; в тех случаях когда значение неизвестно оно принимается равным 3 мс.
Таблица 5.5 – Алгоритм определения параметра
5 Разработка мероприятий по уменьшению выбросов. Расчет предотвращенного ущерба
Процесс очистки газов от твердых или жидких частиц с помощью пористых сред называется фильтрацией. Частицы взвешенные в газовом потоке осаждаются на поверхности или в объеме пористых сред за счет броуновской диффузии эффекта касания (зацепления) инерционных электростатических и гравитационных сил.
Аппараты для очистки газов методом фильтрации называют фильтрами. Основным элементом в них являются фильтровальные материалы в зависимости от использования которых классифицируют аппараты с неподвижным и подвижным фильтрующем слоем. Те и другие могут быть сухим и смоченным слоем. По методу регенерации фильтрующих элементов их подразделяют на аппараты: с промывными устройствами с отряхиванием или вибрационным встряхиванием фильтрующих элементов обратной пульсирующей имульсной или струйной продувкой и центробежной регенерацией. По конструкции корпуса они могут быть одно- и многосекционными.
Фильтры в обычном исполнении рассчитывают на давление или разрежение в корпусе не более 5000Па и температуру не выше 473К. В отдельных типах фильтров достигается очень высокая степень очистки – 999%.
Волокнистые фильтры. Представляют собой аппараты в которых в качестве фильтрующей поверхности выступают слои волокнистого материала различной толщины. Это фильтры объемного действия рассчитаны на улавливание и на-
капливание пылевых частиц преимущественно по всей глубине слоя. Их условно подразделяют на тонковолокнистые глубокие и грубоволокнистые фильтры.
Тонковолокнистые фильтры применяются для улавливания высокодисперсных аэрозолей с эффективностью не менее 99% по наиболее проникающим частицам (размером 005 05мкм) в виде тонких листов или объемных слоев с фильтрующими материалами из тонких или ультратонких волокон (диаметром менее 5мкм). Сопротивление чистых фильтров не превышает 200 300Па забитых пылью – 700 1500Па. В качестве фильтрующей среды чаше всего используется материал типа ФП (фильтры Петрянова) представляющий собой слои синтетических волокон диаметром 1 2мкм нанесенные на марлевую подложку или основу из более толстых волокон.
Регенерация фильтров тонкой очистки после забивания пылью практически невозможна.
Определим годовые массы выброса вредных компонентов по формуле:
где - масса выброса загрязнителя в гс;
- годовое время работы источника выбросов часгод.
Приведенная годовая масса вредных выбросов определяется с учетом относительной агрессивности вредных компонентов для которых производится оценка ущерба:
где - показатель относительной агрессивности -го компонента усл.тт
Определяем годовой экономический ущерб от выбросов в атмосферу годовой массы выбросов загрязняющих веществ соответствующей исходным дан-
ным а также после реализации природоохранных мероприятий (обеспечение ПДВ) после чего находится предотвращенный ущерб
где - ущерб от выбросов в атмосферу годовой массы выбросов загрязняющих веществ грнгод;
- ущерб от выбросов в атмосферу уменьшенной годовой массы выбросов загрязняющих веществ грнгод.

приложения.doc

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ СВЕРЛА
ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ МЕТЧИКА
ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ФРЕЗЫ ЧЕРВЯЧНОЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.doc

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Смохоцкий А.И. Парфеновская Н.Г. Технология термической обработки металлов – М.: Машиностроение 1976 – 311 с.
Сорокин В.Г. Волосникова А.В. Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов – М.: машиностроение 1989 – 640 с.
Гуляев А.П. Инструментальные стали. Справочник. М.: Машиностроение 1975 – 272 с.
Райцес В.Б. Термическая обработка. М.: Машиностроение 1980 – 208 с.
Карташова Л.И. Материаловедение для машиностроителей в задачах. К.: ИСДО 1996 – 200с.
Каменичный И.С. Краткий справочник термиста. М.: Машиздат 1959 –280 с.
Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия 1984 – 360 с.
Башнин Ю.А. Ушаков Б.К. Секей А.Г. Технология термической обработки стали. Учебник для вузов. М.: Металлургия 1986 – 424 с.
Бартель Г.П. Прогрессивная технология инструментального производства в тяжелом и транспортном машиностроении. Тематический сборник научных трудов-Краматорск 1988 – 266 с.
Сергейчев И.И. Печковский А.М. Термическая обработка режущего и измерительного инструмента. М.: МАШГИЗ 1960 – 308 с.
Лахтин Ю.М. Рахштадт А.Г. Термическая обработка в машиностроении. Справочник. М.: Машиностроение 1980 – 783 с.
Технология термической обработки стали Под ред. Бернштейна М.Л. – М.: Металлургия 1981– 608 с.
Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургиздат 1955 – 548с.
Соколов К.Н. Оборудование термических цехов. Киев-Донецк: Вища школа 1984 – 328 с.
Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. Л.: Машиностроение 1986 – 363 с.
Справочник. Соляные ванны для термической обработки изделий Под ред. Геллера Ю.А. – МАШГИЗ 1963 – 124 с.
Долотов Г.П. Кондаков Е.А. Оборудование термических цехов и лабораторий. Испытания металлов. М.: Машиностроение 1988 – 336 с.
Сатановский Л.Г. Мирский Ю.А. Нагревательные и термические печи в машиностроении. М.: Металлургия 1971– 384 с.
Шмыков А.А. Справочник термиста. МАШГИЗ 1961– 392 с.
Рустем С.Л. Оборудование и проектирование термических цехов. М.: МАШГИЗ 1962 – 588 с.
. Охрана окружающей природной среды Под ред. Дуганова Г.В. – К.: Вища школа 1988 – 304 с.
Белов С.В. Бринза В.Н. и др. Безопасность производственных процессов. Справочник. М.: Машиностроение 1985 – 448 с.
Гетия И.Г. Шумилин В.К. Безопасность труда термиста. М.: Машиностроение 1989 – 80 с.
Полтев М.К. Охрана труда в машиностроении. М.: Высшая школа 980 – 294 с.
Елинский И.И. Вентиляция и отопление гальванических и травильных цехов машиностроительных заводов. М.: Машиностроение 1982 – 135 с.
Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоатомиздат 1984 – 824 с.
Гражданская оборона Под ред. Шубина Е.П. – М.: Просвещение 1991 – 223 с.
Гражданская оборона Под ред. Алтунина А.Т. – М.: Воениздат 1980 –
Методические указания к дипломному проектированию для студентов специальности 7.090101 – Прикладное материаловедение Сост.: Л.А. Рябичева – Луганск: изд-во ВНУ им. В.Даля 2003. – 11 с.
Методические указания к разработке раздела “Охрана труда” в дипломном проекте Сост.: Гедрович А.И. Касьянов Н.А. – Луганск: ВУГУ 2002. –15 с.
Методические указания к выполнению экономического раздела дипломного проекта Сост.: Б.Е. Бачевский Е.А. Решетняк. – Луганск: изд-во ВНУ им. В.Даля 2002. – 40 с.
ДСТУ 1.5:2003 Национальная стандартизация. Правила построения изложения оформления и требования к содержанию нормативных документов: Введ. 2003. 07.01. – Киев 2003 – 56 с.
ГОСТ 2.104-68.ЕСТД. Основные надписи: Введ.01.01.71. – М.: Изд-во стандартов. 1971 – 4 с.
ГОСТ 2.108-68. ЕСКД. Спецификации: Введ.01.01.71 – М.: Изд-во стандартов 1971 – 5 с.
ГОСТ 3.1201-85. ЕСТД Система оформления технологических документов: Введ.01.01.87. – М.: Изд-во стандартов 1986 – 7 с.

Раздел ГО.doc

7. ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА
Гражданская оборона (ГО) представляет собой систему общегосударственных оборонных мероприятий осуществляемых с целью защиты населения и промышленных объектов в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени повышения устойчивости функционирования промышленных объектов а также проведения спасательных и других неотложных работ при ликвидации последствий стихийных бедствий аварий (катастроф).
1 Вторичные поражающие факторы ядерного взрыва и характер их воздействия на работу объекта
Вторичными поражающими факторами ядерного взрыва являются взрывы пожары затопления заражения атмосферы и местности обрушения поврежденных конструкций зданий возникающие в- результате разрушений и пожаров вызванных ядерным взрывом. Например: взрывы возникающие вследствие разрушения газовых емкостей коммуникаций и агрегатов; пожары возникающие из-за повреждения отопительных печей горнов электропроводки емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися жидкостями; заражение местности атмосферы и водоемов возникающее при разрушении резервуаров и технологических коммуникаций с сильнодействующими ядовитыми веществами; затопление местности при разрушении плотин гидроэлектростанций.
Характер воздействия на объект вторичных поражающих факторов ядерного взрыва зависит от вида вторичного явления ядерного взрыва. Это могут быть: дополнительные разрушения от воздушной ударной волны при взрыве; разрушения и повреждения оборудования и готовой продукции от затопления водой объекта; заражение поверхности земли атмосферы и водоемов сильнодействующими ядовитыми веществами в опасных концентрациях вызывающими поражение производственного персонала и населения а ра-
йонах зоны заражения.
При определенных условиях разрушения и поражения от вторичных факторов по своим масштабам могут превзойти непосредственное воздействие ударной волны и светового излучения ядерного взрыва. Это может быть например при разрушении предприятий нефтеперерабатывающей и химической промышленности крупных складов горючих веществ плотин гидроэлектростанций вызывающих катастрофические затопления на больших территориях по течению реки и т. п.
Потенциальными особо опасными источниками вторичных поражающих факторов являются предприятия высокой пожаро- и взрывоопасности. Возникновение пожаров на объектах имеющих элементы (цехи) категорий А и Б вполне вероятно даже при слабом их разрушении и как правило при среднем. Самыми уязвимыми к воздействию ударной волны на таких предприятиях являются наземные технологические коммуникации общая длина которых бывает весьма большой (например на химических комбинатах до нескольких сот километров).
В отличие от непосредственного воздействия светового излучения на неэкранированные горючие материалы со сравнительно медленным превращением очагов воспламенения в пожар на элементах объектов категорий А и Б огонь сопровождающийся взрывами почти мгновенно может охватить все предприятие. Возникновение отдельных пожаров в цехах категорий В Г и Д будет зависеть от степени огнестойкости здания (сооружения) а сплошных - от степени огнестойкости зданий (сооружений) и плотности производственной застройки.
Следует учитывать и то что источниками вторичных поражающих факторов могут быть не только элементы данного предприятия но и других расположенных поблизости объектов. Особенно опасно в этом отношении соседство с объектами имеющими цехи категорий А и Б.
На ряде современных предприятий главным образом химической и нефтехимической промышленности за сутки потребляются десятки тонн хлора фосгена синильной кислоты сернистого ангидрида аммиака которые очень опасны из-за своей токсичности и возможности образовывать зоны химического заражения. Так например при сильном разрушении завода химического волокна могут образоваться огромные зоны заражения хлором (до 100км2).
При разрушении холодильников происходит заражение атмосферы аммиаком в концентрациях опасных для производственного персонала и проживающего вблизи населения. Это необходимо учитывать при организации ГО на данных предприятиях и в прилегающих районах.
Разрушение и повреждение зданий сооружений технологических установок емкостей и трубопроводов на предприятиях со взрыво- и пожароопасной технологией может привести к истечению газообразных или сжиженных углеводородных продуктов. При перемешивании углеводородных продуктов с воздухом образуются взрыво- или пожароопасные смеси.
Наиболее взрыво- и пожароопасные смеси с воздухом углеводородных газов: метана пропана бутана этилена пропилена бутилена и др. Взрыв: или возгорание этих газов наступает при определенном содержании газа в воздухе. Например взрыв пропана возможен при содержании в 1м3 воздуха 21л газа а возгорание - при 95л.
При взрыве газовоздушной смеси образуется очаг взрыва с ударной: волной вызывающей разрушение зданий сооружений и оборудования аналогично тому как это происходит от ударной волны ядерного взрыва.
В очаге взрыва газовоздушной смеси принято выделять три круговые зоны (рисунок 7.1): I - зона детонационной волны; II - зона действия продуктов взрыва; III - зона воздушной ударной волны.
Рисунок 7.1. Зоны очага взрыва газо-воздушной смеси:
I-зона детонационной волны; II-зона действия продуктов взрыва; III-зона воздушной ударной волны; I II III-радиусы внешних границ соответствующих зон.
Зона детонационной волны (зона I) находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны м приближенно может быть определен по формуле
где - количество сжиженного углеводородного газа т.
В пределах зоны I действует избыточное давление которое может приниматься постоянным .
Зона действия продуктов взрыва (зона II) охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее детонации. Радиус этой зоны .
Избыточное давление в пределах зоны II изменяется от 1350кПа до 300кПа и может быть определено по формуле
где - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки м.
В зоне действия воздушной ударной волны (зона III) формируется фронт ударной волны распространяющейся по поверхности земли. Избыточное давление в зоне III в зависимости от расстояния до центра взрыва может быть определено по графику приведенному на рисунке 7.2 или рассчитано по формулам.
Рисунок 7.2. Зависимость радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления от количества взрывоопасной газовоздушной смеси.
Для этого предварительно определяется относительная величина
где - радиус зоны I; - радиус зоны III или расстояние от центра взрыва до точки в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны кПа ;
Для определения избыточного давления на определенном расстоянии от центра взрыва необходимо знать количество взрывоопасной смеси.
Требуется определить избыточное давление ожидаемое в районе термического цеха при взрыве емкости в которой находится 20т сжиженного пропана. Расстояние от емкости до цеха 280м.
Определяем радиус зоны детонационной волны (зоны I)
Вычисляем радиус зоны действия продуктов взрыва (зона II)
Сравнивая расстояние от центра взрыва до цеха (280м) с найденными радиусами зоны I (4725м) и зоны II (80м) делаем вывод что цех находится за пределами этих зон и следовательно может оказаться в зоне воздействия ударной ворлны (зоне III). Далее находим избыточное давление на расстоянии 280м. Для этого определяем относительную величину :
При взрыве 20т сжиженного пропана цех окажется под воздействием воздушной ударной волны с избыточным давлением около 30кПа.
Высокие элементы оборудования при действии ударной волны могут опрокидываться и сильно разрушаться.
Исходные данные: длинна печи 2900мм; ширина 2400мм; высота 2300мм; масса 8300кг
По из графика рисунок 7.3. находим при котором печь опрокидывается. Таким образом .
Из всего этого следует провести мероприятия по повышению устойчивости объекта.
Рисунок 7.3. Зависимость скорости напора от избыточного давления ударной волны
От устойчивости зданий и сооружений зависит в основном устойчивость всего объекта.
Целесообразным пределом повышения устойчивости зданий и сооружений к воздействию ударной волны считается такой при котором полученные предприятием разрушения дают возможность его оправданного восстановления.. Вместе с тем стремиться повышать устойчивость всех зданий и сооружений не следует так как это связано с большими материальными затратами которые не всегда будут оправданными. Главным образом следует повышать прочность наиболее важных элементов производства от которых зависит работа всего предприятия но устойчивость которых ниже общего предела устойчивости.
Повышение устойчивости зданий и сооружений достигается устройством каркасов рам подкосов контрфорсов опор для уменьшения пролета несущих конструкций а также применением более прочных материалов.
Низкие сооружения для повышения их прочности частично обсыпаются грунтом. Такой способ повышения устойчивости может применяться для полуподвальных помещений и различных сооружений (рисунок 7.4).
Рисунок 7.4. Обсыпка грунтом полуподвальных помещений: 1-стена; 2-перекрытие; 3-обсыпка
Высокие сооружения (трубы вышки башни колонны) закрепляются оттяжками рассчитанными на нагрузки создаваемые воздействием скоростного напора ударной волны при ядерном взрыве (рисунок 7.5.).
Рисунок 7.5. Укрепление высоких сооружений оттяжками.
Таким образом подобные мероприятия позволяют повысить устойчивость объекта к ударной волне.

9986-924.spw

ВТ 9978-2192 (Ванна электродная и каркас).cdw

Конструкция сварная. Сварку выполнять прерывистым
швом 100 П20 электродами Э42 ГОСТ 9467-60.
Высота щва по наименьшей толщине свариваемых
Техническая характеристика
Ванна предназначена для окончательного нагрева
инструмента под закалку.
Рабочая температура - 1300
Замер температуры оптическим пирометром.
Состав ванны - 100% BaCl
Время разогрева до рабочей температуры - 3 часа.
Время нагрева деталей - 5-10 мин.
Мощность трансформатора - 140 кВт.
Кладку вести на полном шве. Расположение швов
между рядами кирпичей не должно совпадать. Верхние
ряды кирпича положить после установки электродов.
Перед запуском ванны в работу
просушить газовой горелкой в течение 2 часов.
ДП.ПМ.ММз-921.213.002
Ванна электродная для
окончательного нагрева
инструмента ВТ 9978-2192

9978-3641 (Ванна электродная соляная).cdw

Техническая характеристика
Ванна предназначена для второго подогрева
Мощность трансформатора
Состав соли - 25% BaCl
Технические требования
* Размеры для справок.
Кладку вести со швом 1
Расположение швов между рядами кирпича не должно
верхний слой кладки выложить после
установки электродов.
Перед запуском ванны в работу
просушить газовой горелкой в течение 2-х часов.
Кирпич высокоглиноземистый
Кирпич шамот легковесный
ДП.ПМ.ММз-921.213.004

Графики.cdw

Влияние условий охлаждения при закалке на твердость быстрорежущих сталей
различного состава после отпуска
Влияние условий охлаждения при закалке на прочность
быстрорежущих сталей различного состава
Влияние условий охлаждения при закалке на количество остаточного аустенита
Влияние условий охлаждения при закалке на теплостойкость быстрорежущих сталей
ДП.ПМ.ММз-921.213.009
Влияние условий охлаждения
при закалке быстрорежущих
сталей различного состава
Температура охлаждающей среды

Колодец нагревательный.cdw

Техническая характеристика
Печь предназначена для предварительного нагрева
деталей под закалку.
Рабочая температура печи
Тип горелки - инжекторная.
Расход газа на одну горелку
Технические требования
* Размеры для справок.
Набивку (поз. 13) выполнить по шаблону из
следующей смеси в %:
порошок хромистого железняка - 45;
порошок обожженого магнезита - 40;
глина огнеупорная - 10;
Шаблон для набивки пазов.
Материал - бук. М1:10
ДП.ПМ.ММз-921.213.001

Метчик Р М.cdw

Диаграмма изотермического
аустенита стали Р6М5
ДП.ПМ.ММз-921.213.006
Режимы ТО для режущей
Сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73
Химический состав и механические свойства стали
Маршрутная технология изготовления протяжки
Режимы термической обработки

Фреза червячная.cdw

Диаграмма изотермического превращения
аустенита стали Р12Ф3
ДП.ПМ.ММз-921.213.008
Режимы ТО для режущей части
Сталь Р12Ф3 ГОСТ 19265-73
Фреза червячная Р12Ф3
Химический состав и механические свойства стали
Маршрутная технология изготовления инструмента
Режимы термической обработки

9986-924 (Бак закалочный масляный).cdw

* Размеры для справок.
Наружные поверхности бака и вытяжную вентиляцию
покрыть эмалью ПФ-15 серого цвета ГОСТ 6465-76.
ДП.ПМ.ММз-921.213.003

ЛТ9968-522 (Пескоструйная камера на влажном песке).cdw

Техническая характеристика
Емкость загрузочной камеры аппарата
Время работы одной загрузки
Влажность загружаемого песка
Рабочее давление сжатого воздуха
Температура рабочей смеси
Площадку для обслуживания гидропескоструйного аппарата выполнить по месту.
Воздухонодогреватель
ДП.ПМ.ММз-921.213.005
Пескоструйная камера

ВТ 9978-2192.spw

7.9978.2643.0.00.000.spw

ЛТ9968-522 (Пескоструйная камера на влажном песке) А1.cdw

Техническая характеристика
Емкость загрузочной камеры аппарата
Время работы одной загрузки
Влажность загружаемого песка
Рабочее давление сжатого воздуха
Температура рабочей смеси
Площадку для обслуживания гидропескоструйного аппарата выполнить по месту.
Воздухонодогреватель
ДП.ПМ.ММз-921.213.005
Пескоструйная камера

Экономика.cdw

Выпуск продукции на 1 грн.
производственных фондов
Выпуск продукции на 1 рабочего
Выпуск продукции на 1 м
производственной площади
Вспомогательных рабочих
Коэффициент загрузки
Трудоемкость изготовления
Себестоимость изделия
капитальных вложений
в производственные фонды
Цена изелия (оптовая)
Рентабельность предприятия
ДП.ПМ.ММз-921.213.011
технико-экономические
Основные технико-экономические показатели

Планировка участка цеха1.cdw

Направление производственного
Камерная электрическая печь СНО 8.16.510.
Колодец нагревательный газовый.
Ванна соляная электродная.
Ванна соляная высокотемпературная.
Бак закалочный маслянный.
Гидропескоструйный аппарат.
Защитный слой из гравия
Водоизоляционный ковер
Стальной проф. настил
ДП.ПМ.ММз-921.213.010
Участок механической обработки
Условные обозначения
Подвод сжатого воздуха
Участок термической обработки

Сверло Р М .cdw

Диаграмма изотермического превращения
аустенита стали Р6М3
ДП.ПМ.ММз-921.213.007
Режимы ТО для режущей части
Сталь Р6М3 ГОСТ 19265-73
Химический состав и механические свойства стали
Маршрутная технология изготовления сверла
Режимы термической обработки

Теплотехническая часть_3_4.doc

3. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Устройство и принцип работы электрической камерной печи СНО8.16.510
Для деталей проходящих нормализацию выбираем камерную электрическую печь сопротивления СНО8.16.510.
Камерные электропечи сопротивления с металлическим нагревателями рассчитаны на работу с защитной атмосферой индекс СНЗ (Н) но в них можно применять и обычную среду (СНО). Электропечи СНЗ подразделяются на среднетемпературные (1200°С) и высокотемпературные (до 1300°С).
Общий вид высокотемпературной электропечи СНО8.16.510 показан на рисунке 3.1.
-дверца; 2-футеровка дверцы; 3-механизм подъема дверцы; 4-стальной кожух; 5-футеровка печи; 6-сводовые нагреватели; 7-боковые нагреватели; 8-подовые нагреватели.
Рисунок 3.1. Электропечь сопротивления камерная СНО8.16.5.10
Наибольшая по размеру высокотемпературная печь компонуется с закалочным баком; изделия в бак транспортируются механизмом загрузки в поддонах; без поддонов могут транспортироваться изделия длинной 750-1100мм. Механизм загрузки выполнен в виде тележки с колонной. Тележка движется с помощью электропривода.
Рабочая камера выложена из шамотного кирпича. У наружных стен над сводом имеется теплоизоляционная засыпка и слой изоляционного кирпича. В качестве нагревательных элементов применяют высокоомные сплавы сопротивления марок Х16Н60 Х20Н80 и Х25Ю5 (в виде проволоки и ленты). Нагревательные элементы уложены по боковым сторонам и на поду печи. Для предохранения подовых нагревателей от повреждений и замыканий они защищены подовой плитой. Термопара помещается в своде печи. Для наблюдения за нагревом деталей имеется смотровое окно. Подъем дверцы производится при помощи механизма от педали.
1 Тепловой расчет печи
Произведем тепловой и электрический расчет электрокамерной печи типа СНО8.16510.
Определяем производительность и температуру печи. Температура нагрева инструментальной стали не превышает 950°С. Тогда температура печи
Удельная производительность камерных печей для проектируемой печи примем её равной .
Часовая производительность печи
Мощность печи определяется из теплового баланса.
Расход теплоты на нагрев металла
где удельная теплоёмкость стали.
Определим потери теплоты кладкой. Подина печи перекрыта металлическим поддоном защищающим кладку из легковесного шамота от механических разрушений. Для изоляции применяем пенодиатомовый кирпич (). Печь заключена в металлический кожух из тонкого листового железа.
Толщина кладки из легковесного шамота 180мм из пенодиатомитового 170мм. Теплопроводность в Вт(м°С):
Средняя температура слоя:
пенодиатомитового кирпича
Тогда теплопроводность слоев
Тепловые сопротивления
Используя график показанный на рисунке 3.1.1 найдем что поверхностная плотность теплового потока температура поверхности соприкосновения слоев 360°С а температура наружной поверхности кладки 57°С. в этом случае средняя температура шамотного слоя
При таких температурах теплопроводность слоев
Рисунок 3.1. График для определения тепловых потерь и температур наружной поверхности и поверхности соприкосновения слоев кладки - плотность теплового потока).
Тепловые сопротивления слоев:
Суммарное тепловое сопротивление при этом поверхностная плотность теплового потока а температура наружной поверхности кладки 60°С.
Площадь наружной поверхности кладки: боковых стен
Суммарная теплоотдающая поверхность
Тогда потеря теплоты кладкой
где - переводной коэффициент.
Поверхность заслонки
Заслонка футерована слоями легковесного шамота и пенодиатомита толщина каждого из которых 130мм потеря теплоты через заслонку . Тогда потеря теплоты заслонкой
Потери теплоты излучением через рабочее окно если заслонка открывается на 300мм в течении 30мин
Общая потеря теплоты кладкой печи в окружающую среду
Потери теплоты на тепловые короткие замыкания подсосы холодного воздуха в печь через заслонки и т.д.
Суммарный расход теплоты
Мощность печи при коэффициенте запаса
Внутренняя поверхность двух продольных стен и пода . Плотность размещения электронагревателей .
Ранее указывалось что мощность нагревателей размещенных на 1м2 поверхности кладки должна быть не больше 25кВт. Видно что полученная нами плотность размещения электронагревателей не превышает допустимого значения. Печь подключена к сети трехфазного тока. Поэтому целесообразно вычисленную мощность распределить по фазам равномерно. Тогда мощность одной фазы равна 23кВт. Площадь пода равна 128м2 при этом плотность размещения нагревателей на поду что вполне допустимо.
Определим сечение ленты с отношением сторон 10:1 (m=10).Толщина ленты
где - удельное электросопротивление ;
- мощность нагревателя равная 23кВт;
- поверхностная нагрузка нагревателя равная 1Втсм2;
- напряжение на нагревателе В.
Суммарная длинна нагревателей
При и толщине ленты 187мм ее ширина будет равна . Зная сечение ленты и ее длину можно определить размеры зигзагов нагревателей.
Тепловой поток теряемый излучением в цех через открытые окна щели и другие отверстия в кладке печи в Вт
где - температура печи ;
- площадь открытого окна или отверстия ;
- коэффициент диафрагмирования определяемый формой и размерами отверстия и толщиной кладки печи (рисунок 3.2)
Рисунок 3.2. График для определения коэффициента диафрагмирования . Форма отверстия: 1-вытянутый прямоугольник; 2-прямоугольник с отношением сторон 1:2; 3-квадрат; 4-круг (при масштаб изменяется)
Если окно или отверстие в кладке закрыто тонкой железной заслонкой то тепловой поток в Вт
Размеры окна печи . Толщина стенки печи . Температура в печи 1000°С. Определить тепловой поток теряемый излучением через окно.
Отношение высоты окна к толщине стенки . Отношение высоты окна к его ширине равно 05. коэффициент диафрагмирования :
Тогда потери теплоты с кДж через окна закрытые заслонками
Потери теплоты через заслонки можно определить по таблице 1.
Потери теплоты в кДж(м2ч)
Температура внутренней поверхности футеровки °С
Шамот БЛ-1 диатом 230мм
Определим потери теплоты через под. Если печь установлена непосредственно на фундаменте (большие толкательные и термические печи) то потери теплоты в кДж через под ставят 10-20% потерь через остальные элементы кладки:
где - температура печи К;
- коэффициент диафрагмирования;
- продолжительность открытия окна доли часа.
Потери теплоты в кДж с охлаждающей водой
ВЛИЯНИЕ ОХЛАЖДАЮЩИХ СРЕД НА ЗАКАЛИВАЕМОСТЬ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ.
Закалка является основной и важнейшей операцией окончательной термической обработки инструментов. Она вместе с последующим отпуском в значительной мере определяет их стойкость в эксплуатации. Закалка должна обеспечивать высокую твердость износостойкость теплостойкость (красно стойкость для быстрорежущей стали) и высокую прочность режущей части инструментов. Этим требованиям удовлетворяет структура мартенсита закаленной стали.
Для получения высоких механических свойств необходимо чтобы мартенсит закалки был скрытокристаллического или мелко-игольчатого строения. Наличие игольчатого мартенсита не допускается за исключением отдельных случаев когда инструмент имеет простую форму и работает без толчков и ударов (например резцы некоторых типов).
Для инструментов из быстрорежущей стали строение мартенсита которой выявляется лишь после отпуска дополнительным и весьма важным критерием оценки качества закалки служит величина аустенитного зерна. Величина зерна четко выявляется в закаленной и не отпущенной стали и в основном определяет величину игл мартенсита. Нагрев под закалку большинства инструментов можно считать удовлетворительным если величина зерна аустенита соответствует баллу 10-11 шкалы. В отдельных случаях для инструментов работающих без толчков и ударов допускается балл 9 этой шкалы; для мелкоразмерных инструментов рекомендуется закалка на балл 11-12; определение величины зерна производится при увеличении в 400 или 500 раз. Весьма важное значение для качества инструментов имеет состав полученного мартенсита (для всех инструментальных сталей содержание в нем углерода а для всех низко- и среднелегированных и быстрорежущих сталей также и содержание легирующих элементов). Состав мартенсита
определяется в основном двумя факторами: химическим составом стали и выбранными условиями закалки.
Содержание углерода в мартенсите заэвтектоидной углеродистой стали закаленной с нагревом лишь немного выше точки Ас1 составляет 07-08%. В быстрорежущих сталях содержание углерода в мартенсите значительно меньше; по тем же данным в сталях Р18 Р9 и Р12 после закалки от нормальных температур оно составляет лишь 04-05%. В связи с этил; тетрагопальность решетки мартенсита быстрорежущей стали незначительна и почти не обнаруживается рентгеноструктурным анализом. Для получения высокой прочности после отпуска необходимо чтобы распределение карбидов по объему закаленной стали было достаточно равномерным. Однако оно в первую очередь определяется исходной структурой стали и важно лишь чтобы в процессе закалки выбранные режимы нагрева обеспечивающие переход в твердый раствор значительной части карбидов не приводили к интенсивной коагуляции и скоплению по границам зерен оставшихся нерастворенных карбидов.
Твердость после закалки для большинства режущих инструментов из быстрорежущей стали нормальной производительности должна быть HRC 62-65 из стали повышенной производительности HRC 63-66 из углеродистой и низколегированных сталей HRC 61-65. Следует отметить что для быстрорежущих сталей зависимость твердости от температуры закали выражается кривой с максимумом положение которого для различных сталей неодинаково и зависит от их исходного химического состава и количественного соотношения мартенсита и остаточного аустенита.
Теплостойкость закаленной стали является одним из важнейших свойств определяющих возможность ее применения для того или иного назначения. Теплостойкость является прямой функцией состава твердого раствора полученного при закалке стали (содержания в нем углерода и легирующих элементов). Существуют различные критерии оценки теплостойкости закаленных инструментальных сталей. Если ее оценивать температурой четырехчасового дополнительного
нагрева снижающего твердость отпущенной стали до HRC>58 то теплостойкость должна быть для углеродистых и низколегированных сталей 200-250°С для высокохромистых 400-450°С и для быстрорежущих 620-650°С. Однако этот показатель является неудобным так как при его определении приходится производить повторные нагревы при постепенно повышающихся температурах (через каждые 5-10°С); но и в этих условиях не всегда обеспечивается достаточно высокая точность определения. Гораздо более надежно и удобно оценивать теплостойкость по твердости сохраняемой после четырехчасового дополнительного нагрева отпущенной стали при 620°С в течение 4ч или с помощью недавно разработанного ускоренного метода заключающегося в нагреве стали при 675°С в течение 20мин. Данный метод может применяться как после отпуска так и непосредственно после закалки (без отпуска) и позволяет в случае необходимости немедленно корректировать ее режимы.
Рисунок 4.1. Твердость и количество остаточного аустенита в быстрорежущей стали в зависимости от температуры закалки
Прочность закаленной и отпущенной инструментальной стали сохраняющей мартенситную структуру можно характеризовать по результатам испытаний на 1 кручение или на изгиб. Прочность стали определяется прежде всего полу-
ченной величиной зерна и характером распределения избыточных карбидов осо-бенно условиями их выделения по границам зерен.
Прочность инструментальных сталей зависит кроме того от содержания остаточного аустенита и от величины остаточных напряжений возникающих при закалке. Прочность (при изгибе) большинства инструментальных сталей закаленных и отпущенных в оптимальных условиях составляет 2000-3250 МПа и уменьшается при повышении температуры закалки.
Износостойкость достигаемая в результате закалки зависит главным образом от состава мартенсита твердости стали формы и распределения карбидов.
Таким образом закалка инструментов из быстрорежущих сталей должна производиться в условиях обеспечивающих в первую очередь получение оптимальной микроструктуры характеризуемой заданным размером аустенитного зерна и равномерным распределением избыточных карбидов высоких значений твердости износостойкости и теплостойкости. Кроме того должно быть обеспечено отсутствие обезуглероженного слоя и сведена до минимума закалочная деформация.
При закалке инструментов из углеродистых низко и среднелегированных сталей основными характеристиками определяющими правильность выбора условий закалки являются микроструктура стали оцениваемая степенью игольчатости мартенсита твердость отсутствие обезуглероженного слоя и закалочных трещин минимальная деформация.
Осуществление всех перечисленных выше требований обеспечивается правильным выбором оборудования для нагрева и охлаждения при закалке; температуры и продолжительности нагрева инструментов; ступенчатости и сред нагрева; ректификаторов соляных ванн; скоростью и средой охлаждения; температурой охлаждающей среды и продолжительностью выдержки в ней инструмента.
1 Температура закалки инструментов и величина аустенитного зерна
Основными параметрами закалки определяющими структуру твердость и теплостойкость инструментальных сталей являются температура и продолжительность нагрева при выполнении этой операции; оказывают влияние также и условия предварительного подогрева. Выбор указанных параметров обусловлен химическим составом и исходной структурой данной стали а также предъявляемыми к инструменту после отпуска требованиями по прочности твердости износостойкости и режущим свойствам.
Нагрев под закалку инструментов из углеродистых и низколегированных заэвтектоидных сталей в соляных ваннах производят до температур лежащих на 50-80°С выше точки Ас1 что при надлежащей выдержке обеспечивает необходимую степень насыщения твердого раствора углеродом и легирующими элементами но не приводит еще к перегреву весьма опасному с точки зрения резкого снижения прочности и вязкости. Оставшиеся при этом нерастворенными частицы избыточного цементита имеющие высокую твердость способствуют получению высокой износостойкости после отпуска.
Для уменьшения внутренних напряжений в инструментах из этих сталей и предупреждения образования трещин нагрев производят в две стадии: сначала применяют предварительный подогрев при 300-500°С который осуществляют обычно в какой-нибудь газовой или электровоз душной печи а затем производят окончательный нагрев в электродной или тигельной соляной ванне. Иногда в целях уменьшения деформации некоторых инструментов из низколегированных сталей нагрев при закалке производят в три стадии: например круглые плашки из сталей 9ХС и ХВСГ предварительно подогревают при 300-500 и 600-700°С и лишь затем производят окончательный нагрев при 860-880°С. Структуру закаленных заэвтектоидных инструментальных сталей оценивают в основном величиной игл мартенсита. Количество остаточного аустенита в этих сталях сравнительно невелико: согласно данным в сталях близким по составу к нашим сталям ХГ и ХВГ при изменении температуры закалки от 780 до 880°С оно изменяется от 5 до 17%
причем линейно зависит от температуры.
Инструменты из быстрорежущей стали нагревают под закалку до температур близких к температуре плавления и способствующих увеличению легированности аустенита в результате растворения вторичных карбидов. Инструменты из этой стали нагревают в три стадии а крупногабаритные инструменты даже в четыре стадии; первые две или три из них составляет предварительный нагрев при 400-500 840-880 и 1050°С и последней стадией является окончательный нагрев температура которого определяется в основном химическим составом (маркой) стали. При выборе конкретной температуры закалки внутри этого интервала приходится учитывать исходную структуру стали а во многих случаях и ее плавочные особенности определяемые условиями ее металлургического производства и проявляющиеся в различной склонности к росту аустенитного зерна отдельных плавок одной и той же стали.
Рисунок 4.2. Зависимость величины аустенитного зерна в быстрорежущих сталях Р18 (а) Р9 (б) от температуры нагрева. Выдержка: 1-1мин; 2-2мин;
-3мин; 4-5мин; 5-10мин; 6-30мин.
Во избежание перегрева сталей при закалке необходимо чрезвычайно осторожно подходить к вопросу выбора температуры нагрева но можно довольно широко варьировать выдержку при нагреве не опасаясь интенсивного роста зерна и охрупчивания стали. Пользуясь кривыми на рисунке можно по заданной величине аустенитного зерна выбрать режим нагрева и под закалку рассматриваемых сталей или же по заданному режиму нагрева определить ожидаемую величину зерна в закаленной стали.
Рисунок 4.3. Зависимость величины аустенитного зерна в быстрорежущих сталях Р18 (а) и Р9 (б) от продолжительности температуры нагрева: 1-1200°С;
-1220°С; 3-1240°С; 4-1260°С; 5-1280°С; 6-1300°С
2 Влияние карбидной неоднородности.
При исследовании 289 плавок стали Р18 и 31 плавки стали Р9 установили что с увеличением степени карбидной неоднородности с балла 2 до балла 7 средняя величина аустенитного зерна монотонно возрастает причем тем больше чем выше была температура закалки; так в стали Р18 после закалки от 1270°С она возрастает на 1 балл:
Рисунок 4.4. Зависимость средней величины аустенитного зерна в стали от степени карбидной неоднородности: а - сталь Р18 закалка с 1270°С; б – сталь Р18 закалка с 1290°С; в – сталь Р9 закалка с 1230°С
а) а после закалки от 1290°С б) - на 15 балла. В стали Р9 имеющей меньшее количество избыточных карбидов с увеличением карбидной неоднородности от балла 2 до балла 5 средняя величина аустенитного зерна при закалке с 1230°С возрастает только на 07 балла рисунок 4.4; в) влияние карбидной неоднородности на рост аустенитного зерна можно объяснить тем что в участках обедненных карбидами рост зерна начинается при температурах на 10-15°С ниже чем в стали с мелкими и равномерно распределенными карбидами. Поэтому в стали с большой карбидной неоднородностью в зонах скопления карбидов и в промежутках между ними зерна аустенита имеют различный размер что учтено при вычислении их средних значений.
3 Влияние холодной пластической деформации на величину аустенитного зерна.
В процессе холодной прокатки или волочения применяемых при изготовлении быстрорежущей стали - серебрянки малых профилей происходит дополнительное (по отношению к горячекатаному металлу) размельчение избыточных карбидов что способствует получению более мелкого (примерно на 05-1 балл) зерна при последующей закалке стали. При этом чем меньше размер профиля стали а следовательно чем значительнее холодная пластическая деформация при
изготовлении стали-серебрянки тем меньше рост аустенитного зерна при нагреве под закалку; этим можно объяснить часто встречающиеся в практике случаи когда в малых профилях быстрорежущей стали образуется более мелкое зерно чем ожидается при выбранных режимах нагрева под закалку. Они показывают что с увеличением степени деформации от 5 до 15 30 и 50% наблюдается стабилизация размеров аустенитного зерна при повышении температуры закалки от 1210 до 1230°С. По данным в стали Р6М5 в результат гидроэкструзии происходит измельчение эвтектоидных и вторичных карбидов (с 8-10 до 6-8 мкм) и сталь даже после закалки от 1250°C становится нечувствительной к росту зерна и разнозернистости. Японский исследователь Киенаго Киенго нашел что с измельчением карбидов уменьшается размер аустенитного зерна в стали SKH57 (близкой по составу к нашей стали Р12МЗФ2К8) при температурах закалки 1180 1220 и 1240°С; по его данным чем меньше размер карбидных частиц в закаленной стали тем выше срок службы изготовленного из нее металле режущего инструмента при обработке сталей с повышенной твердостью.
На величину аустенитпого зерна в быстрорежущей стали с 6 12 и 18% W существенно влияет способ ее выплавки и последующей горячей механической обработки: чем равномернее распределение карбидов в стали тем менее интенсивно растет зерно и тем лучше размерная стабильность стали после отпуска. Содержание вольфрама оказывает большое влияние на рост аустенитного зерна быстрорежущей стали. Так в стали с 08%С 4%Сг и 16%V повышение содержания вольфрама от 37 до 173% приводит не только к увеличению количества карбидов в стали но и к повышению температуры их интенсивного растворения в аустените и к уменьшению величины зерна. Показано что во всех быстрорежущих сталях уменьшение содержания вольфрама с 18 до 6% (независимо от концентрации других легирующих элементов) приводит к понижению температуры закалки с 1270-1290 до 1200-1220°С и к сужению с 10-50 до 5-10°С интервала температур нагрева который может быть допущен при закалке на зерно аустенита.
Рисунок 4.5. Зависимость температуры закалки быстрорежущих сталей от содержания вольфрама: 13 – нижняя и верхняя границы области оптимальных температур; 2 – расчетная температура закалки
В случае закалки при температуре выше этого интервала интенсивно растет аустенитное зерно и резко падают механические свойства (sи и a) а при температуре ниже его оказывается недостаточной легированность твердого раствора снижаются вторичная твердость красностойкость и режущие свойства.
Опыт термической обработки инструментов показывает что при уменьшении содержания вольфрама в быстрорежущих сталях увеличивается поплавочный разброс в величине аустенитного зерна при закалке от некоторых оптимальных для каждой марки стали температур.
Рисунок 4.6. Влияние содержания вольфрама на плавочный разброс в величине аустенитного зерна в быстрорежущих сталях закаленных от оптимальных температур (сталь с 6% W закалка от 1215°С; сталь с 9% W закалка от 1235°С;
сталь с 18% W закалка от 1275°С): 13 верхняя и нижняя границы области фактических величин аустенитного зерна; 2-заданная величина аустенитного зерна.
Для быстрорежущих сталей с 12-18%W (P12 Р18) разброс в величине аустенптного зерна находится в допустимых пределах (заштрихованная область на рисунке) поэтому при закалке их не требуется корректировка температуры нагрева и все плавки каждой из этих сталей закаливаются в одинаковых условиях а температура нагрева изменяется в зависимости от марки стали вида и назначения инструмента. Для сталей с 9%W поплавочный разброс в величине аустенитного зерна после закалки от оптимальных температур несколько превышает допустимый а для сталей с 6%W он становится весьма большим. Так в результате исследования микроструктуры промышленных плавок стали Р6М5 закаленных одной и той же температуры 1220°С величина зерна изменялась в отдельных случаях от 12-13 до 7-8-го балла причем 62% всех плавок выходили за пределы допустимых 10-11 баллов.
Поэтому для получения заданной величины аустенитного зерна (10-11 баллов) необходимо для каждой плавки сталей с 6-9%W опытным путем подбирать температуру закалки которая в пределах каждой марки стали изменяется в широких пределах.
4. Влияние длительных выдержек на структуру закаленной стали.
В результате длительных выдержек в соляной ванне при температурах близких к точке плавления границы отдельных особенно крупных зерен аустенита приобретают иногда зигзагообразный или пилообразный вид. Интересна ориентация при этом избыточных карбидов относительно границ аустенитных зерен. Стабильные угловатые карбиды треугольной формы располагаются обычно в стыках трех соседних зерен причем вершины углов этих карбидов примыкают к границам аустенитных зерен.
Рисунок 4.7. Микроструктура стабильных карбидов в стали Р18 ориентированных вдоль границ аустенитных зерен: а) карбиды треугольной формы; б) карбиды четырехугольной формы.
В результате длительных выдержек при высоких температурах закалки эти карбиды значительно укрупняются но расположение их вершин относительно границ аустенитных зерен остается неизменным. Это означает по-видимому что стабильные карбиды укрупняются в результате миграции находящихся в твердом растворе атомов углерода и легирующих элементов вдоль границ зерен по направлению к месту стыка трех соседних зерен где они выделяются на поверхности находящихся там карбидов. Когда карбиды имеют четыре угла или более все вершины или часть их также примыкают к границам зерен являющихся таким образом как бы питательными магистралями при помощи которых происходит рост карбидов в процессе длительных выдержек при нагреве.
Если угловатые карбиды расположены на границе соединяющей два зерна то они примыкают к этой границе вершинами двух углов. К углам карбидов иногда примыкают следы полу исчезнувших границ аустенитных зерен; с той стороны карбида где границы зерен исчезли его углы округляются. Однако эти углы исчезают не сразу некоторое время они сохраняются указывая место где была граница двух соседних зерен.
Таким образом если мысленно провести прямую линию между карбидами обращенными друг к другу двумя соседними углами то эта линия пойдет приме-
рно по бывшей границе двух соседних аустенитных зерен; наконец если отдельные крупные карбиды расположены внутри сильно выросших крупных аустенитных зерен и границы этих зерен к ним не примыкают то эти карбиды имеют сглаженные углы или приобретают полностью округлую форму. Граница разделяющая два зерна аустенита существует по-видимому только до тех пор пока вдоль нее продолжают мигрировать атомы углерода и легирующих элементов что препятствует росту зерна. Когда этот процесс прекращается два соседних зерна начинают сливаться и граница их исчезает. Ввиду отсутствия питательной магистрали округляется угол карбида к которому примыкала ранее эта граница зерен однако карбид может продолжать расти за счет других примыкающих к нему и еще не исчезнувших в данный момент границ зерен. Когда исчезнут все границы зерен примыкающие к карбиду и он окажется внутри крупного зерна карбид приобретает полностью округлую форму. Так как все указанные процессы являются диффузионными и требуют для своего завершения достаточно длительного времени то образование укрупнение и последующее округление стабильных (угловатых) карбидов особенно хорошо заметны при длительных выдержках и высоких температурах закалки хотя аналогичные явления имеют место и при других видах длительного нагрева например при отжиге.
5 Влияние величины аустенитного зерна на структуру и свойства отпущенной стали.
На рисунке показана зависимость между величиной аустенитного зерна по пятибалльной шкале ВНИИ и строением мартенсита сталей Р18 и Р9 отпущенных 3 раза при 560°С по 1ч. При мелком зерне балла 12-10 отпущенные образцы имеют структуру мартенсита мелкого строения укрупнение аустенитного зерна до баллов 9-8 и 7-6 сопровождается непрерывным и закономерным возрастанием степени игольчатости мартенсита приобретающего все более грубое строение.
Рисунок 4.8. Зависимость механических свойств сталей Р9 (а) Р18 (б) от величины аустенитного зерна
Увеличение среднего размера аустенитного зерна приводит поэтому к значительному снижению предела прочности при кручении угла закручивания и ударной вязкости. При одной и той же величине зерна в стали Р9 эти свойства заметно выше чем в стали Р18. Это объясняется очевидно меньшим содержанием избыточных карбидов и более равномерным их распределением в стали Р9 чем в стали Р18 оказывающим большое влияние на механические свойства термически обработанной быстрорежущей стали. Приведенные данные могут быть использованы при решении вопроса о допустимой для каждого конкретного случая величине аустенитного зерна а следовательно и при выборе режима нагрева под закалку быстрорежущей стали.
6 Влияние выдержки при закалке на структуру и свойства инструментальных сталей
При окончательном нагреве инструментов под закалку общее время пребывания их в соляной ванне (или общее время нагрева) tобщ складывается из времени
сквозного нагрева по сечению tс.п и времени изотермической выдержки при температуре закалки tи.в
Методы экспериментального определения и расчета величины tс.п зависящей от химического состава стали формы и размеров инструмента и способа погружения их в соляную ванну.
Рассмотрим теперь роль методы экспериментального определения и расчета величины tи.в. Изотермическая выдержкаtи.в после прогрева инструментов практически не зависит от их формы и размеров; она определяется необходимостью достижения при растворении вторичных карбидов достаточно высокой степени насыщении твердого раствора углеродом и легирующими элементами и выравнивания состава образовавшегося аустенита но она не должна быть излишней чтобы избежать перегрева и сопутствующего ему резкого снижения прочности и вязкости стали.
Определение требуемого значения величины tи.в для инструментальных сталей представляет трудную задачу для решения которой прибегают обычно к изучению влияния общего времени окончательного нагрева tобщ на структурy физические и механические свойства стали как после закалки так и после отпуска а также на режущие свойства инструментов. При этом определяют положение так называемых характерных точек на кривых в которых или прекращается интенсивный прирост указанных свойств и сменяется их дальнейшим очень медленным увеличением или же достигаются их экстремальные значения. Вычитая из найденных таким образом оптимальных значений tобщ.
7 Закалка в воде и водных растворах солей и щелочей.
Из инструментальных сталей наименьшей устойчивостью аустенита в зоне перлитного превращения (а следовательно наименьшей критической скоростью закалки) обладают углеродистые стали поэтому в качестве охладителя при закалке инструментов из этих сталей в большинстве случаев применяют воду с темпе-
ратурой 18-25°С 5-10%-ные водные растворы солей (NaC применение последних позволяет в 15-2 раза повысить закаливающую способность (по сравнению с водой) что имеет большое значение для слабо прокаливающихся сталей.
8 Прерывистая закалка в двух средах
Большая скорость охлаждения водой и водными растворами солей и щелочей в интервале температур мартенситного превращения обуславливает высокие внутренние напряжения в инструментах что приводит к значительной деформации а иногда и к образованию трещин поэтому данные охлаждающие среды применяют только при закалке инструментов простой формы диаметром или толщиной более 8-10мм.
При закалке инструментов сложной формы применяют комбинированное охлаждение: в воде до температуры начала мартенситного превращения а затем в масле (желательно подогретом до 40-50°С или лучше в расплаве солей состава 50% KNO3 + 50% NaNO2 нагретом до 160-180°С; снижение скорости охлаждения в мартенситном интервале способствует уменьшению деформации и в значительной мере предотвращает образование трещин.
Масла обладают более низкой охлаждающей способностью чем вода особенно в интервале мартенситного превращения. При закалке инструментов в масле уменьшается деформация и опасность возникновения трещин. Этот способ закалки иногда используется для мелкоразмерных (диаметром до 4мм) инструментов (метчиков сверл разверток) из углеродистых сталей и некоторых инструментов из низколегированных сталей 9ХС ХВСГ. В промышленности применяются масла различного состава наиболее часто - индустриальные Н-20А (веретенное 3) и И-12А (веретенное 2). Охлаждение в масле можно производить в интервале от 18°С до температуры лежащей на40-50°С ниже его температуры вспышки. Наря-
ду с указанными преимуществами масла обладают рядом недостатков. От длительной работы (особенно при повышенной температуре) масло стареет и делается непригодным для дальнейшего употребления так как при закалке в нем на поверхности инструментов образуются мягкие пятна. Масло опасно в пожарном отношении: при закалке крупных инструментов в горячем масле или при большом числе инструментов одновременно находящихся в данной среде может произойти загорание. К недостаткам масла следует отнести также трудности связанные с отмывкой и обезжириванием поверхности закаленных инструментов нагревавшихся под закалку в расплавленных солях. Так как применение масла ухудшает санитарное состояние термических цехов то в последние годы его широко заменяют расплавами солей применяя ступенчатую закалку. При закалке инструментов из быстрорежущей стали в массовом производстве масло в качестве охлаждающей среды в настоящее время применяется лишь в следующих случаях: при закалке протяжек и других длинномерных инструментов которые подвергаются правке в горячем состоянии немедленно после извлечения их из масла при температуре около 300°С; при закалке отдельных видов крупногабаритных инструментов сложной формы которые во избежание трещин иногда закаливают в масле имеющем температуру 150°С и охлаждают вместе с ним со скоростью 20-40°Сч до 50-40°С а затем немедленно подвергают отпуску.
10 Закалка с охлаждением на воздухе
Охлаждение на воздухе инструментов из быстрорежущих и высокохромистых сталей обеспечивает получение необходимой твердости. Однако красностойкость инструментов из быстрорежущей стали в данном случае оказывается недостаточной вследствие уменьшения легированности твердого раствора. В связи с этим охлаждение на спокойном воздухе можно применять только для инструментов из быстрорежущей стали диаметром или толщиной не более 5мм.
11 Ступенчатая закалка заэвтектоидных инструментальных сталей.
Чтобы уменьшить скорость охлаждения в мартенситном интервале и резко снизить закалочную деформацию инструментов из углеродистых и низколегированных сталей применяют ступенчатую закалку с кратковременной выдержкой н горячей среде а затем на воздухе. Температуру «ступеньки» выбирают для этих сталей на 20-30°С выше мартенситной точки пользуясь С диаграммой. Время выдержки инструментов в горячей среде (длина ступеньки) должно быть меньше инкубационного периода при соответствующей температуре.
Практически при ступенчатой закалке инструментов из сталей 9ХС ХВСГ и ХВГ температуру охлаждающей среды поддерживают на уровне 160-220°С а время выдержки при этой температуре выбирают равным времени окончательного нагрева под закалку. В частности этот способ закалки широко применяется для круглых плашек и некоторых видов разверток.
В качестве охлаждающей среды при ступенчатой закалке указанных сталей могут быть использованы смеси солей и щелочей. Из них особенно широко применяются при обычной ступенчатой закалке смесь содержащая 50%KNO3 + +50%NaNO2 и при так называемой светлой закалке смесь содержащая 20%NaOH+80%КОН с добавкой 6%Н2О; использование последней для охлаждения после нагрева в среде 50%КСl + 50%NaCl обеспечивает получение достаточно светлой поверхности закаливаемых инструментов. Охлаждающая способность расплавленных солей при 200°С примерно равна охлаждающей способности масла при 20°С. Однако следует иметь в виду что достаточно высокая в начальный период работы охлаждающая способность свежих смесей азотно- и азотистокислых солей с течением времени постепенно понижается что обусловлено испарением кристаллизационной воды и разложением этих солей при внесении в них нагретых до 800-900°С инструментов. В связи с этим для поддержания высоко охлаждающей способности солей применяемых для охлаждения при ступенчатой закалке инструментов из углеродистых и низколегированных сталей эти смеси
периодически полностью или частично заменяют. К серьезным недостаткам расплавов щелочей обусловленным теми же причинами помимо понижения их охлаждающей способности относится заметное снижение жидкотекучесть. Последнее вызывается растворением в щелочи углекислоты из окружающей атмосферы и загрязнением ее окислами металлов и хлоридами заносимыми из соляных ванн нагрева.
Жидкотекучесть щелочи может быть в какой то мере восстановлена добавлением воды систематическим удалением осадка и введением свежих порций щелочи.
Недостатком щелочи является также ее раздражающее действие на кожу слизистые оболочки и глаза работающих в связи с чем применение этого вида закалочной среды (можно только при наличии в термическом цехе достаточно мощной приточно-вытяжной вентиляции.
12 Ступенчатая закалка быстрорежущих и высоко хромистых сталей.
При обычной ступенчатой закалке инструменты из этих сталей охлаждаются в жидкой среде с выдержкой в зоне А (кривая 1) при температуре 400-550°С отвечающей области наибольшей устойчивости переохлажденного аустенита; продолжительность выдержки при этой температуре выбирают равной времени окончательного нагрева а дальнейшее охлаждение производят на воздухе. При охлаждении в этих условиях удается предупредить выделение дисперсных карбидов из аустенита и их последующую коагуляцию и тем самым избежать снижения теплостойкости и режущих свойств. В качестве охлаждающей среды при данном способе закалки обычно используют калиевую селитру или ее смеси с едким натром. Особенно широкое применение для этой цели получила смесь 70%KNO3 + +30%NaOH. По имеющимся данным введение едкого натра оказывает положительное влияние на свойства селитры несколько снижая ее воздействие на металл и препятствуя ее загустеванию при эксплуатации. Однако селитра и в этом случае продолжает оставаться взрыво- и пожароопасной; она активно взаимодействует с
нагретым металлом и вызывает окисление а иногда и разъедание поверхности обрабатываемых инструментов что приводит к браку.
Рисунок 4.9. Схема способов ступенчатой закалки быстрорежущей стали (tk-температура окончательного нагрева): 1-обычная ступенчатая закалка; 2-высокоступенчатая закалка
Применяемые иногда в качестве охлаждающей среды смеси солей типа Б30Н20Ц50 содержащие хлористый кальций обладают повышенной гигроскопичностью неудобны в хранении и могут вызывать коррозию закаливаемых изделий. Использование других более тугоплавких смесей солей не имеющих указанных недостатков ограничено обязательным требованием применения их при температурах не выше 550°С. Вместе с тем хотя обычная ступенчатая закалка имеет несомненные преимущества перед закалкой в масле так как значительно снижает внутренние напряжения и способствует уменьшению брака по трещинам и деформациям она далеко не полностью и недостаточно решает эту задачу особенно в случае закалки прецизионных и длинномерных инструментов с не шлифуемым профилем и др.
В качестве другого вида ступенчатой закалки рекомендуется закалка с охлаждением в жидкой среде состава 50%KNO3 + 50%NaNO2 с длительной выдерж-
кой при 250-220°С что уменьшает деформацию инструментов в частности сверл. В целях устранения перечисленных недостатков был разработан способ так называемой высокоступенчатой закалки инструментов из быстрорежущих и высокохромистых инструментальных сталей который может быть распространен на некоторые другие стали имеющие повышенную устойчивость переохлажденного аустенита. Высокоступенчатая закалка принципиально отличается от обычной ступенчатой закалки тем что охлаждение инструментов из быстрорежущей и других высоколегированных сталей производится в более высоко расположенной и зоне Б охватывающей интервал температур 600-675°С (кривая 2). Выдержка в данной области во-первых должна быть достаточной чтобы охладить нагретые под закалку инструменты из указанных сталей до температуры среды. Во-вторых учитывая что на диаграмме изотермического превращения переохлажденного аустенита область Б ограничена справа кривой начала перлитного распада необходимо чтобы выбираемая для практических целей выдержка в этой области не приводила еще к выделению из аустенита и последующей коагуляции избыточных карбидов М6С.
В исследованиях было изучено влияния высокоступенчатой закалки на структуру и свойства сталей Р18 Р6М5 Р6М5К5 Р12 Р6МЗ Р12МЗФ2К8 Р8МЗК6С и Р9М4К8 после закалки и отпуска. Данные о структуре физических и механических свойствах и теплостойкости полученные при широком изменении температуры охлаждающей среды и выдержки в ней образцов в процессе выполнения высокоступенчатой закалки показывают что допустимая выдержка инструментов в охлаждающей среде при 600-650°С составляет 60 мин при 675°С-30 мин.
Рисунок 4.10. Влияние условий охлаждения при закалке на количество остаточного аустенита механические и физические свойства стали Р18. (цифры у кривых обозначают выдержку в охлаждающей среде): а) закалка от 1280°С; б) закалка от 1280°С + трехкратный отпуск при 560°С по 1ч
Это вполне достаточно для практического применения данного способа закалки так как расчетная выдержка при закалке любых инструментов а следовательно и выдержка их в охлаждающей среде не превышает 15 мин.
Помимо металловедческих исследований были проведены стой костные испытания инструментов из сталей Р18 Р12 Р6МЗ Р6М5 Р6М5К5 и Р9М4К8 подвергнутых высокоступенчатой закалке с охлаждением в средах с температурой 600-675°С и для сравнения с температурой 400-550°С и выдержкой равной времени нагрева. Стойкостные испытания проводились на резцах резцовых пластинках методом точения и торцового фрезерования спиральных сверлах с цилиндрическим и коническим хвостовиком концевых фрезах и метчиках.
Результаты стойкостных испытаний выполненных на различных инструментах в лабораторных и производственных условиях подтвердили выводы полученные при металловедческих исследованиях о возможности и целесообразности повышения температуры ступени охлаждения при закалке с 400-550 до 600-675°С при условии что выдержки при этих температурах не превышают указанные выше.
В работе было установлено что для стали Р6М5 во избежание потери ею твердости и теплостойкости возможность применения высокоступенчатой закалки ограничена определенными размерами образцов и инструментов. Предельным размером для сплошных цилиндров или таких видов концевого инструмента как протяжки развертки и др. является диаметр 65мм. Для концевых инструментов имеющих более развитую поверхность максимально допустимый диаметр позволяющий применять высокоступенчатую закалку будет больше чем для сплошного цилиндра и может определяться с помощью коэффициента изрезанности Ки конкретного инструмента.
Рисунок 4.11. Влияние условий охлаждения при закалке на твердость быстрорежущих сталей различного состава после отпуска: а-Р12; б-Р6М3; в-Р9Ф5; г-Р14Ф4; д-Р9К10; е-Р18К5Ф2
Рисунок 4.12. Влияние условий охлаждения при закалке на количество остаточного аустенита и удельное электросопротивление быстрорежущих сталей различного состава: а-Р12; б-Р6М5; в-Р9Ф5
Рисунок 4.13. Влияние условий охлаждения при закалке на удельное электросопротивление быстрорежущих сталей различного состава после отпуска:
а-Р12; б-Р6М5; в-Р9Ф5
Рисунок 4.14. Влияние условий охлаждения при закалке на прочность быстрорежущих сталей различного состава: а-Р12; б-Р6М5; в-Р9Ф5
Рисунок 4.15. Влияние условий охлаждения при закалке на теплостойкость быстрорежущих сталей различного состава: а-Р12; б-Р6М3; в-Р9Ф5; г-Р14Ф4; д-Р9К10; е-Р18К5Ф2
Для насадных инструментов из этой стали имеющих сравнительно небольшую толщину стенок это ограничение практически не имеет места. В работе было также показано что высокоступенчатую закалку можно успешно применять и для высокохромистых инструментальных сталей Х12М Х6ВФ 6Х6ВЗСМФ и др. Однако учитывая значительно меньшую устойчивость переохлажденного аустенита в этих сталях по сравнению с быстрорежущими сталями время выдержки
инструментов из этих сталей в жидкой среде при 600-650°С должно составлять от 14 до 12 времени окончательного нагрева.
Применение высокоступенчатой закалки по указанным режимам при термической обработке резьбонакатного инструмента из высокохромистых сталей позволяет значительно уменьшить изменение диаметра его посадочного отверстия шага резьбы и тем самым снизить припуски на шлифование.
13 Преимущества высокоступенчатой закалки.
Высокоступепчатая закалка с охлаждением при 600-675°С имеет следующие существенные преимущества перед закалкой с охлаждением при 400-550°С:
а) вследствие уменьшения разности в температурах нагрева и охлаждения снижаются термические напряжения и благодаря этому резко уменьшаются брак по закалочным трещинам деформация изделий в том числе изменение размеров посадочных отверстий у червячных резьбовых и других насадных фрез;
б) вследствие повышения температуры ступени охлаждения 400-550 до 600-675°С становится возможной замена калиевой селитры более тугоплавкими но нейтральными относительно металла хлористыми солями что позволяет полностью исключить разъедание поверхности закаливаемых инструментов и облегчает процесс их последующей очистки от солей;
в) позволяет отказаться от охлаждающих ванн содержащих едкие щелочи в результате чего значительно улучшаются условия труда;
г) несколько повышается абсолютная величина механических характеристик быстрорежущих сталей (ударная вязкость предел прочности при изгибе) при сохранении высокой легированное твердого раствора и высоких значений теплостойкости;
д) в некоторых случаях уменьшается число отпусков например для сталей Р6М5 и Р6М5К5 с 3 до 2 без ухудшения механических и режущих свойств инструментов.
14 Некоторые особенности выбора оборудования и приспособлений для высокоступенчатой закалки.
Для выполнения охлаждения в узком интервале температур 600-675°С должно применяться оборудование которое позволяет быстро расплавлять тугоплавкие смеси хлористых солей; имеет достаточно большой объем рабочего пространства во избежание перегрева охлаждающей среды выше 675°С вследствие избытка теплоты вносимой в ванну нагретыми инструментами; оснащено аппаратурой и приборами для автоматического регулирования и записи температуры охлаждающей среды в пределах ±5°С вблизи верхней границы допустимого интервала температур.
В условиях единичного или мелкосерийного производства для указанной цели может быть использовано оборудование любого типа удовлетворяющее указанным требования в условиях массового и крупносерийного производства для охлаждения при высокоступенчатой закалке обычно применяют электродные соляные ванны достаточно большой мощности (60-140кВт). Конструкция приспособлений используемых при высокоступенчатой закалке должна обеспечивать неплотную загрузку инструментов и свободное омывание его поверхности расплавами солей. Это создает условия для быстрого и равномерного нагрева и охлаждения до температур 600-675°С с целью получения веских и стабильных свойств обрабатываемого инструмента.
15 Закалка концевых инструментов из быстрорежущей стали совмещенная с механизированной правкой
Сверла протяжки и многие другие концевые инструменты сложной конфигурации еще во время их механической обработки приобретают иногда значительную кривизну.
В процессе закалки под влиянием возникающих при нагреве и охлаждении структурных напряжений вызванных различием в удельных объемах перлита аустенита и мартенсита и термических напряжений обусловленных большой ра-
зницей в температуре нагретых инструментов и охлаждающей среды деформация этих инструментов проявляющаяся главным образом в значительном короблении резко возрастает. Для устранения коробления закаленных инструментов прибегают к тому или иному способу правки которую выполняют в основном после закалки реже после отпуска.
Ручная правка закаленных инструментов избыстрорежущей стали осуществляемая в холодном состоянии малоэффективна так как выпрямление их достигается вследствие создания равномерных напряжений в поверхностных слоях при снятии которых во время шлифования или в результате старения инструменты могут снова искривляться. Применение ручной правки в горячем состоянии - при подогреве инструментов газовой горелкой не выше 600°С - существенно уменьшает данные дефект но этот вид правки является весьма трудоемкой операцией которая к тому же не всегда полностью достигает указанной цели. В связи с этим в инструментальной промышленности в последние годы широко применяется прогрессивный метод механизированной правки непосредственно в процессе закалки. В основу метода положено следующее теоретическое положение: так как деформация инструментов в процессе закалки является следствием структурных и термических напряжений возникающих в процессе нагрева и охлаждения необходимо чтобы в конечный период процесса когда в стали протекает мартенситное превращение эти инструменты находились в зажатом состоянии и оставались бы в таком положении до полного охлаждения. Это позволяет не только устранить имевшуюся в исходном состоянии кривизну но и предупреждает закалочную деформацию.
В связи с этим создан и в последние годы довольно широко применяется в инструментальной промышленности прогрессивный метод механизированной правки некоторых концевых инструментов из быстрорежущей стали в частности сверл с цилиндрическим и коническим хвостовиком и протяжек непосредственно в процессе выполнения обычной ступенчатой закалки. После нагрева под закалку до общепринятых температур сверла или протяжки переносятся в жидкую
среду с температурой 400-450 или 300°С где выдерживаются до тех пор пока не примут температуру данной среды а затем для последующего охлаждения и правки поступают в специальную закалочно-правильную установку; здесь они помещаются между валками машины один из которых подпружинен благодаря чему сверло или протяжка зажаты. Из-за сложной формы эти инструменты должны иметь контакт с правильным устройством по всей наружной поверхности; это достигается вращением их в процессе правки с помощью специального механизма. Во время нахождения сверл или протяжек в машине в зону правки подается охлаждающая жидкость; для сверл диаметром 3-8мм с этой целью используется индустриальное масло например И-20А или водный нитритносодовый раствор содержащий 36%NaNO2 + 09%Na2CO3 обеспечивающий интенсивное охлаждение без появления коррозии; для сверл диаметром 10-20мм в качестве охлаждающей жидкости используется индустриальное масло например И-20А. Поданным температура сверл в начале правки должна быть не менее 200-250°С (во избежание сколов по ленточкам); правка сверл должна производиться до тех пор пока их температура ее достигнет 20-30°С; усилие правки должно составлять 300-800Н; частота вращения сверл должна быть не менее 96-128с-1. Так как сверла и протяжки находятся в зажатом состоянии в течение всего времени прохождения интервала температур мартенситного превращения то при механизированной правке указанным способом практически полностью устраняется закалочная деформация; после отпуска она лишь незначительно возрастает; инструмент выправленный в этих установках при длительном хранении не искривляется.
В охлаждающих ваннах используемых при 400-550°С обычно применяется калиевая селитра при 300°С - смесь солей С55Т45 состава 55%KNO3 + +45%NaNO2 обладающая хорошей жидкотекучестью; для ускорения удаления соли валкам сообщается различная скорость вращения.
16 Закалка крепежной части инструментов
У цельных и сварных инструментов с достаточно длинным хвостовиком закаливают раздельно их рабочую и крепежную части - хвостовики лапки и квадра
ты. У цельных инструментов из углеродистых низколегированных и быстрорежущих сталей закалка хвостовиков может производиться как и после так и до отпуска. У сварных инструментов имеющих рабочую часть из быстрорежущей стали и хвостовую часть из стали 45 закалку квадратов и лапок хвостовика в большинстве случаев производят после отпуска. Это объясняется тем что при температуре отпуска 560-570°С твердость закаленной стали 45 становится меньше допустимых значений НRC30-50 лишь для мелкого инструмента возможен обратный порядок операции (например для сверл с конусом Морзе № 1 имеющих толщину лапки 52мм). При закалке крепежной части инструмента применяются два принципиально различных вида нагрева: нагрев в расплаве солей при 780-820°С для стали У12 при 860-880°С для стали 9ХС и при 830-860°С для стали 45 или нагрев токами высокой частоты.
При закалке хвостовики из низколегированных сталей охлаждают обычно в расплавах солей или щелочей при 160180°С реже в масле а хвостовики из стали У12А и 45 повергаются прерывистому охлаждению в воде с само отпуском. У цельных инструментов небольшой длины рабочая и хвостовая части чаще закаливаются вместе после чего хвостовая часть подвергается отпуску путем нагрева в жидкой среде. В условиях закалки на автоматизированном оборудовании где глубина погружения инструмента в солевой расплав строго ограничена иногда закалку хвостовика производят перед закалкой рабочей части. Изготовление хвостовиков сварных инструментов из новых конструкционных сталей типа 27Х1МФ1Б и 30Х1МФ1Б дает возможность производить одновременную закалку рабочей и хвостовой частей этих инструментов от обычных для быстрорежущих сталей температур 1200-1280°С без существенного перегрева хвостовика и позволяет после двух трехкратного отпуска при 560°С или последующего цианирования получить требуемую для него твердость HRC 40-45.
Это означает также что инструменты с хвостовиками из стали 27Х1МФ1Б при азотировании в жидких средах можно полностью погружать в солевой расплав не опасаясь падения их твердости ниже указанного уровня. В тех же целях
для хвостовиков сварных инструментов может быть использована значительно менее легированная конструкционная сталь 50ХФА если несколько изменить условия закалки этих инструментов. Установлено что если при закалке от 1220°С сварных заготовок с хвостовиком из стали 50ХФА температуру ступени охлаждения понизить с обычной для быстрорежущей стали температуры 400-650°С до 160-170°С то твердость хвостовой части из стали 50ХФА в закаленном состоянии повысится с обычной HRC30-32 до HRC52-55 а после двух трехкратного отпуска при 560°С с НRC 30-32 до НRC40.
Естественно что степень перегрева стали 50ХФЛ при закалке по режиму быстрорежущей стали будет выше чем стали 27Х1МФ1Б что приведет к некоторому снижению механических свойств хвостовиков. Однако для инструментов у которых это снижение прочности хвостовиков несущественно использование стали 50ХФА на хвостовиках сварных инструментов при условии закалки их с охлаждением в среде с температурой 160-70°С обеспечивающее сохранение высокой твердости HRC40 после отпуска будет не только допустимым но и целесообразным учитывая что эта сталь является сравнительно дешевой и широко применяется в промышленности.
17 Закалка корпусов сборного инструмента
Корпуса сборных фрез и разверток имеют обычно сложную конфигурацию повышающую склонность к образованию закалочных трещин и значительной деформации при закалке. В связи с этим для изготовления их обычно используют к конструкционные легированные стали например стали 40Х 50ХФ и др которые закаливают в соляных ваннах с нагревом до 830-850°С с выдержками и охлаждением в таких мягких средах как масло или чаще расплавы солей или щелочей с температурой 160-180°С. Наличие хрома в этих сталях дает возможность получать в этих условиях твердость HRC45-55 что позволяет в результате последующего отпуска при 425-525°С с выдержкой 1-15ч достичь заданной твердости HRC30-45.

Технологическая часть_1_2.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту на тему:
Проект участка термической обработки лезвийных режущих инструментов в
условиях ХК “Лугансктепловоз”:
Студентка группы ММз-921Ткаченко О.В.
Руководитель проектаМогильная Е.П.
По промышленной экологииЧерных В.И.
По охране трудаГедрович А.И.
По гражданской оборонеРевенко Ю.П.
По экономикеДубасов В.М.
Заведующая кафедройРябичева Л.А.
СХДНОУКРАНСЬКИЙ НАЦОНАЛЬНИЙ УНВЕРСИТЕТ
Факультет Механічний
Кафедра “Прикладного матеріалознавства”
Спеціальність 7.090101 Прикладне матеріалознавство
Зав. кафедри “Прикладне матеріалознавство”
ЗАВДАННЯ НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ
СтуденткаТкаченко Ольга Валеріївна
Тема проекту: Проект дільниці термічної обробки лезових різальних інструментів в умовах ХК “Лугансктепловоз”: різець токарний Н х в = 25 х 20 мм комплект мітчиків машинних М52 фреза дискова 200 х 10 мм.
Спец. завдання: Дослідження причин виникнення браку при термічній обробці лезових різальних інструментів та методи його усунення.
Затверджена наказом по університету “ ..” 2004 р. № .
Термін здачі студентом закінченого проекту 30 травня 2004 року
Початкові дані до проекту: Звіт по переддипломній практиці креслення різця токарного Н х в = 25 х 20 мм мітчика машиного М52 фрези дискової
Зміст розрахунково-пояснювальної записки (основні питання): Вступ. 1.Технологічна частина. 2.Організаційно-технічна частина. 3.Теплотехнічна частина. 4.Спеціальна частина. 5.Промислова екологія. 6. Охорона праці. 7.Цивільна оборона. 8.Економічна частина. Заключення.
Перелік графічного матеріалу (із зазначенням обовязкових креслень):
Графіки режимів термічної обробки та креслення інструментів - 3 л. 2. Креслення основного обладнання - 3 л.
Креслення допоміжного обладнання - 2 л.
План і розріз ділянки - 1 л.
Результати особистих досліджень (таблиці мікроструктури графіки)-1 л.
Техніко-економічні показники ділянки - 1 л.
Консультанти по проекту:
Технологічна частина
Організаційно-технічна частина
Теплотехнічна частина
Календарний план виконання проекту
Вступ. 1. Технологічна частина
Оформлення пояснювальної записки
Подання проекту для огляду на кафедрі
Студентка-дипломницяО.В. Ткаченко
Керівник проектуО.П.Могильна
Дата видачі завдання22 березня 200 р.
Термической обработкой называют процесс обработки изделий из металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. На металлургических и машиностроительных заводах термическая обработка является одним из важнейших звеньев технологического процесса производства инструментов. Термообработку применяют как промежуточную операцию для улучшения технологических свойств и как окончательную операция для применения металлу или сплаву такого комплекса механических физических и химических свойств который обеспечивает необходимые эксплутационные характеристики инструменту.
Значительный рост в производительности труда в машиностроении требует резкого повышения стойкости инструментов которая в весьма значительной мере определяется условиями и режимами их термической обработки.
В основном все изготовляемые промышленностью инструменты подвергаются термической обработке с нагревом и охлаждением в соляных ваннах печах. Поэтому нагревательные и охладительные устройства составляют основное оборудование термических цехов.
Применение автоматизированных печей поточных линий и агрегатов позволяет повышать эффективность производства: увеличить производительность труда и оборудование; достичь стабильности и точности выполнения технологических процессов; сократить количество рабочих и необходимой площади; упростить планирование производства.
При проектировании оборудования термических цехов основное внимание уделено повышению качества выпускаемой продукции и ускорению цикла термической обработки.
Непрерывное совершенствование технологических процессов оборудования и внедрения наиболее прогрессивных методов производства – характерные черты современной промышленности.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Производственная программа термического участка.
Годовая программа термического участка режущего инструмента разделена на три группы:
) фреза червячная подвергается изотермическому отжигу трехступенчатой закалке и трехступенчатому отпуску.
) сверло подвергается отжигу трехступенчатой закалке трехступенчатому отпуску – режущая часть закалке и отпуску хвостовик.
) метчик подвергается режимам термической обработки аналогичным для сверла.
Таблица 1.1 - Производственная программа
Отжиг трехступенчатая закалка трехступенчатый отпуск
Отжиг для режущей части – трехступенчатая закалка трехступенчатый отпуск для хвостовика закалка и отпуск
2 Анализ условий работы режущего инструмента
2.1 Фрезы червячные – лезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания инструмента без возможности изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи направление которого не совпадает с осью вращения.
Кинематика процесса фрезирования характеризуется вращением фрезы вокруг своей оси и движением подачи заготовки или фрезы которое может быть прямолинейным вращательным или винтовым.
Фрезирование является одним из наиболее распространенных методов обработки. Из общего парка металлообрабатывающего оборудования в машиностроении.
2.2 Сверла – осевой режущий инструмент для обработки отверстий в плотном материале и увеличения диаметра имеющегося отверстия. Сверла являются одним из самых распространенных видов инструментов. В промышленности применяют сверла: спиральные перовые одностороннего резания эжекторные кольцевого сверления а также спиральные комбинированные. Сверла изготавливают из легированной стали 9ХС быстрорежущей стали Р6М5 и др. и оснащение твердым сплавом ВК6 ВК6-М ВК8 ВК10-М и др.
2.3 Метчики предназначены для образования резьбы в отверстиях. Режущая часть предназначена для срезания слоев металла по всему контуру профиля резьбы. Калибрующая часть – для окончательного формирования профиля направления и подачи метчика под действием сил самозатягивания и является запасом на переточку при заточке метчика по наружной поверхности режущей части. Хвостовик предназначен для передачи крутящего момента от шпинделя станка.
В процессе резания режущая (рабочая) часть инструмента внедряется в обрабатываемый материал и отрывает частицы металла (в виде стружки). При этом режущий инструмент испытывает очень высокие контактные напряжения и давле-
ния на рабочую кромку. Рабочая кромка находится условиях близких к неравномерному всестороннему сжатию и приводящих металл в более пластичное состояние вследствие воздействия доли касательных напряжений. При очень больших напряжениях может наблюдаться деформирование и пластическое течение тонкого поверхностного слоя.
Режущие инструменты подвергаются воздействию повышенных напряжений чаще всего изгиба и кручения. Максимально изгибающий и крутящий момент возникает в участках несколько удаленных от контактирующей поверхности. В инструментах могут возникать рассеивающие напряжения.
Работа этих инструментов связана с ударными нагрузками или вибрациями не устраняемыми полностью в системе станок – обрабатываемая деталь – инструмент или создаваемыми условиями резания при наиболее многих лезвийных инструментов. Поэтому инструмент должен обладать высокой твердостью рабочей части режущего инструмента превышающий твердость детали. Кроме того инструмент должен быть вязким. При низкой вязкости образуется трещины происходит выкрашивание и поломка инструмента.
В процессе работы происходит непрерывное трение – износ поверхности режущей кромки инструмента. Поэтому эти инструменты должны обладать высокой износостойкостью.
При обработке с большими скоростями резания и при снятии стружки большого сечения режущий инструмент находится в тяжелых условиях работы режущая кромка инструмента нагревается до высоких температур что приводит к снижению твердости. Поэтому фрезы сверла и метчики должны обладать теплостойкостью т.е. режущая кромка должна сохранять высокую твердость при нагреве до высокой температуры.
Режущие свойства инструмента ухудшаются под действием адгезии вызывающей сваривание обрабатываемого материала с рабочей поверхностью инструмента ускоренное выкрашивание и окисление поверхности; диффузии абразивно-механического изнашивания режущий кромки и поверхности инструмента был прочный.
Также материал режущего инструмента должен отвечать и технологическим свойствам которые характеризуют поведение стали при изготовлении инструмента и его термической обработки стали для режущего инструмента должны обладать высокой закаливаемостью прокаливаемостью устойчивостью к деформации при термической обработке стойкостью против закалочных трещин стойкостью против окисления и обезуглероживания не должен быть загрязнены не металлическими включениями снижающими качество инструмента.
Быстрорежущая сталь имеет широкое распространение и применяется для изготовления разнообразного сложного фасонного режущего инструмента. Обладая свойством красностойкости быстрорежущая сталь применяется для режущего инструмента работающего в тяжелых условиях резания.
Быстрорежущая сталь предназначенная для изготовления режущего инструмента должна по своим свойствам превосходить тот материал который она будет обрабатывать. Качество работы сверл фрез и протяжек зависит от качества быстрорежущей стали тщательности и правильности изготовления режущего инструмента и от правильности его термической обработки.
Сталь Р12Ф3 является вольфрамованадиевой быстрорежущей сталью и имеет следующий химический состав:
Химический состав стали Р12Ф3 [ГОСТ 19265-73]
Такая сталь имеет высокие режущие свойства. Большая прочность стали Р12Ф3 связана с тем что в ней меньше вольфрама и хрома при более низком содержании углерода и ванадия чем в сталях Р9Ф5 и Р14Ф4. Такая сталь пригодна для резания прочностных конструкционных сталей. Сталь Р12Ф3 имеет высокую теплостойкость и катается шлифуется и сваривается контактным способом чем стали Р14Ф4 и Р9Ф5. Она превосходит их в прочности и вязкости.
Механический состав стали Р12Ф3 [ГОСТ 19265-73]
Данные свойства стали Р12Ф3 удовлетворяют требованиям для изготовления фрезы червячной.
Вольфрамованадиевые стали обладают хорошей прокаливаемостью и закалевоемостью поскольку молибден повышает устойчивость аустенита в перлитной области. Эти стали имеют высокую теплостойкость. Режущие свойства стали Р6М5 и Р5М3 по сравнению с вольфрамовыми сталями выше на 50-70% по стойкости при резании с уменьшенной скоростью и большими подачами и практически одинаковы при резании с повышенной скоростью и меньшими подачами. Это особенно относится к стали Р6М5.
Химический состав сталей Р6М5 и Р5М3 [ГОСТ 19265-73]
Вольфрамомолибденовые стали целесообразно применять для инструментов от которых требуются повышенная прочность и вязкость. Поэтому сталь Р6М5 а для изготовления режущей части сверла немного уступающая по твердости стали Р6М5 .
Механический состав стали Р6М5 Р6М3 [ГОСТ 19265-73]
Хвостовая часть этих инструментов будет изготавливаться из конструкционной стали 40Х. Хром в качестве легирующего компонента получил наибольшее распространение т.к. способствует увеличению прочности стали и относительно дешев. Он придаст хвостовику хорошую сопротивляемость износу.
Химический состав стали 40Х [ГОСТ 4543-71]
Механические свойства стали 40Х [ГОСТ 4543-71]
4 Разработка маршрутной технологии режущего инструмента
4.1 Разработка маршрутной технологии изготовления червячной фрезы из стали Р12Ф3
4.2 Разработка маршрутной технологии изготовления сверла из стали Р6М3
4.3 Разработка маршрутной технологии изготовления режущего инструмента метчик из стали Р6М5
5 Разработка технологического процесса термической обработки режущего инструмента
5.1 Технологический процесс предварительной термической обработки.
Предварительная термическая обработка режущих инструментов (червячная фреза сверло протяжка) производиться в камерной электропечи типа СНО8.16.510. Они имеют ленточные нагревательные элементы расположенные зигзагами в два ряда по боковым стенкам на поду печи и на своде. Подовые нагревательные элементы размещены на специальных алундовых гребенках и защищены массивной металлической жаростойкой плиткой с боковыми ребрами или карборундовой пленкой. Концы нагревателей выведены на заднюю стенку и защищены кожухом. У заслонки печи имеется трубка с рядом отверстий для подвода защитного газа.
) уменьшить карбидную неоднородность литой и катаной стали;
) понизить твердость и обеспечить таким образом возможность обработки резанием;
) подготовить структуру для закалки и предупредить нафталиновый излом.
Рисунок 1.1 Режим предварительной термообработки (изотермический отжиг) фрезы червячной из стали Р12Ф3
Для изотермического отжига сталь нагревают до температуры Аст+20-30°С и после выдержки быстро охлаждают до температуры немного ниже критической точки Ас1»700°С.
При этой температуре сталь выдерживается до полного распада аустенита и затем охлаждение на воздухе. Преимуществом изотермического отжига по сравнению с обычным является значительное сокращение времени отжига и получение более однородной структуры. Температура изотермической выдержки оказывает влияние на получающуюся структуру и свойства. С понижением температуры изотермической выдержки т.е. с увеличением степени переохлаждения аустенита зерна цементита измельчаются и получается мелкозернистый перлит.
В процессе отжига стали 40Х повышается ее прочность и твердость сопротивление хрупкому разрушению снижается порог хладноломкости.
Отжиг обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получении более чистой поверхности а по сравнению с отжигом она является более экономичной операцией т.к. не требует охлаждения вместе с печью [7 8].
Рисунок 1.2 – Изменение размера зерна при фазовой перекристаллизации доэвтектоидной стали 45
Отжиг осуществляется в электрической печи типа СНО 8.16.510 она по своей производительности обеспечивает выполнение производственной программы и необходимый температурный интервал режима термообработки.
) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров фрезы червячной.
- нагрев инструмента в электрической газовой печи типа СНО8.16.510 до температуры 860-900°С±10°С. Продолжительность нагрева 20-25мин. Выдержка при температуре нагрева 20-30мин
- инструмент переносят в другую печь типа СНО8.16.510 имеющую температуру 700-730°С
- выдержка изделия 20мин с последующим охлаждением в печи до 600°С
- охлаждение на воздухе до температуры участка
- контроль твердости 10% заготовок от партии по методу Бринелля
- контроль режима термообработки.
) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для сверла.
- нагрев производится в электрической камерной печи типа СНО8.16.510 до температуры 870-910°С±10°С. Продолжительность нагрева »5мин. Выдержка при температуре нагрева 10мин.
- инструмент переносят в аналогичную печь имеющую температуру
- выдержка изделия 10мин и последующее охлаждение с печью до 600°С
- контроль твердости по методу Бринелля
) Предварительная термическая обработка и назначение технологических параметров для метчика.
- нагрев инструмента в камерной печи типа СНО8.16.510 до температуры 900°С±10°С. Продолжительность нагрева 8-9мин. Выдержка при данной темпера-
туре нагрева составляет 18-20мин.
- инструмент переносят в печь типа СНО8.16.510 нагретую до температуры
- выдержка изделия 20мин и последующее охлаждение с печью до 600°С
5.2 Технологический процесс окончательной термической обработки
Окончательная термическая обработка режущих инструментов заключается в трехступенчатой закалке и трехступенчатом отпуске.
5.2.1 Процесс закалки состоит в медленном нагреве инструмента для предохранения от возникновения значительных внутренних напряжений делается два подогрева. Первый производится в нагревательном колодце до температуры 500°С и второй – в соляной ванне до температуры 850°С.
При подогреве до 800-850°С из исходной структуры перлит + карбиды образуется структура аустенит + карбиды. Но аустенит при данной температуре малолегированный т.к. основная масса карбидов находится вне твердого раствора. Для увеличения легированности аустенита производится окончательный нагрев до высокой температуры (закалки). Закалка производится в высокотемпературной соляной ванне до 1300°С. Необходимость быстрого нагрева связана со способностью быстрорежущей стали легко окислятся при высоких температурах. Структура при 1000-1300°С аустенит + карбиды т.е. такая же как и при 850°С но в связи с тем что при нагреве в данном температурном интервале происходит растворение карбидов аустенит при 1300°С получается значительно более легированным.
Полного растворения карбидов при нагреве до максимальной температуры не происходит и крупные первичные карбиды остаются вне раствора. Выдержку при высокой температуре делают очень незначительную только такую которая необходима для прогрева рабочего объема инструмента.
Охлаждение нагретой быстрорежущей стали производиться в масляном закалочном баке. Охлаждение в масле делает инструмент более стойким в работе.
При охлаждении (закалке) происходит распад аустенита с образованием мартенсита. Но не весь аустенит распадается а часть его (25-30%) сохраняется в виде остаточного аустенита. Поэтому структура после закалки представляет собой мартенсит закалки + карбиды + остаточный аустенит. Образующийся мартенсит настолько мелко игольчатый что по внешнему виду структура закаленной быстрорежущей стали кажется состоящей только аустенита и карбидов. Образование мартенсита при закалке происходит в определенном температурном интервале. Температуры начала (Мн) и конца (Мк) мартенситного превращения понижаются с повышением температуры закалки. При закалке от температуры выше 1100°С точка Мк располагается при температурах ниже нуля.
Закалка (рисунок 1.3) хвостовой части метчиков из стали 40Х заключается в нагреве до 840°С т.е. выше АС3 на 30-50°С. В этом случае сталь 40Х с исходной структурой П+Ф при нагреве приобретает аустенитную структуру которая при последующем охлаждении в масле со скоростью выше критической превращается в мартенсит. В результате закалки прочность и твердость стали 40Х повышается а пластичность понижается [1 3].
Рисунок 1.3 - Схема окончательной термообработки хвостовой части метчиков из стали 40Х
а) Технология окончательной термической обработки фрезы червячной:
- первый подогрев инструмента производится в нагревательном газовом колодце до температуры 500°С
- продолжительность нагрева 35мин
- второй подогрев производится в соляной ванне до температуры 800-850°С
- продолжительность нагрева 15мин
- окончательный нагрев осуществляется в высокотемпературной соляной ванне до температуры 1230-1260°С
- продолжительность нагрева и выдержки 15мин
- охлаждение в масле
- очистка инструмента.
б) Технология окончательной термической обработки сверла:
- продолжительность нагрева и выдержка 5-6мин
- продолжительность нагрева и выдержка 30сек
- окончательный нагрев производится в высокотемпературной соляной ванне при температуре 1220-1225°С
- продолжительность нагрева и выдержки 30сек
- нагрев хвостовой части сверла производится в соляной ванне до температуры 830-860°С
- продолжительность нагрева и выдержка 6мин
- охлаждение в масле.
в) Технология окончательной термической обработки для метчика для рабочей его части:
- первый подогрев в нагревательном газовом колодце до температуры 500°С
- продолжительность нагрева и выдержка 30мин
- второй подогрев в соляной ванне до температуры 850°С
- продолжительность нагрева и выдержка до 10мин
- окончательный нагрев в высокотемпературной соляной ванне до температуры 1220-1250°С
- продолжительность нагрева 8-9мин
Для хвостовой части метчика:
- нагрев в соляной ванне до температуры 860°С
- продолжительность нагрева и выдержки до 6мин
Рисунок 1.4 Режим окончательной термообработки (закалка) фрезы червячной из стали Р12Ф3
5.2.2 После закалки быстрорежущая сталь должна быть обязательно подвергнута отпуску. При нагреве до 100-200°С уменьшается степень тетрагональности мартенсита. В интервале 300-400°С наблюдается снижение твердости что объясняется снятием внутренних напряжений возникших в процессе закалки.
При дальнейшем повышении температуры отпуска твердость повышается достигая максимума при 550°С.
По сравнению с твердостью после закалки твердость после отпуска при 550°С получается более высокой. Эта максимальная высокая твердость способна сохранятся при последующих нагревах во время работы инструмента и обусловливает его красностойкость.
В результате отпуска происходит превращение остаточного аустенита в мартенсит.
Характерной особенностью отпуска быстрорежущий стали является то что полученный в результате закалки остаточный аустенит превращается в мартенсит не при нагреве и не при выдержки при отпуске а во время охлаждения. Такой характер превращения носит название вторичной закалки быстрорежущей стали. Мартенсит отпуска (получающийся при распаде остаточного аустенита при отпуске) отличается от мартенсита закалки тем что результате распада остаточного аустенита образуется не первичный мартенсит а вторичный кроме того в связи с обеднением остаточного аустенита легирующими элементами образующейся мартенсит будет также менее легированные по сравнению с мартенситом закалки. В связи с большой устойчивостью остаточного аустенита лучший результат в отношении более легкого и полного его распада с получением более высоких режущих свойств дает трехкратный отпуск.
Отпуск (рисунок 1.3) хвостовой части метчика из стали 40Х проводим при температуре 450-500°С. Такой отпуск обеспечивает высокий пределы упругости и выносливости и релаксационную стойкость. Структура стали 40Х после отпуска – Сотп а твердость 35-50НRС [3 5].
а) Технология отпуска фрезы червячной:
- трехкратный нагрев производится в электродной селитровой ванне до температуры 560°С
- продолжительность каждого отпуска 50мин
- охлаждение на воздухе.
б) Технология отпуска сверла для режущей части:
- продолжительность каждого отпуска до 25мин
Для хвостовой части:
- нагрев до температуры 450-500°С в электродной селитровой ванне
- продолжительность отпуска до 30мин
в) Технология отпуска метчика для режущей части:
- трехкратный нагрев до температуры 560°С в электродной селитровой ванне
- продолжительность каждого отпуска 40-45мин
- нагрев в электродной селитровой ванне до температуры 450-500°С
- продолжительность каждого отпуска 35мин
Рисунок 1.4 Режим окончательной термообработки (отпуск) для фрезы червячной из стали Р12Ф3
6 Контроль технологических режимов и качества режущего инструмента
Подача в электропечь СНО8.16.510 электроэнергии контроль и регулирование температуры осуществляется шкафом. Прибор теплового контроля для измерения и регулирования температуры ручка переключения на ручной и автоматический режим стальные лампы расположены на передней панели лампы шкафа.
Для точных измерений температуры применяется прибор потенциометр. Сущность потенциометрического метода измерения температуры заключается в том что электродвижущая сила термопары уравновешивается равной ей по величине по противоположной ей по знаку электродвижущей силой от постоянного источника тока. Такой прибор дает высокую точность при измерении температуры.
Электропитание ванны осуществляется через печной трансформатор (максимальное рабочее напряжение на электродах 12В пусковое – 185В) от щитка уп-
равления. Контроль и регуляция температуры в ваннах осуществляется термопарой.
В термическом цехе приняты следующие методы контроля качества изделий после термообработки:
а) внешний осмотр т.е. невооруженным глазом для определения таких дефектов как пережег трещины деформация и пр.;
б) определение твердости;
в) контроль микроструктуры после отпуска;
г) визуальный осмотр после обдувки на пескоструйном аппарате.
После отжига производится контроль твердости 10% заготовок от партии по методу Бринелля основанного на том что в плоскую поверхность металла вдавливается под постоянной нагрузкой стальной закаленный шарик. Диаметр шарика и велечина нагрузки устанавливающаяся в зависимости от твердости и толщины материала. Определение твердости по способу Бринелля производится ни термометре ТШ.
После отпуска контролируют твердость 100% заготовок от партии по методу Роквелла. Этим способом твердость определяют по глубине вдавливания наконечника прибора в поверхность испытываемого металла. Испытание осуществляется твердомером ТК. Наконечником служит алмазный конус с углом при вершине 120°.
7 Расчет трудоемкости термообработки режущего инструмента.
Общая трудоемкость термообработки (отжиг – 1чел. закалка – 4 отпуск - 4) сверл при двусменном режиме работы:
где - количество производственных рабочих;
- действительный годовой фонд времени работы рабочих.
где - годовая программа термической обработки
- общая трудоемкость термообработки.
Общая трудоемкость термообработки (отжиг – 1чел закалка – 4чел отпуск – 4чел) метчиков при двусменном режиме работы:
Общая трудоемкость термообработки (отжиг – 1чел закалка – 3чел отжиг - 3чел) фрез червячных при двусменном режиме работы:
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Определение действительного годового фонда времени работы оборудования.
Установлена часовая рабочая неделя с пятью рабочими днями и двумя выходными. Продолжительность смены в среднем часа. В году 365 дней из которых: рабочих – 253 дня выходных – дня праздничных ; предпраздничных – дней.
Действительный годовой фонд времени работы оборудования в условиях прерывной рабочей недели определяется по формуле:
где - затраты времени на ремонт и переналадку оборудования равны ;
- номинальный фонд времени работы оборудования определяется:
где - годовое количество выходных дней;
- количество праздничных дней не совпадающих с выходными;
- количество смен в сутки (3=2);
- продолжительность одной смены;
2 Выбор и расчет необходимого количества основного оборудования
2.1 Краткая характеристика основного оборудования.
Для предварительной термической обработки инструмента выбрана электрическая камерная печь СНО 8.16.510 состоящая из следующих основных сборочных единиц:
- каркас сварной из листовой и профильной сталей. Сводовые листы каркаса – съемные. На задней стенке имеются арматура для вывода нагревателей. На своде электропечи имеется арматура для двух термообразователей рабочею и контрольною.
- футеровка выполнена из огнеупорных и теплоизоляционных материалов. На боковых стенках и на дверце нагревателя (проволочные зигзагоподобные) подвешиваются на штырях на своде на крючках. Подовые нагреватели укладываются на пазах между опорными столбиками;
- дверца сварная зафутерованная огнеупорным и теплоизоляционными материалами. Подъем и опускание дверцы осуществляется мотор редуктором.
- монтаж механический. Вся проводка закрыта защитными кожухами.
Технологические данные и характеристика печи СНО 8.16.510
Наименование параметра
Максимальная рабочая температура °С
Число электрических зон
Производительность печи кгчас
Среда в рабочем пространстве
Размеры рабочего пространства мм
Колодец нагревательный газовый предназначен для предварительного нагрева инструмента под закалку. Колодец имеет металлический каркас внутри которого огнеупорная кладка и тигель. Он имеет одну инжекторную горелку на которую расходуется 12м3ч газа давление газа .
Ванна электродная соляная для второго нагрева инструмента. Состав соли 25%BaCl2+75%NaCl2. электроды установлены в рабочем пространстве ванны.
Ванна электродная соляная для окончательного нагрева инструмента. Состав соли 100%BaCl2.
Ванна электродная селитровая для отпуска инструмента. Состав – 100%KNO3.
Технические данные и характеристика оборудования для окончательной термообработки
Колодец нагревательный газовый
Рабочая температура °С
Количество горелок шт
Расход газа на одну горелку м3час
Ванна соляная (II подогрев)
Ванна соляная (III подогрев)
2.2 Расчет необходимого количества основного оборудования
Необходимое количество часов для выполнения данной производственной программы для отжига сверл определяем по формуле:
где - годовая программа отжига сверл кг.
- производительность камерной печи СНО8.16.510 для сверл определяется по формуле:
где - масса садки сверл ()
- нормированное время обработки одной садки сверл
Расчетное количество печей для отжига необходимого для выполнения годовой программы сверел:
где - годовой фонд времени работы оборудования час.
Коэффициент загрузки оборудования:
где - принятое количество оборудования.
Необходимое количество часов для выполнения данной производственной программы для отжига метчиков:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для отжига фрез червячных:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (I подогрев) режущей части сверел:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (I подогрев) режущей части метчика:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (I подогрев) фрезы червячной:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (II подогрев) режущей части сверел (для хвостовой части):
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (II подогрев) режущей части метчиков (для хвостовой части):
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (II подогрев) фрез червячных:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (III подогрев) режущей части сверла:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (III подогрев) режущей части метчиков:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для закалки (III подогрев) фрезы червячной:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для отпуска режущей части сверел:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для отпуска режущей части метчиков:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для отпуска фрез червячных:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для отпуска хвостовой части сверел:
Необходимое количество часов для выполнения производственной программы для отпуска хвостовой части метчиков:
Из расчета следует что для отжига на каждый вид инструмента достаточно одной печи но т.к. отжиг изотермический то будет использоваться две печи.
Для закалки инструмента потребуется 3 газовых колодца нагревательных 5 ванн соляных для II подогрева т.к. отдельной закалке подвергаются хвостовики метчиков и сверел; 3 ванны для окончательного нагрева инструментов.
Для трехкратного отпуска будет использоваться по три ванны селитровые на каждый вид инструмента и две ванны для хвостовой части метчиков и сверел.
Расчет количества производственного оборудования
Коэффициент загрузки оборуд.
Камерная печь СНО8.16.510
Колодец нагреват. газ.
Продолжение таблицы 2.3
сверло хвостовая часть
метчик хвостовая часть
3 Подъемно-транспортные средства
в термических цехах широко применяют различное подъемно-транспортное оборудование. Транспорт участка обеспечивает нагрузку и перемещение инструмента с технологическим процессом поточности производства минимальную перегрузку инструмента механизацию трудоемких процессов с полным использованием мощности подъемно-транспортных механизмов.
На термическом участке по производству режущего инструмента для выполнения подъемно-транспортных операций используются 3 подвесные кран балки грузоподъемностью 1т. каждая перемещается параллельно друг относительно друга вдоль участка по рельсам уложенным на подкрановые балки. Для ремонтных работ на термическом участке используются мостовой кран который перемещается по всему пролету цеха.
4 Расчет и выбор необходимого количества дополнительного и вспомогательного оборудования
На участке термической обработки имеется следующее дополнительное оборудование:
- прибор Бринелля для измерения твердости 10% заготовок за 2 смены после отжига. Производительность прибора 60штч или 060шт. за 2смены необходимо для прибора.
- после окончательного нагрева при закалке фрез режущей и хвостовой части сверел и метчиков инструмент необходимо охладить. Т.к. для окончательного нагрева после которого необходимо охладить инструмент в масле используется три ванны поэтому необходимо три закалочных бака которые должны располагаться напротив закалочной ванны на расстоянии 15-2м. Закалочные баки на участке представляют собой небольшую емкость прямоугольной формы для закалки инструмента. Баки сварены из листовой низкоуглеродистой стали толщиной 4-6мм. Глубина баков 1000мм. Все процессы по передачи инструментов в бак перемещению в баке и выдаче из бака выполняются в ручную.
- камера гидравлическая пескоструйная для очистки инструмента после отпуска. Достаточно и одного аппарата.
- прибор Роквелла для измерения твердости 100% инструмента после отпуска. Понадобится два прибора.
В качестве вспомогательного оборудования на участке используется:
- для проведения отжига (6 печей) необходимо на каждую печь: захват клещи тара и лопата.
- при проведении закалки и отпуска на каждую ванну необходимы: крюк (для каждой фрезы) приспособление и захват (для сверел и метчиков).
- для контроля температуры и времени режима на каждой печи ванне установлен потенциометр преобразователь и часы.
Сводная ведомость оборудования
Основное оборудование
Печь камерная электрическая
Рабочая температура 910°С
Рабочая температура 500°С
Ванна электродная соляная
Рабочая температура 850°С
Ванна электродная соляная высокотемператур.
Рабочая температура 1210-1225°С
Ванна электродная селитровая
Рабочая температура 500-560°С
Дополнительное оборудование
Бак закалочный масляный
Рабочая температура 80°С
Камера гидропескоструйная
Вспомогательное оборудование
Потенциометр преобразователь часы
контроль температуры и времени режимов
Монорельс с тельфером
5 Расчет энергии участка
Определяем потребность цеха в различных видах энергии. Потребляемая энергия рассчитывается по формуле кВт:
где - мощность каждого токоприемника из паспортных данных оборудования кВт:
- камерная печь для отжига (6)-86кВт;
- ванна соляная для II подогрева (5)-160кВт;
- ванна соляная для окончательного нагрева (3)-140кВт;
- ванна селитровая для отпуска (11)-140кВт;
- кран балка (3)-75кВт;
- тельфер (3)-35кВт.
- коэффициент спроса применяется равным 105.
Годовой расход электроэнергии определяется по формуле кВт.
где - действительный годовой фонд времени работы оборудования;
- коэффициент загрузки оборудования (094).
5.1 Расчет расхода воды
Вода расходится на производственные нужды и на очистку инструментов. Рассчитываем расход воды пескоструйного аппарата:
- расход воды составляет 006м3ч

Содержание.doc

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Производственная программа термического участка
Анализ условий работы режущего инструмента
Разработка маршрутной технологии режущего инструмента
Разработка технологического процесса термической обработки режущего инструмента
Контроль технологических режимов и качества режущего инструмента
Расчет трудоемкости термообработки режущего инструмента
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Определение действительного годового фонда времени работы оборудования
Выбор и расчет необходимого количества основного оборудования
Подъемно-транспортные средства
Расчет и выбор необходимого количества дополнительного и вспомогательного оборудования
Расчет энергетики участка
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Тепловой расчет печи
Электрический расчет печи
Влияние охлаждающих сред на закаливаемость инструментальных сталей
Промышленная экология
Анализ экологической опасности инструментального производства
Определение выбросов вредных веществ на термическом участке
Гигиеническая оценка влияния выбросов вредных веществ от участка на состояние атмосферного воздуха
Расчет экономического ущерба от загрязнения окружающей среды
Разработка мероприятий по уменьшению выбросов расчет предотвращенного ущерба
Условия и охрана труда в Украине
Средства защиты органов дыхания от производственных вредностей.
Общие принципы защиты от ионизирующих излучений
Техническое освидетельствование и контрольные испытания сосудов работающих под давлением
Классификация производства по пожарной опасности
Вторичные поражающие факторы ядерного взрыва и характер их воздействия на работу объекта
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Охрана труда.doc

1 Условия и охрана труда в Украине
Одной из важнейших государственных задач является забота об улучшении условий труда и безопасности труда на производстве.
Основным законодательным актом является Закон Украины «Об охране труда» от 14 октября 1992г.
Настоящий Закон включает в себя 49 статей и определяет основные положения по реализации конституционного права граждан на охрану их жизни и здоровья в процессе трудовой деятельности и устанавливает единый порядок организации охраны труда в Украине.
Условия труда на предприятие – это комплекс факторов производственной среды а также режима интенсивности процесса труда. Поэтому комплекс факторов воздействующих на работника может быть дифференцирован так: санитарно-гигиеническая обстановка; состояние охраны труда и его безопасности; сан-бытовое обслуживание.
Охрана труда - это система правовых социально-экономических организационно-технических санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств направленных на сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.
Законодательство об охране труда состоит из настоящего Закона Кодекса законов о труде Украины и иных нормативных актов.
Основные принципы государственной политики в области охраны труда:
- приоритет жизни и здоровье работников по отношению к результатам производственной деятельности предприятию полной ответственности собственника за создание безопасных и безвредных условий труда;
- комплексное решение задач охраны труда на основе национальных
программ по этим вопросам и с учетом других направлений экономической и социальной политики достижений в области науки и техники и охраны окружающей среды;
- социальная защита работников полное возмещение ущерба лицам потерпевшим от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;
- установление единых нормативов по охране труда для всех предприятий не зависимо от форм собственности и видов их деятельности;
- использование экономических методов управления охраной труда проведение политики льготного налогообложения что способствует созданию безопасных и безвредных условий труда участие государства в финансировании мероприятий по охране труда;
- осуществление обучения населения профессиональной подготовки и повышения квалификации работников по вопросам охраны труда.
В соответствии со ст.7 Закона Украины «Об охране труда» условия труда на рабочем месте безопасность технологических процессов оборудования и других средств производства используемых работником а также санитарно бытовые условия должны отвечать требованиям нормативных актов об охране труда.
Все работники подлежат обязательному социальному страхованию собственником от несчастных случаев и профессиональных заболеваний.
Работники занятые на работах с тяжелыми и вредными условиями труда бесплатно обеспечиваются лечебно-профилактическим питанием молоком имеют право на сокращение рабочего времени льготы дополнительный отпуск и другие компенсации.
Работникам выдаются бесплатно спецодежда спец обувь СИЗ (ст.10).
Государственный контроль и надзор за соблюдением законодательных и нормативных актов об охране труда осуществляют государственный комитет Украины по надзору за охраной труда;
- Государственный комитет Украины по ядерной и радиационной безопасности;
- охраны государственного пожарного надзора управления пожарной охраны с Министерства внутренних дел Украины;
- органы и учреждения санэпидслужбы Министерства здавохранения Украины.
Общественный контроль за соблюдением законодательства об охране труда осуществляют:
- трудовые коллективы через избранных ими уполномоченных;
- профессиональные союзы в лице своих выборных органов представителей.
На каждом предприятии должна быть создана служба охраны труда если количество работающих не менее 50 чел. то функцию этой службы могут исполнять лица по совместительству имеющие спец подготовку. Служба ОТ подчиняется руководителю предприятия и приравнивается к основным производственно – техническим службам.
2 Средства защиты органов дыхания от производственных вредностей.
Не смотря на значительные успехи в работе по ограничению и полному устранению источников производственных вредностей в отдельных производствах и на ряде производственных участков в силу несовершенства оборудования и технологических процессов а также недостаточной научной разработки ряда проблем возникает необходимость защиты работников от воздействия неблагоприятных факторов производственной среды.
Средства защиты могут быть коллективными (тепловые завесы пыле улавливатели отсосы) и индивидуальные.
Использование индивидуальных средств защиты следует рассматривать прежде всего как вынужденную меру профилактического характера.
К индивидуальным защитным приспособлением относятся: спецодежда спец обувь очки щитки респираторы противогазы противошумы и др.
Для защиты органов дыхания от вредных примесей используют фильтрующие противогазы различных марок в зависимости от характера токсических веществ и свойств противогазов. Необходимый для дыхания кислород поступает из баллонов или образуется в специальном приборе в результате химической реакции. Пожарные и горноспасательные команды применяют кислородные изамирующие противогазы.
При особо высокой запыленности воздуха с успехом используются противопылевые респираторы наиболее практичными среди которых являются: РН-21 ПРБ (промышленный респиратор бумажный) МБ-1 «Лепесток».
На работах связанных с опасностью выделения в воздух рабочих помещений вредных паров газов и пыли с опасностью отлетания осколков стружек а также при воздействии повышенного уровня запыленности (в шахтах бетонорастворных узлах) рабочим предоставляются средства индивидуальной защиты органов дыхания.
При наличии в воздухе менее 16% кислорода пользование фильтрующими противогазами не допускается.
В особо опасных по выделению ядовитых веществ производствах кроме противогазов должны быть обеспечены запасы (аварийные) противогазов.
При проведении пескоструйных работ открытой струей внутри камер когда запыленность воздуха может достигать 5-10ч на 1м3 в качестве индивидуальных средств защиты применяются специальные шлемы. Шлем состоит из наголовника через который поступает очищенный воздух матерчатой части и смотрового окошка (рамки). Чтобы предотвратить проникновение в шлем запыленного воздуха снизу и через матерчатую часть во внутреннем пространстве под шлемом создается избыточное давление (путем подачи под шлем воздуха в количестве 180-200л в минуту).
Существуют ГОСТы на применяемые средства защиты:
ГОСТ 12.4.011-87 «ССБТ. Средства защиты работающих» ГОСТ 12.4.028-76 «ССБТ. Респираторы ШБ-1 «Лепесток».
Фильтрующие респираторы ШБ-1 «Лепесток» предназначены для индивидуальной защиты органов дыхания от вредных аэрозолей в помещениях подземных выработках и на открытом воздухе.
Маркировка респираторов определяющая их исполнение должна соответствовать указанной ниже. Цвет наружного круга в зависимости от исполнения респиратора должен быть:
ШБ-1 «Лепесток-200» - белый;
ШБ-1 «Лепесток-40» - оранжевый;
ШБ-1 «Лепесток-5» - голубой.
Каждый респиратор должен быть упакован в бумажный пакет с нанесенным на нем обозначением исполнения. Коробки с респираторами должны быть защищены от воздействия влаги.
Гарантийный срок хранения и эксплуатации со дня изготовления респираторов:
ШБ-1 «Лепесток-200» - 4 года;
ШБ-1 «Лепесток-40» - 2 года;
ШБ-1 «Лепесток-5» - 2 года.
3 Общие принципы защиты от ионизирующих излучений
Общие принципы защиты от ионизирующих излучений заключается в соблюдении и выполнении требований «Санитарных правил работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений» №1946-78 от 13.12.78г.
Указанные санитарные правила распространяются на лаборатории учреждения предприятия и другие организации всех министерств и ведомств применяющие транспортирующие хранящие радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений.
Настоящие правила являются обязательными при проектировании строительстве преобразовании и эксплуатации лабораторий учреждений и сооружений предназначенных для работ с применением радиоактивных веществ и источ-
ников ионизирующих излучений.
Санитарный надзор в области радиационной гигиены возлагается на органы санэпидемслужбы города района.
На основании настоящих Правил администрации учреждения предприятия где используются источники ионизирующих излучений обязана разработать детальные инструкции о правилах работы содержании помещений и мерах личной профилактики с учетом особенностей проводимых работ.
Все лица поступающие с применением радиоактивных веществ и источников ионизирующих излучений должны проходить предварительный медосмотр. К работе допускаются лица не имеющие медицинских противопоказаний. А также своевременно проходить периодический медосмотр согласно сроков установленных приказом МЗ Украины №45 и №555-89.
К работе с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений не допускаются лица моложе 18 лет; женщины в период беременности и кормления грудью.
Ответственность за безопасность работ с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений несет администрация и руководство.
Все работающие с РИПами (радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений) должны быть обучены безопасным методам работы и знать правила пользования санитарно-техническими устройствами защитными приспособлениями и правилами личной гигиены а также сдать администрации соответствующий техминимум.
Принятые радиоактивные вещества берутся на учет в приходно-расходном журнале; ответственное лицо ведет повседневный учет количества радиоактивных веществ находящихся в учреждении согласно приходно-расходному журналу. РАВ учитывается по активностям указанным в сопроводительных документах.
Наличие РАВ проверяется комиссией учреждения организации 2 раза в год; составляется акт инвентаризации.
При всех работах должны быть предусмотрены меры защиты работающих
от внешнего облучения (защитные камеры экраны дистанционный инструмент).
Для защиты глаз от бета - излучений должны использоваться индивидуальные средства защиты в виде щитков и экранов из оргстекла и др. материалов с малым атомным номером.
При работе с РАВ следует пользоваться эмалированными лотками и поддонами покрытыми фильтровальной бумагой или другими поглощающими материалами разового пользования.
Во всех помещениях где ведутся работы с РАВ в открытом виде должна проводиться ежедневная уборка влажным способом. Один раз в месяц должна проводиться полная уборка (мытье стен полов дверей оборудования).
В лабораториях учреждениях применяющих РАВ должна быть инструкция по ликвидации аварийных загрязнений; указанную инструкцию должны знать все лица работающие с РАВ.
При работах с открытыми радиоактивными веществами должно быть выделено помещение или место для хранения средств ликвидации непредвиденных загрязнений (дезактивирующие растворы индивидуальные средства защиты инвентарь для уборки помещений).
Система удаления и захоронения твердых и высокоактивных жидких отходов содержащих радиоактивные вещества должны быть централизованной и включать в себя сбор отходов временное их хранение транспортирование и захоронение.
Все лица работающие с открытыми радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений при выполнении работ должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты.
Во всех учреждениях где проводятся работы с РАВ и источниками ионизирующих излучений независимо от их количества должен осуществляться дозиметрический и радиометрический контроль. В зависимости от объема и характера работ контроль должен осуществляться службой радиационной безопасности или специальным лицом. Дозиметрический и радиометрический контроль проводится
с целью предупреждения переоблучения работающих. Контроль позволяет своевременно выявить и устранить источники излучений и загрязнений воздуха оборудования РАВ.
4 Техническое освидетельствование и контрольные испытания сосудов работающих под давлением
Сосуды на которые распространяется действие «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов работающих под давлением» от 18.10.94г. №104 ДИАОП 0.00-1.07-94 должны подвергаться техническому освидетельствованию (наружному внутреннему осмотру и гидравлическому испытанию) после монтажа до пуска в работу а также периодически в процессе эксплуатации или внеочередному в соответствии со ст.6.3.5 настоящих Правил.
Наружный и внутренний осмотры имеют цель:
) при первичном освидетельствовании проверить что сосуд установлен и оборудован в соответствии с настоящими Правилами и представленными при регистрации документами а также что сосуд и его элементы не имеют повреждений;
) при периодических и внеочередных освидетельствованиях установить исправность сосуда и возможность его дальнейшей работы.
Гидравлическое испытание имеет целью проверку прочности элементов сосуда и плотности соединений.
Объем методы и периодичность технических освидетельствований сосудов должны быть определены предприятием-изготовителем и указаны в паспорте и инструкциях по монтажу и эксплуатации.
Освидетельствование баллонов должно проводиться по методике утвержденной разработчиком конструкции баллонов в которой должны быть указаны периодичность освидетельствования и нормы браковки.
При техническом освидетельствовании допускается использовать все методы неразрушающего контроля в том числе метод акустической эмиссии.
Перед внутренним осмотром и гидравлическим испытанием сосуд должен быть остановлен охлажден освобожден от заполняющей его рабочей среды отключен заглушками от всех трубопроводов соединяющих сосуд с источником давления или с другими сосудами. Металлические сосуды должны быть очищены до металла.
Сосуды работающие с вредными веществами 1 и 2 классов опасности по ГОСТ 12.1.007 до начала выполнения внутри каких-либо работ а также перед внутренним осмотром должны подвергаться тщательной обработке (нейтрализации дегазации) в соответствии с инструкцией по безопасному ведению работ утвержденной в установленном порядке.
Электрообогрев и привод сосуда должны быть отключены.
Первичное техническое освидетельствование вновь установленных сосудов проводится инспектором после их монтажа и регистрации.
Периодическое техническое освидетельствование как зарегистрированных так и не подлежащих регистрации сосудов цистерн бочек и баллонов проводится: у владельцев – ответственным по надзору за техническим состоянием и эксплуатацией сосудов а на наполнительных станциях ремонтно-испытательных пунктах и предприятиях – изготовителях – специально назначенным для этих целей инженерно-техническим работником.
Зарегистрированные в органах Госнадзорохрантруда сосуды освидетельствуются инспектором Госнадзорохрантруда.
Результаты технического освидетельствования должны записываться в паспорт сосуда лицом проводившим освидетельствование с указанием разрешенных параметров эксплуатации сосуда и сроков следующих освидетельствований.
При проведении внеочередного освидетельствования должна быть указана причина вызвавшая необходимость в таком освидетельствовании.
В случае выявления дефектов причины и последствия которых установить затруднительно инспектор вправе потребовать от владельца сосуда проведения специальных исследований а в необходимых случаях представления заключения
специализированной организации о причинах появления дефектов а также о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации сосуда.
Гидравлическое испытание сосудов проводится только при удовлетворительных результатах наружного и внутреннего осмотра.
Гидравлические испытания должны проводиться в соответствии с требованиями изложенными настоящих Правил. Под пробным давлением сосуд должен находиться в течении 5мин.
В случае когда проведение гидравлического испытания невозможно разрешается заменить его пневматическим испытанием (воздухом или инертным газом) на такое же пробное давление.
Владелец сосуда не позднее чем за 5 дней обязан уведомить инспектора и предстоящем освидетельствовании сосуда.
5 Классификация производства по пожарной опасности
Согласно Закону Украины «О пожарной безопасности» от 17.12.93г. государственный пожарный надзор за состоянием пожарной безопасности в населенных пунктах и на объектах независимо от форм собственности осуществляется в соответствии с законодательством государственной пожарной охраной в порядке установленном КМ Украины.
Органы государственного пожарного надзора не зависят от каких-либо хозяйственных органов объединений граждан политических формирований органов государственной исполнительной власти органов местного и регионального самоуправления.
Контроль за выполнением правил пожарной безопасности при проектировании техническом переоснащении строительстве реконструкции и эксплуатации объектов иностранных фирм и совместных предприятий регулируется действующим законодательством или условиями предусмотренными договорами сторон если они не противоречат действующему законодательству.
На объектах частной собственности органы государственного пожарного надзора контролируют лишь условия безопасности людей на случай пожара а так
же решение вопросов пожарной безопасности касающихся прав и интересов других юридических лиц и граждан.
Государственные пожарные инспекторы в зависимости от классификации производства по пожарной опасности и независимо от форм собственности контролируют:
здания и сооружения;
отдельные производства и производственные участки;
отдельные помещения;
отопительные приборы;
участки электрической сети;
выпуск и реализацию пожарной продукции;
проведение пожароопасных работ.
А также осуществляют контроль за выполнение противопожарных требований и при выявлении нарушений запрещают выпуск и применение приостанавливают работу объектов.
По пожарной опасности объекты делятся следующим образом:
хранилища редкостных книг;
памятники культуры и архитектуры;
международные выставки;
учебные заведения (аудитории и административные помещения);
вычислительные центры;
художественно-производственные мастерские;
материальные склады;