钢连杆热处理基本工艺设计.doc
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1、攀枝花学院学生课程设计(论文)题 目: 45钢连杆热解决工艺设计 学生姓名: XXX 学 号: XXXXXXX 所在院(系): 材料工程学院 专 业: 20XX级材料成型及控制工程 班 级: 材料成型及控制工程1班 指 导 教 师: X X X 职称: 讲 师 12月28日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目 45钢连杆热解决工艺设计1、课程设计目使学生理解、设计45钢连杆热解决工艺,融会贯通有关专业课程理论知识,培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题能力。2、课程设计内容和规定(涉及原始数据、技术规定、工作规定等)内容 :(1)明确设计任务(涉及用途、服役条件及性能规
2、定)(2)绘出热解决件零件图(3)给出设计方案(4)写出设计阐明(5)设计质量检查项目(6)设计热解决工艺卡片(7)45钢连杆热解决缺陷及防止或补救办法规定:(1)通过查找资料充实、完善各项给定设计内容。(2)分析热解决过程中也许浮现缺陷,针对这些缺陷提出防止办法或补救办法。(3)提交设计阐明书(报告),2千字以上。报告格式请参照“毕业论文(设计)”格式。3、重要参照文献1 夏立芳主编. 金属热解决工艺学. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2 中华人民共和国机械工程学会热解决分会热解决工程师手册机械工业出版社第一版.3 张玉庭主编热解决技师手册机械工业出版社第一版4 中华人民共和国机械工程学会
3、热解决学会热解决手册机械工业出版社第三版.4、课程设计工作进度筹划第十四周:对给定题目进行认真分析,查阅有关文献资料,做好原始记录。第十五周:撰写课程设计阐明书,并进行修改、完善,提交设计阐明书。指引教师(签字)孙青竹日期11 月 25 日教研室意见:年 月 日学生(签字): 接受任务时间: 年 月 日注:任务书由指引教师填写。课程设计(论文)指引教师成绩评估表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作体现20%01学习态度6遵守各项纪律,工作刻苦努力,具备良好科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、实验、查阅文献、进一步生产实践等渠道获取与课程设计关于材料。03课题工作量7按期圆满完毕规定任务
4、,工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,能对的解决实验数据,能对课题进行理论分析,得出有价值结论。05应用文献能力5能独立查阅有关文献和从事其她调研;能提出并较好地阐述课题实行方案;有收集、加工各种信息及获取新知识能力。06设计(实验)能力,方案设计能力5能对的设计实验方案,独立进行装置安装、调试、操作等实验工作,数据对的、可靠;研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具备较强数据运算与解决能力;能运用计算机进行资料收集、加工、解决和辅助设计等。08对计算或实验成果分析能力(综合分析能力、技术经济分析能力)10具备较强数据收集、分析、
5、解决、综合能力。成果质量45%09插图(或图纸)质量、篇幅、设计(论文)规范化限度5符合本专业有关规范或规定规定;规范化符合本文献第五条规定。10设计阐明书(论文)质量30综述简洁完整,有看法;立论对的,阐述充分,结论严谨合理;实验对的,分析解决科学。11创新10对前人工作有改进或突破,或有独特看法。成绩指引教师评语指引教师签名: 年月日摘 要 本课设计了45钢热解决工艺设计。重要工艺过程涉及锻造、预备热解决正火、淬火+高温回火等过程。通过各种不同工艺过程进行恰当解决可以获得各种性能良好材料并且满足各项性能规定。45钢其优质碳素构造用钢 ,硬度不高易切削加工。连杆工作条件规定连杆具备较强强度和
6、抗疲劳性能;又规定具备足够钢性和韧性。连杆机构中两端分别与积极和从动构件铰接以传递运动合理杆件。在发动机工作过程中,连杆要承受膨胀气体作用,还要承受纵向和横向惯性力。在一种复杂应力状态下工作。它既收交变拉压应力,又受弯曲应力。因而连杆负载种类为疲劳冲击。核心词:45钢,正火,高温回火,连杆目 录摘 要1、设计任务11.1设计任务11.2设计技术规定12、设计方案22.1 连杆设计分析22.1.1工作条件22.1.2失效形式22.1.3性能规定22.2钢种材料33、设计阐明43.1加工工艺流程43.2详细热解决工艺43.2.1预备热解决工艺53.2.2机械加工53.2.3淬火+低温回火热解决工艺
7、64、质量检查75、分析与讨论86、结束语97、热解决工艺卡片108、热解决缺陷及防止或补救办法3.2.3淬火+低温回火热解决工艺11参 考 文 献121 设计任务1.1设计任务45钢连杆热解决工艺设计1.2设计技术规定45号钢化学中含碳量是0.420.50%,Si含量为0.170.37%Mn含量0.500.80%Cr含量=0.25% ,优质碳素构造用钢 ,硬度不高易切削加工。连杆工作条件规定连杆具备较强强度和抗疲劳性能;又规定具备足够钢性和韧性。连杆机构中两端分别与积极和从动构件铰接以传递运动合理杆件。在发动机工作过程中,连杆要承受膨胀气体作用,还要承受纵向和横向惯性力。在一种复杂应力状态下
8、工作。它既收交变拉压应力,又受弯曲应力。因而连杆负载种类为疲劳冲击。故应满足下列力学规定:表一bss /b6001200MP320800MPa5060%1020%4050%布氏硬度:170320HB在对45号钢进行热解决时,即去应力退火,淬火和高温回火时应严格按照卡片所列出时间进行保温以及其他操作规定。 零件图如图一图一2 设计方案2.1连杆设计分析2.1.1工作条件连杆机构中两端分别与积极和从动构件铰接以传递运动和力杆件。在发动机工作过程中,连杆要承受膨胀气体作用,还要承受纵向和横向惯性力。在一种复杂应力状态下工作。它既收交变拉压应力,又受弯曲应力。因而连杆负载种类为疲劳冲击2.1.2失效形
9、式重要失效形式为损坏形式是疲劳断裂和过量变形。疲劳断裂:螺栓和杆在承受交变载荷一种破坏形式,由于螺栓在疲劳断裂前不产生塑性变形而是突然断裂;普通疲劳断裂部位在连杆三个高应力区域。过量变形:指是在长期运营中连杆发生塑性变形。2.1.3性能规定l 连杆上需进行机械加工表面为:大 小头孔及其两端面,连杆体与连杆盖得结合面及连杆螺栓定位孔等。l 大小孔尺寸精度及形状精度,为了使大头孔与轴瓦及曲轴.小头孔与活塞销能密切配合,减少冲击不良影响和便于传热。大头孔公差级别为it6,表面粗早度ra应不不不大于0.4um;大头孔圆柱度公差为0.012mm,小头孔公差级别为it8,表面粗燥度ra应不不不大于3.2u
10、m。小头承套底孔圆柱度公差为0.0025um,素线平行度公差为0.04|100mml 大小孔轴心线在两个互相锤子方向平行度:两孔轴心线再连杆轴线方向平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜度,从而导致气缸壁磨损不均匀,同步使曲轴连杆曲颈产生边沿磨损,因此两孔轴心线再连杆轴线方向平行度公差较小;二两孔轴心线在垂直于轴线方向平行度误差对不均云磨损影响较小,因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆轴线方向平行度在100mm长度上公差为0.04mm在垂直于连杆轴心线方向平行度在100mm长度公差为0.06mm。l 大、小孔中心距:大小孔中心距影响到气缸压缩比,及影响到发动机效率因此规定较高规定:190+-0.05mm
11、。l 连杆大头孔两端面对大头孔中心线垂直度:连杆大头孔两端面对大头孔中心线垂直度,影响到轴瓦安装和磨损,甚至引起灼烧;因此对她也提出一定规定:规定垂直度公差级别应不低于it9(大头孔两端面对大头孔轴心线垂直度在100mm长度上公差为0.08mm)。l 关于结合面技术规定:再连杆动载荷时,结合面得歪斜是连杆盖沿着剖分面产生相对错位,影响到曲轴连杆曲靖和轴瓦结合不良,从产生不均匀磨损。结合面平行度将影响到连杆、连杆盖和垫片贴合紧密度,因而也影响到螺栓受力状况和曲轴、轴瓦磨损。对于连杆,规定结合面平面度公差为0.025mm。l 大、小头孔两端面技术规定:连杆大、小头孔两端面间距离基本尺寸相似,但从技
12、术规定是不同,大头两端面尺寸公差级别为IT9,表面粗糙度Ra不不不大于0.8um,小头两端面尺寸公差级别为IT12,表面粗糙度Ra不不不大于6.3um。这是由于连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合规定,而连杆小头两端面与活塞销孔坐内档之间没有配合规定。连杆大头端面间距离尺寸公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸公差带中,这给连杆加工带来许多以便。l 螺栓孔技术规定:在前面已经说过,连杆在工作过程中受到急剧动载荷作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖两个螺栓及螺母上。因而除了对螺栓及螺母要提出高技术规定外,对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定规定。规定:螺栓孔按IT8级公差级别和表
13、面粗糙度Ra应不不不大于6.3um加工;两螺栓孔在大头孔剖分面对称度公差为0.25mm。 45号钢该钢冷塑性普通,退火、正火比调质时要稍好,具备较高强度和较好切削加工性,经恰当热解决后来可获得一定韧性、塑性和耐磨性,材料来源以便。适合于氢焊和氩弧焊,不太适合于气焊。焊前需预热,焊后应进行去应力退火。正火可改进硬度不大于160HBS毛坯切削性能。该钢经调质解决后,其综合力学性能要优化于其她中碳构造钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为1217mm,水淬时有开裂倾向。当直径不不大于80mm时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、小型模具零件进行调质解决后可获得较高强度和韧性,而大型零件,则以正
14、火解决为宜,因此,此钢普通在调质或正火状态下使用。A钢力学性能: 表二抗拉屈服伸长率断面收缩率硬度冲击力60035516%40%22939J2.2钢种材料 45号钢该钢冷塑性普通,退火、正火比调质时要稍好,具备较高强度和较好切削加工性,经恰当热解决后来可获得一定韧性、塑性和耐磨性,材料来源以便。适合于氢焊和氩弧焊,不太适合于气焊。焊前需预热,焊后应进行去应力退火。正火可改进硬度不大于160HBS毛坯切削性能。该钢经调质解决后,其综合力学性能要优化于其她中碳构造钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为1217mm,水淬时有开裂倾向。当直径不不大于80mm时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、
15、小型模具零件进行调质解决后可获得较高强度和韧性大型零件,则以正火解决为宜,因此,此钢普通在调质或正火状态下使用。其化学成分如图表三含C含Si含Mn含Ni含Cu含Cr0.420.50%0.170.37%0.500.80%=0.30%=0.25%=0.25%3 设计阐明3.1加工工艺流程45号钢热解决工艺设计热加工工艺流程通过许多次改进形成如下工艺流程:下料锻造预备热解决(正火)机械加工淬火+高温回火平磨组装。45钢属于中碳钢,其成分1如下表四表四 45钢化学成分(质量分数,%)含C含Si含Mn含Ni含Cu含Cr0.420.50%0.170.37%0.500.80%=0.30%=0.25%=0.2
16、5%成分分析:Mn是良好脱氧剂和脱硫剂。它能消除或削弱由于硫所引起钢热脆性,从而改进钢热加工性能。Mn和Cu形成固溶体,提高钢中铁素体和奥氏体硬度和强度,经固溶解决后有良好韧性,当受到冲击而变形时,表面层将因变形而强化,具备高耐磨性;同步又是碳化物形成元素,进入渗碳体中取代一某些Cu、Cr、Ni原子。Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢硬度和强度。硅能提高钢弹性极限、屈服强度和屈服比(s/b),以及疲劳强度和疲劳比(-1/b)等。 硅能促使铁素体晶粒粗化,减少矫顽力。3.2详细热解决45钢热解决涉及初期锻造和预先热解决,以减少坯料硬度为以便背面机加工,也为后续为淬火、回火提供优良原始组织。a钢热解
17、决工艺分析:由于45钢含碳量较高,对于连杆这种规定韧性、刚性、塑性和耐磨性特性,那么45钢最重要就是提高其韧性和耐磨性。 通过锻造和随后退火,形成硬度较低原始坯料,为后续切削加工提供有利以便和减少对于车床磨损。为了碎化、细化共晶碳化物,把粗大枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布均匀性,细化碳化物粒度,普通45钢使用时都需要进行锻造和预先热解决,以减少碳化物不均匀分布,为后续淬火、回火提供优良原始组织4。3.2.1预备热解决工艺正火是将钢加热到Ac3以上30度到50度保温恰当时间后,在静止空气中冷却得热解决工艺办法,正火组织为为一种比较细索氏体,以得到接近于平衡状态组织各种工艺办法。正火目是:
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