Перейти к содержанию
Авторизация  
CTLSS

Закалка шпонки из 40Х

Рекомендуемые сообщения

Дата: (изменено)

Добрый день, уважаемые. Помогите, пожалуйста, с закалкой поворотной шпонки от кривошипного пресса КД2118Б. У нас небольшое производство и не можем себе позволить отдельного термиста, да и в наличии только муфельная печь с терморегулятором и сталь 40Х.

Предыдущий мастер оставил инструкцию закаливать на 800 град. 45 минут, затем охлаждение в масле, затем отпуск на 400 град. 30 мин. с последующим охлаждением на воздухе. По этой инструкции шпонка служит не дольше двух недель, затем лопается в месте, обведенном красным, хотя нагрузка на станок далека от максимальной, всего лишь выполняем гибку проволоки диаметром 8мм под углом в 20 градусов.

Есть ощущение, что весь процесс неверен и можно сделать правильнее, но не знаем как :)

post-193162-033082900_1542312175_thumb.png

Изменено пользователем CTLSS

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В начале посчитайте что будет если шпонка не лопнет - хотя это вроде часть управления, тогда посмотрите что станется если она будет гнутся - ничего там не зажуёт?

По стали просто, берёте справочник, там для Ст40Х будет отпечатано что-то вроде 840-860 в масло и 400 охлаждение на воздухе, тот режим что у вас он не совсем верный но дело не в нём ИМХО, точнее не в той части что вы мог-ли скорректировать справочными... Дело в отпуске, или условиях работы, или соблюдении технологии ТО. Отпуск - хотите сделать помягчее любая температура повыше, например 450 - 500, попрочнее - пониже. Сложнее с выдержкой, для закалки считаете выдержку после прогрева детали - как сровняется цветом с печью, выдержка минут 20, общая так и получится под сорок, отпуск чаще расчётная или по побежалости - в среднем 20 минут на прогрев + 20-30 выдержка.

Тема для тех кто начинает пользоваться ТО - удобно ознакомится с понятиями https://www.chipmaker.ru/topic/118767/

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Температура закалки маловата, но мы (а возможно и Вы) не знаем, насколько точно измеряется температура в печи. А то может там при показаниях 800 таки есть необходимые 840-860,

Желательно ещё увидеть фото излома и чертёж детали полностью, вместе с техническими требованиями по твёрдости и требуемой марки стали. Описание её назначения и условий работы тоже очень поможет. Просто далеко не все знают устройство пресса КД2118Б :)

Изменено пользователем kaw171983

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Калили такие шпонки - ремонтники таскали, так там чем твёрже тем лучше, некоторые даже цементировали ЕМНИП, ниже 45хрц не делали вроде, так-же ломались, но и без поломок ходили пока не стирались, только наши покрупнее от 35 диаметр...

Изменено пользователем сергей7

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Если шпонка будет гнуться, то может заклинить маховик. Приложил полный чертеж с требованиями по твердости, но из 40Х такой твердости явно не достичь, но и сталь там по паспорту нужна 18Х2Н4МА. Фото излома разве что через очередные пару недель будут) Описание назначения - шпонка сидит на валу, в котором полуцилиндрический паз, на холостом ходу средняя втулка маховика спокойно проворачивается. Шпонка постоянно под действием пружины, которая стремится провернуть шпонку в пазу и сцепить маховик с валом одним из трех полуцилиндрических пазов втулки, фото которой приложено. При нажатии педали упор сдвигается, шпонка под действием пружины проворачивается и ее цепляет втулкой, проворачивая маховик, как-то так.Надеюсь понятно объяснил)

 

P.S. Сергей7, благодарю за совет)

 

У нас 35 тоже есть, с ними то как раз проблем нет, ходят от 2 до 4 месяцев, а с 25мм диаметром прямо беда

post-193162-018633800_1542314722_thumb.png

post-193162-006356300_1542314728_thumb.png

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Надо-же их действительно цементируют, полагал блажь ремонтников...

В связи с открывшимися обстоятельствами даже не нахожу что вам предложить, цементация такого рода требует некоторой подготовки, тупо калить - это сталь пониженной прокаливаемости с шансом что вы её не выправите при закалке. Обязательная полировка, наклёп ППД - полумеры. Делать её с пружинной - так прокаливаемость в масле низкой не получиться, да и оценить надо как ломалась если разрушение преимущественно хрупкое - в начале особенно, гомогенная деталь лучше не станет - разве изотермика, что-нить более легированное, для работы на удар-изгиб. Сталь 45 материал пониженной прокаливаемости не заменит, чуть воды и в масло и с низким отпуском - нее.., полуночный бред.

 

Наверное всё-таки более легированное, что будет иметь при повышенной твёрдости хорошую вязкость, или большую при 40хрц.

Изменено пользователем сергей7

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Я примерно такое и предполагал. Ключевое слово здесь - цементировать. И сталь малоуглеродистая тоже неспроста. Суть в том, что деталь должна быть достаточно мягкой и вязкой внутри, чтобы выдерживать ударные нагрузки, но на поверхности иметь высокую твёрдость для износостойкости. Я не термист, всех тонкостей не знаю, так что может и существует некий хитрый способ получить на детали из 40Х что-то похожее, но мне он неизвестен. А так у Вас получается что деталь прокаливается на всю глубину, особенно в обведённой Вами тонкой части, поэтому и происходит её хрупкое разрушение.

Единственный выход из положения - это роды :) То есть делать согласно требованиям чертежа, пресс проектировали далеко не дураки. Сталь можно взять близкую по свойствам, например 18ХГТ, 20ХГТ. Но обязательно цементировать. Деталь ответственная. Иначе толку не будет. Так и будете каждые две недели пресс перебирать. Да и сопрягаемые детали желательно проверить, а то может постоянно ломающимися некачественными шпонками там всё разбило, что только усугубляет проблему.

Изменено пользователем kaw171983

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Детали цементируют не всегда для износостойкости, слой - это сжимающие напряжения в оном, для того что-бы трещина появилась этот слой надо растянуть намного больше чем нейтральный.

В оптимуме концентрация углерода в таком слое должна быть между необходимым для сжатия и наибольшей переносимости для циклических и ударных нагрузок, или попросту как у пружины - пример 50ХФА, 0.5% углерода, но это сложно технологически.

Изменено пользователем сергей7

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

сергей7, так я и пишу, что не термист, тонкостей не знаю. Я в мехобработке специализируюсь. Теперь буду знать ещё и такой момент :hi:

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

kaw171983, это самое общее дополнение, ваше сообщение может быть и ближе к истинному выбору - кто знает что требовалось от конструктора детали пресса, да и я не прочнист, уверен мои циферки и сами двигаются, и металлисты могут их двинуть.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

шпонка служит не дольше двух недель, затем лопается в месте, обведенном красным,

а с 25мм диаметром прямо беда

Это означает, что при ударном нагружении шпонки в красном сечении возникает всестороннее растяжение (самый жёсткий вариант). Чтобы решить проблему нужно повышать KCU стали при сохранении её высокой твёрдости для сопротивления срезу (по чертежу 58-62HRC).

Предыдущий мастер оставил инструкцию закаливать на 800 град.

Это неполная закалка, которая повышает уд. вязкость, но понижает сопротивление срезу. Такое решение неверно.

может и существует некий хитрый способ получить на детали из 40Х что-то похожее,

Это ТВЧ-закалка. Для 40Х требований чертежа не выполнить, но можно мастера подправить :8P:

Делаем улучшение: закалка 850-860°С + выс. отпуск от 500°С. Если шпильку будет срезать, то Тотп. нужно снизить на 50°С. Если будет лопаться, то поднять на 50°.

Далее шлифовка в размер и ТВЧ-закалка на глубину 2мм с низким отпуском 100°С. Получите шпильку, которая будет иметь вязкую сердцевину, обеспечивающую сопротивление ударным нагрузкам и высокую поверхностную твёрдость (55-56HRC) для сопротивления смятию и срезу.

Сталь менять не нужно :)

Изменено пользователем ilia-ilich

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

шпонка служит не дольше двух недель, затем лопается в месте, обведенном красным,

Чтобы решить проблему нужно повышать KCU стали при сохранении её высокой твёрдости для сопротивления срезу (по чертежу 58-62HRC).

Илья Ильич :hi: , при многократной нагрузке важнее не ударная вязкость, а усталостная прочность. А корень бед в чем:

Это неполная закалка, которая повышает уд. вязкость, но понижает сопротивление срезу. Такое решение неверно.

еще в большей степени неполная закалка понижает именно усталостную прочность!

Далее шлифовка в размер и ТВЧ-закалка на глубину 2мм с низким отпуском 100°С. Получите шпильку, которая будет иметь вязкую сердцевину, обеспечивающую сопротивление ударным нагрузкам и высокую поверхностную твёрдость (55-56HRC) для сопротивления смятию и срезу.

Отпуск никак не ниже 1500 - даже после ТВЧ ! ЕМНИП, только бронебойные пули отпускают на 1000 , но они-то - вещь одноразовая! Но главный вопрос в том, как обеспечить качественную ТВЧ при такой форме - если бы это цилиндр был... Для детали такой формы все-таки куда надежнее цементация (ессно, материал - 18ХГТ, 25ХГТ или 30ХГТ в зависимости от требований к свойствам сердцевины)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

усталостная прочность

И сколько циклов совершает шпонка за две недели? Малоцикловое разрушение при высоких напряжениях? Вполне допускаю, но, мне кажется, здесь разрушение не усталостное, а ударное.

Лопается - это значит разрушается мгновенно, без предшествующей деформации, "трещит, как стекло" (хотя излом будет вязкий). Это свидетельство ударного разрушения.

Излом бы посмотреть, тогда бы мы определили более достоверно, что вкладывает ТС в понятие "лопается". Но в любом случае неполная закалка здесь явно во вред.

Цементация, согласен, идеальное решение и, как раз таки, с позиции высокой KCU (для повышения усталости ТВЧ эффективней). Делать нужно на стороне, причём ТО полностью.

Менять при этом сталь или не менять - это вопрос не металловедческий, а экономический. Если решат не менять, то поможет ТВЧ. Кстати не факт, что нужно упрочнять по всей поверхности. Возможно, достаточно закалить только цилиндр шпонки, а собачку не трогать. В другой плоскости проблема решается гораздо эффективней, но дороже, т.к. нужно сталь заменить и цементация процесс длительный.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

ilia-ilich, прошу прощения, Вы правы, "лопается" это я некорретно выразился. Излом постараюсь на следующей рабочей неделе сфотографировать, если одна из шпонок сломается.

Внешне похоже на деформацию среза. Спустя неделю в обведённом месте проминается след от полуцилиндрической части втулки примерно пару десяток глубиной, а под конец второй недели шпонка пополам. Рад бы достать её за пару дней до слома и сфотографировать, но начальство запрещает без серьёзной причины останавливать работу и разбирать пресс. За год пару раз получалось поймать тот момент, когда шпонка уже с трещиной, но еще не напополам, но в ближайшее время вряд ли словлю.

Циклов примерно 9000 за сутки, за 2 недели 90000.

 

Глубоко извиняюсь если в каких-то терминах выражаюсь немного неверно, профильное образование отсутствует :fool:

Изменено пользователем CTLSS

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Вполне допускаю, но, мне кажется, здесь разрушение не усталостное, а ударное.

Илья Ильич :hi: , при ударной нагрузке тоже возможно усталостное разрушение. Принципиально важно - с первого ли удара сломалась! KC/KCU/KCV указывают энергию, поглощенную при поломке однократным ударом с заведомо большим запасом энергии - а если ломается через неделю, то это в любом случае усталость!

Кстати,

"трещит, как стекло" (хотя излом будет вязкий).

Ошибаетесь: при усталостном напряжении как минимум часть излома хрупкая, а иногда и весь излом! Встречался с этим не раз - при том, что сталь пластичная (40ХН2МА) и с большой ударной вязкостью, а лопается пополам, и излом - полностью хрупкий! А лет 100 назад часто корабли так переламывались от удара ломиком при очистке палуббы от льда - причем сталь была вообще малоуглеродистая!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Спустя неделю в обведённом месте проминается след от полуцилиндрической части втулки примерно пару десяток глубиной ...

под конец второй недели шпонка пополам....

когда шпонка уже с трещиной, но еще не напополам

Вмятина от втулки - это мощный концентратор напряжения, приводящий к локальному повышению напряжений и зарождению на первой недели усталостной трещины. В течении следующей недели эта трещина очень быстро распространяется в виду высоких нагрузок и происходит разрушение по причине малоцикловой усталости. Картина маслом :yahoo: (гипотеза).

Если так, то причины разрушения две: 1) низкая поверхностная твёрдость, вследствие которой возникает вмятина; 2) недостаточный предел текучести сердцевины и, как следствие, малоцикловое разрушение.

Если устранить вмятину, то это отсрочит зарождение трещины и ресурс сильно увеличится.

Для повышения сопротивления малоцикловой усталости нужно повышать предел текучести стали, но это чревато её охрупчиванием.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Про раскалывание корабля при низких температурах очень злободневная тема. Трубопроводы тоже при морозах работают. Может кто подскажет как выбирать запас прочности и сталь для таких же условий - мороз до минус 40 и давление

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Может кто подскажет как выбирать запас прочности и сталь для таких же условий - мороз до минус 40 и давление

Про запас прочности при суровых морозах описано в литературе. Вкратце так: чем меньше примесей и углерода и чем мельче зерно, тем выше хладноломкость. Речь идёт только об каченственных малоуглеродистых сталях, т.к. легированные для трубопроводов экономически нецелесообразны. Например, марки 08, 10.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

легированные для трубопроводов экономически нецелесообразны

смотря чем легированные. Марганец и кремний копейки стОят (по сравнению с другими легирующими), а бор, хотя и дорог, но вводится в микродозах - 0,005-0,01% (причем половина от указанного количества выгорает). Так что стали типа 09Г2С (иногда с дополнительным легированием бором) вполне рулят!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Марганец и кремний копейки стОят

Так если тянут "Уренгой-Помары-Ужгород", то копейки наверное складываются в миллионы рублей. С другой стороны 09Г2С по холодностойкости выше, а 08Х13 по корр. стойкости. Опять экономическая задача и никакого металловедения, т.к. нет входных данных. Было писано " мороз до -40°С" и больше ни слова. Ни длина трубопровода, ни состав транспортируемой среды, ни величины давления. Я так понимаю, что будут качать самотёком "кисловодский воздух", а он холодный :)

Изменено пользователем ilia-ilich

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
Авторизация  

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.