Исследование и разработка технологии производства поковок колец подшипников из непрерывнолитой заготовки стали ШХ-15 на основе физического и математического моделирования

• Автор: Бублик, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Анализ технологии производства подшипников

1.1 Классификация и характеристика подшипников качения

1.2 Подшипниковая сталь и ее свойства

1.3 Основные методы получения заготовок подшипниковых ко леи

1.3.1 Горячая штамповка колец на горизонтальноковочных ма шинах ГКМ

1.3.2 Свободная ковка и раскатка заготовок колец подшипников

1.3.3 Горячая штамповка заготовок колец на молотах

1.3.4 Штамповка заготовок подшипниковых колец на прессах и автоматах

1.3.5 Винтовая прокатка прутков и труб для заготовок колец

1.4 Теоретические методы решения задач пластичности и ОМД
1.5 Цель и задачи исследований.
Глава 2 Методика проведения исследований
2.1 Объект и методы исследования
2.2 Исследуемые материалы и образцы
2.3 Оборудование, оснастка и инструмент
2.4 Комплексная методика физического и математического моде лирования с построением трехмерных параметрических моделей
Глава 3 Промышленное опробование традиционной технологии ковки
и прокатки для деформации НЛЗ ШХ повышенного качества
3.1 Особенности металлургического производства НЛЗ из стали ШХ
3.2 Исследование свойств НЛЗ из стали ШХ повышенного ка чества
3.3 Исследования свойств НЛЗ после горячей свободной ковки
3.4 Исследования свойств НЛЗ после винтовой прокатки
3.5 Заключение по главе 3
Глава 4 Физическое моделирование операций ковки методом слоистых моделей
4.1 Сравнение предлагаемой и традиционной и технологических схем свободной ковки кольцевых поковок из НЛЗ
4.2 Моделирование предлагаемой и новой технологических схем свободной ковки при протяжке сплошных круглых поковок из НЛЗ
Глава 5 Математическое моделирование технологии получения поковок для подшипников
5.1 Математическая постановка задачи моделирования в вычислительной системе ЗГогт
5.2 Технологические особенности вычислительной системы С2Гогт
5.3 Определение реологических параметров непрерывнолитой стали ШХ
5.4 Постановка задачи моделирования процессов ковки
5.5 Моделирование процесса осадки и прошивки кольцевых заготовок
5.6 Моделирование процесса протяжки поковок круглого сечения бойками разной геометрии и с подкладным инструментом
5.7 Заключение по главе
Глава 6 Разработка промышленной технологии ОМД для получения заготовок подшипников из НЛЗ
6.1 Винтовая прокатка НЛЗ для производства заготовок подшипников
6.2 Промышленное опробование новой технологии свободной ковки заготовок подшипниковых колец
6.3 Разработка нового способа ковки подшипниковых колец из НЛЗ
6.4 Техникоэкономический анализ эффективности использования НЛЗ
6.5 Заключение по главе
Основные результаты и выводы по работе Библиографический список Приложение 1 Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Стали, применяемые для подшипников качения, можно разделить на две группы высокоуглеродистыс закаливаемые и малоуглеродистые цементируемые. Преобладающую массу подшипников в мировом производстве изготовляют из закаливаемых высокоуглеродистых сталей. Наибольшее распространение получила высокоуглеродистая хромистая сталь типа ШХ. Сталь ШХ по ГОСТу 1 1 имеет следующий состав 0,. С 0,. Мп 0,. Сг 0, Б не более 0,7 Р 0, 0, Си 0, Си не более. ШХСГ, отличающаяся от стали ШХ повышенным содержанием марганца и кремния 0,9. Мп 0,4. Подшипники работают в условиях очень больших контактных напряжений, достигающих в некоторых случаях МПа. Поэтому подшипниковые стали должны иметь плотное однородное строение макроструктура, минимальное содержание неметаллических включений, минимальную карбидную неоднородность 4. Неметаллические включения в подшипниковой стали не только снижают долговечность подшипников, они отражаются и на некоторых других показателях качества подшипников. Например, при значительной загрязненности стали неметаллическими включениями получить высокий класс чистоты поверхности деталей подшипника практически невозможно. В приборных подшипниках загрязненность стали неметаллическими включениями, приводит к потере легкости вращения, к увеличению момента трогания 5. Одним из важнейших показателей качества стали, определяющих работоспособность подшипников, является макроструктура, в частности осевая и общая пористость металла 4, 5. Мнение о том, что она не особенно вредна, ошибочно. Оно основано на том, что осевая зона металла будто бы не выходит на рабочую поверхность деталей подшипников. Однако фактически это не так. При производстве шариков внутренняя зона металла выходит на рабочую поверхность в области их полюсов и снижает срок службы подшипников. При штамповке колец из прутков на горизонтальноковочных машинах внутренняя зона металла выходит на рабочую часть колец торцами волокон, что является наиболее неблагоприятным. Вредное влияние общей пористости очевидно, так как всякие местные нарушения плотности металла служат очагами усталостного выкрашивания. Карбидная сетка в подшипниковой стали ШХ приводит к снижению сопротивления стали ударным нагрузкам. Структурная полосчатость является следствием дендритной ликвации, образующейся при кристаллизации слитка. Неравномерное распределение карбидов приводит к тому, что соседние слои металла, отличающиеся по содержанию углерода и хрома, имеют после закалки разнородную структуру рис. Темные полосы, наблюдаемые в структуре такой стали см. Карбидная полосчатость существенно влияет на разброс значений микротвсрдости стали ШХ. ГОСТ 1. От структурной полосчатости зависит величина анизотропии свойств стали, т. Она достигает по пределу прочности и ударной вязкости при балле 1, структурной полосчатости и по этим показателям при балле 3,. Карбидная неоднородность оказывает также сильное влияние на контактную выносливость стали, в особенности при торцовом выходе волокон металла на рабочую контактную поверхность качения. Согласно ГОСТу 1 1 подшипниковые стали ШХ и ШХСГ должны обладать определенной прокаливаемостью. Эта характеристика является одним из важнейших технологических свойств стали. Прокаливаемость стали ШХ, определяемая методом торцовой закалки, колеблется в широких пределах от 4 до ,7 мм, что примерно соответствует толщине стенок колец подшипников от 9 до мм и диаметру роликов от до мм. Это значит, что кольца, изготовленные из стали с указанным нижним значением прокаливаемости, не могут быть нормально закалены в масле, если их толщина стенки более 9 мм и если диаметр роликов более мм. Однако при наибольшем значении прокаливаемости стали ШХ могут быть закалены кольца с толщиной стенок мм и ролики диаметром мм. Прокаливаемость стали ШХСГ колеблется в пределах ,5,7 мм, что соответствует толщине стенок колец от до мм и диаметрам роликов от до мм. Известно, что основными факторами, влияющими на прокаливаемость стали, являются химический состав, определяемый методом выплавки , величина зерна аустенита, исходная структура, технология металлургического производства и термической обработки.