Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CÁC QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN

CÁC QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.1.1. Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong quá trình tơi





Tính nhiệt độ trung bình của vật nung:



Trong đó:

T2d là nhiệt độ đầu của vật nung (K): T2d = 25+273 = 298 K

T2c là nhiệt độ cuối của vật nung (K): T2c = 1040+273 = 1313 K

T2tb là nhiệt độ trung bình của vật nung (K): T2tb = 1105 K hay 831oC

• Hệ số Bi :



Trong đó:

α là hệ số truyền nhiệt



[kcal/m2.h.K]



[kcal/m2.h.K]

hay α = 152,85 [W/m2.K]



S là chiều dày trung bình của chi tiết nung: 0,04 [m] (nửa chiều dày);

λ là độ dẫn nhiệt: 25 [W/m.K] [4]

Vì Bi = 0,24 < 0,25 nên chi tiết là vật mỏng.





Cơng suất hữu ích của lò :



(W)

Trong đó:

là hệ số sử dụng hữu ích của lò, chọn = 0,7 ÷ 0,8; chọn

Ntk là cơng suất thiết kế của lò;

Nh là cơng suất hữu ích của lò;

• Số chi tiết trong một mẻ để sử dụng hết cơng suất hữu ích là:



= 0,75



Trong đó:

F là diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của 1 chi tiết,

F = 2.(0,13.0,08+0,13.0,25+0,25.0,08) = 0,1258 (m2)

k là hệ số tỷ lệ giữa nhiệt độ tại giai đoạn đầu và nhiệt độ môi trường nung cần

đạt, k = 0,85 ÷ 0,95; chọn k = 0,9

T1 = 1050 + 273 = 1323 K, là nhiệt độ của lò

T2 = 1040 + 273 = 1313 K, là nhiệt độ cuối của chi tiết

• Đồ gá và cách xếp chi tiết trong lò:

+ Đồ gá: hình dạng gá được minh họa ở mục 3.5.1.1

+ Gá được làm bằng gang, dày 40mm, gồm 8 thanh ngang 630x40x5mm cách nhau

10cm và 2 thanh dọc 720x40x5mm cách nhau 63cm. 8 thanh trụ đỡ ø15x300mm

+ Diện tích hấp thụ nhiệt của 1 tấm gá:

Stấm = 2.Sthanh dọc + 8.Sthanh ngang– 16.Smối hàn

Stấm = 0,584 (m2)

+ Khối lượng của 1 tấm gá:

Mtấm = Vtấm.dtấm = 1,296.10-3.7800 = 10 (kg)

+ Diện tích hấp thụ nhiệt của 1 thanh đỡ :

Sthanh = 0,014 (m2)

+ Khối lượng của 1 thanh đỡ :

Mthanh = 5,3.10-5.7800 = 0,414 (kg)

+ Diện tích hấp thụ nhiệt của 1 bộ gá :

Sgá = 2.Stấm + 8.Sthanh = 1,28 (m2)

+ Khối lượng của 1 bộ gá :



Mgá = 2.Mtấm + 8.Mthanh = 23 (kg)

+ Cách xếp chi tiết trên gá: gồm 2 gá, 8 chi tiết trên 1 gá, mỗi gá cách nhau 30cm.

+ Các chi tiết được xếp cách đều nhau một khoảng là d/2 nên hệ số sắp xếp k=2,2[5]

• Khối lượng chi tiết trong một mẻ: Mchi tiết = 16.(2,407.10-3.7800) = 300 kg



Khối lượng mẻ xếp: Mmẻ = Mgá + Mchi tiết = 23 + 300 = 323 kg

• Diện tích hấp thụ nhiệt của mẻ:

Fm = Sgá + 16.Schi tiết = 1,28 + 16.0,1258 = 3,3 (m2)

• Kiểm tra điều kiện:



Trong đó: Ntk = 70 kW là công suất thiết kế của lò

α = 152,85 W/m2.K là hệ số truyền nhiệt của lò

Fm = 3,3 m2là bề mặt trao đổi nhiệt của một mẻ

T1 = 1050+273 = 1323 K là nhiệt độ của lò

T2d = 25+273 = 298 K là nhiệt độ ban đầu của chi tiết

= 0,7 ÷ 0,8 là hệ số sử dụng hữu ích của lò, chọn



= 0,8



Vậy nhiệt độ mơi trường lò thay đổi, chi tiết được nung theo hai giai đoạn.



Hình 2.1.2. Sơ đồ thay đổi nhiệt độ của chi tiết và lò nung



2.1.2.1. Nung phân cấp giai đoạn 25oC – 650oC







Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

- Khi kết thúc giai đoạn 1, nhiệt độ của chi tiết đạt t’2.

- Ta có:



Trong đó:

t1 = 660oC

Nh = 43750 W

α = 152,85 Wm2/K

Fm= 3,3 m2



(oC)



- Thời gian nung giai đoạn 1 (nhiệt độ lò thay đổi), được tính theo cơng thức sau:



Trong đó:

c = 460 J/kg.K là nhiệt dung riêng của chi tiết

M = 323 kg là khối lượng mẻ xếp

t2d = 25oC là nhiệt độ ban đầu của chi tiết

Fm = 3,3 m2 là diện tích trao đổi nhiệt của một mẻ nung







Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò khơng đổi

Thời gian nung giai đoạn 2 (nhiệt độ lò khơng đổi), được tính theo cơng thức sau:



Trong đó:

t1 = 660 là nhiệt độ mơi trường nung

t2c = 650 là nhiệt độ của chi tiết



Hệ số sắp xếp kx = 2,2

• Tổng thời gian nung giai đoạn 25oC – 650oC:

= 92 phút







Thời gian nung giữ ở nhiệt độ phân cấp 650oC:

- Thời gian này dựa trên khuyến nghị của cơng ty phân phối thép Hitachi Nhật Bản,

theo đó thời gian này được lấy bằng 2 lần thời gian nung giữ khi tôi ở nhiệt độ tôi.



- Thời gian giữ nhiệt độ ở nhiệt độ tôi dựa trên chiều dày của chi tiết:

Dày (mm)



<15



25



50



75



100



125



150



200



300



Thời gian

giữ nhiệt

(phút)



15



25



40



50



60



65



70



80



100



- Chiều dày chi tiết là 80mm, do đó ta lấy thời gian giữ nhiệt là τgn1 = 104 phút.

• Tổng thời gian nung và giữ nhiệt giai đoạn 25oC – 650oC:

τnung1 = 92+104 = 196 (phút)



2.1.2.2. Nung phân cấp giai đoạn 650oC – 850oC





Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

- Khi kết thúc giai đoạn 1, nhiệt độ của chi tiết đạt t’2.

- Ta có:



Trong đó:

t1 = 860oC

Nh = 33333 W

α = 152,85 Wm2/K

Fm = 2,5814 m2



(oC)



- Thời gian nung giai đoạn 1 (nhiệt độ lò thay đổi), được tính theo cơng thức sau:



Trong đó:

c = 460 J/kg.K là nhiệt dung riêng của chi tiết

M = 323 kg là khối lượng mẻ xếp

t2d = 650oC là nhiệt độ ban đầu của chi tiết

Fm = 3,3 m2 là diện tích trao đổi nhiệt của một mẻ nung







Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò khơng đổi

Thời gian nung giai đoạn 2 (nhiệt độ lò khơng đổi), được tính theo cơng thức sau:



Trong đó:

t1 = 860 là nhiệt độ môi trường nung

t2c = 850 là nhiệt độ của chi tiết



Hệ số sắp xếp kx = 2,2





Tổng thời gian nung giai đoạn 650oC – 850oC:

= 38 phút







Thời gian nung giữ ở nhiệt độ phân cấp 850oC:

- Thời gian này dựa trên khuyến nghị của công ty phân phối thép Hitachi Nhật Bản,

theo đó thời gian này được lấy bằng thời gian nung giữ khi tôi ở nhiệt độ tơi.

- Chiều dày chi tiết là 80mm, do đó ta lấy thời gian giữ nhiệt là τgn1 = 52 phút.







Tổng thời gian nung và giữ nhiệt giai đoạn 650oC – 850oC:

τnung2= 38+52 = 90 (phút)



2.1.2.3. Nung phân cấp giai đoạn 850oC – 1040oC





Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

- Khi kết thúc giai đoạn 1, nhiệt độ của chi tiết đạt t’2.

- Ta có:



Trong đó:



t1 = 1050oC

Nh = 33333 W

α = 152,85 Wm2/K

Fm = 2,5814 m2



(oC)



- Thời gian nung giai đoạn 1 (nhiệt độ lò thay đổi), được tính theo cơng thức sau:



Trong đó:

c = 460 J/kg.K là nhiệt dung riêng của chi tiết

M = 323kg là khối lượng một mẻ nung

t2d = 850oC là nhiệt độ ban đầu của chi tiết

Fm = 3,3 m2 là diện tích trao đổi nhiệt của một mẻ nung







Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò khơng đổi

Thời gian nung giai đoạn 2 (nhiệt độ lò khơng đổi), được tính theo cơng thức sau:



Trong đó:

t1 = 1050 là nhiệt độ mơi trường nung

t2c = 1040 là nhiệt độ của chi tiết

M = 323 là khối lượng một mẻ nung

c = 460 J/kg.K là nhiệt dung riêng của chi tiết



Hệ số sắp xếp kx = 2,2

• Tổng thời gian nung giai đoạn 850oC – 1040oC:

= 37 phút





o



Thời gian nung giữ ở nhiệt độ phân cấp 1040 C:

- Thời gian này dựa trên khuyến nghị của cơng ty phân phối thép Hitachi Nhật Bản,

theo đó thời gian nung ở nhiệt độ tôi này được lấy dựa theo bảng sau:



Dày

(mm)

Thời gian

giữ nhiệt

(phút)



<15



25



50



75



100



125



150



200



300



15



25



40



50



60



65



70



80



100



- Chiều dày chi tiết là 80mm, do đó ta lấy thời gian giữ nhiệt là τgn1 = 52 phút.

• Tổng thời gian nung và giữ nhiệt giai đoạn 850oC – 1040oC:

τnung3= 37+52 = 89 (phút)

 Như vậy tổng thời gian nung và giữ nhiệt từ 25oC – 1040oC là:

τnung = τnung1 + τnung2 + τnung3 = 196+90+89 = 375 (phút) ≈ 6,3 (giờ)



2.1.2.4. Thời gian làm nguội





Theo giản đồ TTT của mác thép SKD61 tham khảo trong tài liệu tham khảo số [6] ta có

tốc độ nguội tới hạn của khn là: Vth = 12oC/s.



Hình 2.1.3. Đường cong CCT của thép SKD 61 [3]

• Thời gian để chi tiết nguội hẳn trong dầu:



2.1.3. Tính tốn thời gian ram

2.1.3.a. Ram lần 1







Chọn lò ram: Model – SNOL 1000/650, hãng SNOL - Livita

Lò điều khiển theo chương trình

Kết nối với máy tính qua cổng USB

Cơng suất thiết kế: 25 kW

Kích thước buồng lò, Rộng x Sâu x Cao: 1000x1000x1000mm

Kích thước ngồi lò, Rộng x Sâu x Cao: 2030x1860x2230 mm

Điện năng: 380 V, điện 3 pha

Nhiệt độ tối đa: 650 oC







Quy trình ram:



Nhiệt độ

Tr1=560o

(oC)



Tr2=560o



tr1



tr2



Ram lần 1







Ram lần 2

Hình 2.1.4. Quy trình ram thép 40Cr5MoV

Thời gian (giờ)

o



Nhiệt độ ram lần 1: 560 C

Tính tốn nhiệt độ trung bình của vật nung:



Trong đó:

T2d = 50+273 = 323K, là nhiệt độ ban đầu của vật nung

T2c = 560+273 = 833K, là nhiệt độ cuối cùng của vật nung

T2tb là nhiệt độ trung bình của vật nung trong quá trình ram



→ T2tb = 704 K (431oC)

• Độ dẫn nhiệt ở 400oC: λ = 31 [W/m.K] [4]

• Hệ số truyền nhiệt: α [W/m2.K]



[kcal/m2.h.K]



[kcal/m2.h.K]

hay α = 48,15 [W/m2.K]





Hệ số Bio theo cơng thức:



→ Như vậy chi tiết là vật mỏng.

• Cơng suất hữu ích của lò được tính theo cơng thức:



Trong đó:

Nh là cơng suất hữu ích của lò

Ntk= 25000 W; là cơng suất thiết kế của lò

= (0,7-0,8); chọn







= 0,75 là hệ số sử dụng hữu ích của lò



(W)

Số chi tiết trong một mẻ để sử dụng hết cơng suất của lò, được tính như sau:



Trong đó:

n là số chi tiết tối ưu trong một mẻ nung

Nh = 13889 W là công suất hữu ích của lò

α = 48,15 W/m2.K là hệ số truyền nhiệt trung bình của lò

F = 0,1258 m2 là diện tích trao đổi nhiệt của 1 chi tiết

k là hệ số tỷ lệ giữa nhiệt độ tại giai đoạn đầu và nhiệt độ môi trường nung cần

đạt, k = 0,85 ÷ 0,95; chọn k = 0,9

T1 = 570 + 273 = 843 K, là nhiệt độ của lò



T2c = 560 + 273 = 833 K, là nhiệt độ cuối của chi tiết



(chi tiết)

• Chọn số chi tiết trong một mẻ là: 16 chi tiết để phù hợp với số lượng chi tiết của1mẻ





nung tơi.

Đồ gá và cách xếp chi tiết trong lò :

+ Đồ gá: đồ gá giống như đồ gá khi nung tơi.

+ Diện tích hấp thụ nhiệt của 1 bộ gá:

Sgá = 1,28 (m2)

+ Khối lượng của 1 bộ gá:

Mgá = 23 (kg)

+ Cách xếp chi tiết trên gá giống như khi nung tôi, xếp 2 tầng, mỗi tầng (xếp 8 chi



tiết) cách nhau 30 cm.

+ Các chi tiết được xếp cách đều nhau một khoảng là d/2 nên hệ số sắp xếp k=2,2

• Khối lượng chi tiết trong một mẻ:

Mchi tiết = 16.(2,407.10-3.7800) = 300kg



Khối lượng mẻ xếp:

Mmẻ = Mgá + Mchi tiết = 23 + 300=323 kg

• Diện tích hấp thụ nhiệt của mẻ:

Fm = Sgá + 16.Schi tiết = 1,28 + 16.0,1258 = 3,3 (m2)

• Kiểm tra điều kiện:



Trong đó: Ntk = 25 kW là cơng suất thiết kế của lò

α = 48,15 W/m2.K là hệ số truyền nhiệt của lò

Fm = 3,3 m2 là diện tích trao đổi nhiệt của một mẻ

t1 = 570oC, là nhiệt độ của lò

t2d = 50oC, là nhiệt độ ban đầu của chi tiết

= 0,7 ÷ 0,8 là hệ số sử dụng hữu ích của lò, chọn



= 0,8



Vậy nhiệt độ mơi trường lò thay đổi, chi tiết được nung theo hai giai đoạn.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CÁC QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×