Čep je spojovací součástí lisovacího nástroje a je vyroben z materiálu 13 141. Je středně dynamicky namáhán a požaduje se , aby měl tvrdost HV = 230 až 235 (tomu odpovídá hodnota σ_pt = R_m = 720 až 740 Mpa)

Požadovaná výrobní dávka 80 ks

Porovnání tvrdosti a pevnosti v tahu u ocelí – tabulky str. 237

1. Charakterizujte použitý materiál
2. Navrhněte a popište vhodné tepelné zpracování
3. Vypracujte technologický postup včetně určení teplot a výpočtu časů ohřevu a výdrže a zakreslete časový průběh tepelného zpracování
4. Jak zjistíme požadovanou hodnotu tvrdosti a metodu popište

 

a)

13 141

• konstrukční ocel nízkolegovaná
• 3 č. – množství legujících prvků
• 4 č. – obsah uhlíku v desetinách
• 5 č. – podrobnější určení oceli
• legující prvky Mn a Si
• více v tabulkách a mat. listech

 

b)

Zušlechťování

• je vysoko teplotní popuštění (ocel zakalená na martenzitickou strukturu je velmi tvrdá , velmi křehká a náchylná k popraskání. To je způsobeno vnitřním pnutím(strukturním pnutím + teplotní pnutí). Proto je vhodné materiál po kalení popouštět.
• v materiálu dojde ke snížení pevnosti materiálu(Rm), hodnoty meze kluzu(Re), H, ale zároveň se zvyšuje vrubová houževnatost(KC), tažnost(A), kontrakce(Z) a mez únavy(σ_c)

– docílíme velmi optimální kombinace mechanických vlastností .

 

Popouštěcí teplota je v rozmezí od 350 do 700^oC, ale nejčastěji je 500 až 650^oC

Použití – pro konstrukční ušlechtilé oceli

Účel – odstranění vnitřního pnutí a změna struktury(martenzit na bainit)

 

c)

Technologický postup

• Příprava materiálu
• Soustružení
• Tepelné zpracování
• Broušení
• Kontrola

 

Tepelné zpracování

• Uložit na rošty(v tabulce zvolit způsob rozložení)
• Kalit –              kalící teplota – najdeme v materiálových listech( 840±10^oC )
• kalící prostředí – najdeme v materiálových listech (ochlazování v oleji)
• doba ohřevu
• doba výdrže
• doba ochlazení

 

• Popouštět – výše popouštěcí teploty závisí na požadované pevnosti(tvrdosti) ( teplota- 550 – 690^oC – určíme 550^oC ze závislosti popouštěcí teploty na mechanických vlastnostech. Na ose y najdeme hodnotu Rm=σ_pt a z této hodnoty vyneseme přímku rovnoběžnou s osu x. Kde nám přímka protne křivku σ_pt tak v tom bodě sneseme přímku rovnoběžnou s osou y směrem k ose x. Kde nám přímka protne osu x tak v tom místě odečteme hodnotu popouštěcí teploty )
• Kontrola(např. 20%) – kontrola tvrdosti

 

 

 

 

 

 

Doba kalení (čas u tepelného zpracování závisí)

• tvar a velikost součásti, druh materiálu, typ pece(ohřívací zařízení), způsob uložení

 

Charakteristický rozměr je průměr hlavy (ø50)

 

Doba ohřevu pro kalení

 

t_ok = t_{charakteristického rozměru pro ohřev} . K_m . K_p . K_u

t_ok – čas ohřevu při kalení

K_m – koeficient materiálu

K_p – koeficient pece

K_u – koeficient uložení

 

t_ø50 = 40 min.

K_m = 1,25(tabulka je pro uhlíkové oceli, ale mi máme slitinovou => koeficient materiálu není 1. Pod tabulkou jsou hodnoty na přepočítání pro oceli slitinové (25% až 40%). Máme nejhorší ocel slitinovou tak berem v potaz 25%, ale koeficient není 0,25, ale 1,25 )

K_p = 1(pro pec plynovou – to je ta naše) (pro pece elektrické 1,15 až 1,25)(taky je to pod tabulkou

K_u = 1,4(v tabulce podle uložení)

 

t_ok= 40 . 1,25 . 1 . 1,4 = 70min.

 

Doba výdrže pro kalení

 

t_vk = t_{charakteristického rozměru pro výdržv} . K_m . K_p . K_u

 

t_vk = 10 . 1,25 . 1 . 1,4 = 17min 30s

 

Doba ochlazení pro kalení

• určuje se na základě velikosti součásti a kalícím prostředím z ARA nebo z IRA diagramu(my použijeme ARA)
• když je nos dále tak ochlazujeme déle a když je blíže tak kratší dobu
• 3 až 4 minuty (zvolili jsme podle ARA diagramu a průsvitek, které se přikládají na diagramy)

 

Popouštění

t_op= 50 . 1,25 . 1 . 1,4= 87´30´´

t_vp= 13 . 1,25 . 1 . 1,4= 22´48´´

 

Se zvyšující se teplotou klesá pevnost materiálu v tahu a σ_kt, ale roste tažnost a vrubová houževnatost

 

d)

Zkouška podle Vickerse

– vtlačování diamantového jehlanu, který má úhel 136^o silou 294 N po dobu 10 až 15s

 

d₁ + d₂

d = ———–

2

d₁           d₂

 

 

F

Hv = 1,854 . —-

d²