Нормализованные детали что это
Нормализованные узлы агрегатных станков
Нормализованные узлы агрегатных станков (рис. 1) в большинстве случаев составляют следующие элементы: станина 1, колонна 4, силовые головки 2, шпиндельные коробки 3, приспособление для установки и крепления обрабатываемой заготовки 5 и подставки для приспособления 6. В некоторых случаях станины и колонны устанавливают на литых или сварных основаниях, которые являются нормализованными агрегатами.
В случае последовательной обработки нескольких заготовок вместо неподвижного приспособления 5 устанавливают подвижной или поворотный стол, на котором монтируют приспособления для установки и крепления заготовки.
В агрегатных станках с гидрофицированным приводом, который является важным узлом для перемещения рабочих органов, управление циклом осуществляется с помощью нормализованных гидропанелей.
Рис. 1. Трехсторонний сверлильный многошпиндельный агрегатный станок.
Станины и колонны в нормализованном исполнении узлов агрегатных станков представляют собой отливки и сварные конструкции коробчатой формы с направляющими для силовой головки. Специальные, не нормализованные, станины изготовляют обычно сварными из стали с привертными направляющими. В ряде случаев направляющие выполняют в виде салазок и устанавливают на сварной станине после окончательной обработки.
Шпиндельные коробки агрегатных станков
Шпиндельные коробки это важные нормализованные узлы агрегатных станков, они служат для размещения рабочих шпинделей и передачи движения от выходного вала силовой головки к шпинделям. Нормальная шпиндельная коробка (рис. 2) имеет корпус 2, промежуточную плиту 3, переднюю крышку 1 и заднюю крышку 4. В расточках корпуса и промежуточной плиты расположены нормализованные шпиндели, валики и зубчатые колеса. Центральное зубчатое колесо 5 сцепляется с колесом, закрепленным на выходном валу силовой головки. Монтаж коробки ведется через окно в корпусе 2. Задняя крышка имеет отверстия для крепления коробки к корпусу силовой головки.
Ряд размеров шпиндельных коробок нормализован. Соответственно этим размерам производятся литые детали коробок, а отверстия под подшипники растачивают в соответствии с требованиями конкретного случая.
В целом, большинство элементов составляют нормализованные узлы и детали агрегатных станков, однако приспособления для установки и крепления обрабатываемой заготовки проектируются сообразно ее размерам, конфигурации и виду обработки и поэтому не могут быть нормализованы. Установка заготовки производится на планках, штырях, призмах и пр.
Рис. 2. Шпиндельная коробка агрегатного станка
Нормализация стали
Нормализация стали – разновидность отжига, которая заключается в нагреве до аустенитного состояния, выдержке в течение определенного времени и охлаждении на воздухе. Для доэвтектоидных сталей, содержащих менее 0,8% углерода, нормализованной считают структуру, которая представляет собой смесь перлита и феррита.
В заэвтектоидных сталях (С более 0,8%) структура после нормализации состоит из сорбита – высокодисперсной разновидности перлита. Этот вид термической обработки используют с целью устранения дефектов структуры, ее подготовки к операциям резания. Часто он применяется для улучшения качеств стальных отливок вместо операций закалки и отпуска. Нормализационный отжиг востребован в основном для средне- и высокоуглеродистых, низколегированных, инструментальных марок стали.
Этапы процесса нормализации стали
Нормализационный отжиг осуществляется в несколько этапов. Все операции выполняются на металлургических и металлообрабатывающих предприятиях, оснащенных термическими печами различной конструкции и другим специализированным оборудованием.
Нагрев
Доэвтектоидные стали при нормализации нагревают до температур выше точки Ас3 на 40…50 °C. Для заэвтектоидных сталей выбирается более низкая температура нагрева, позволяющая исключить при нормализации рост аустенитных зерен и формирование грубой сетки. Конкретная температура зависит от содержания углерода и легирующих элементов, если такие присутствуют.
Чаще всего для определения оптимального температурного режима используются изотермические и термокинетические диаграммы. Для вновь разработанных марок стали теоретически рассчитанные значения подтверждают опытным путем. Период фазовых превращений определяется номенклатурой и количеством легирующих компонентов. Для нелегированных и низколегированных сталей обычно устанавливают 1,5 минуты нагрева на каждый миллиметр толщины изделий.
Выдержка
Выдержка – это время, которое изделие должно находиться в нагревательной камере при заданной температуре. Этот этап необходим для полного и равномерного прогрева садки, завершения фазовых превращений. Время выдержки зависит от марки стали, габаритов изделия, температуры нагрева. Для некрупных деталей простых конфигураций для прогрева по всему объему достаточно выдержать металлопродукцию при заданной температуре в течение 15 минут.
Охлаждение
Охлаждение осуществляется в основном на спокойном воздухе. Иногда используется воздушный обдув. При ускоренном охлаждении аустенит распадается при пониженных температурах, что обеспечивает появление дисперсной ферритно-цементитной структуры. Структура нормализованных средне- и высокоуглеродистых сталей отличается более высокой прочностью и твердостью, по сравнению с отожженным состоянием. Среда и, следовательно, скорость охлаждения существенно влияют на структуру и другие характеристики. Одна сталь, нагретая до одинаковой температуры, но охлажденная по разным режимам, имеет разные характеристики.
В прокатных цехах нормализация по описанной выше схеме может заменяться нормализационной прокаткой. Эта операция осуществляется на прокатном стане с применением тепла нагрева, которому подвергают металлопрокат перед прокаткой. Такая технология позволяет получить структуру стального проката, аналогичную нормализованному состоянию (мелкозернистую, с равномерными механическими характеристиками по всему объему), но при гораздо меньших энергетических и трудовых затратах.
Задачи, решаемые нормализацией углеродистых и легированных сталей
Нормализационный отжиг отливок, поковок, металлопроката, различных полуфабрикатов и металлоизделий обеспечивает:
Стальные отливки подвергают нормализационному отжигу с целью гомогенизации дендритной структуры, уменьшения остаточных напряжений, повышения восприимчивости к последующим операциям термической обработки.
Закалку с высоким отпуском заменяют нормализацией для изделий сложной конфигурации и/или имеющих резкие перепады сечения. Эта мера позволяет избежать таких негативных последствий, как: трещинообразование, коробление, высокие термические напряжения.
Особенности нормализационного отжига для сталей с различным содержанием углерода
Цели и особенности проведения нормализации зависят от состава стали:
Для низкоуглеродистых марок нормализация эффективно заменяет отжиг, поскольку она обеспечивает сочетание повышенной твердости с улучшением обрабатываемости резанием и получением более чистой поверхности.
Оборудование и расходные материалы, используемые при осуществлении нормализационного отжига
Требуемый температурный режим нормализации стали и ее охлаждения обеспечивают:
Для нормализации мелких деталей в среде защитного газа используются конвейерные нормализационные печи. Загрузочное и разгрузочное отверстия расположены ниже уровня рабочей камеры. Загрузочный и разгрузочный тамбуры расположены под уклоном. Конвейер представляет собой сетчатую конструкцию из нихромовой проволоки толщиной 3 мм. В разгрузочной части печи осуществляется охлаждение деталей. Охладительный коридор, через который проходит конвейер, имеет двойные стенки. Пространство между ними заполняется проточной холодной водой. Защитный газ присутствует во всем пространстве печи, включая части погрузки и разгрузки.
Детали располагают на конвейере в один слой, что обеспечивает равномерный нагрев и быстрое охлаждение изделий. При выходе из разгрузочной части детали должны иметь температуру, не превышающую +50 °C. При более высоких температурах на поверхности металлоизделий появляются оксидные пленки. Скорость движения конвейера – до 20 см в минуту.
Нормализация, как и другие технологии термообработки отливок, металлопроката, полуфабрикатов и металлоизделий, может быть промежуточной или конечной операцией. В большинстве случаев нормализационный отжиг является промежуточным процессом. Роль финишной процедуры нормализация выполняет при производстве фасонного металлопроката – тавра, двутавра, швеллера.
НПП «ЭЛСИТ»
Суть процесса нормализации стали
Большая часть типов термической обработки металла проводятся по одному алгоритму – нагрев, выдержка и охлаждение. Эти методики позволяют изменить структуру и характеристики металла.
Термообработка металлов
Несмотря на схожесть процесса каждый из методов имеют разные временные и температурные показатели. Все виды воздействия на сталь при помощи перепада температур могут использовать как промежуточный этап технического процесса, так и заключительный.
Цель промежуточного этапа – подготовка стали к дальнейшей обработке, завершающего – добавить в свойства металла новые характеристики.
Нормализацию используют, чтобы минимизировать количество зерен в структуре металла, образованных сварочным швом. Температуру для этого вида обработки устанавливают основываясь на типе материала.
Так для сплавов с содержанием углерода 0,8-2,0% (заэвтектоидных) используют температурный режим с интервалом между точками Ac1 и Ac3. Для стали с содержанием углерода до 0,8% (доэвтектоидной) – более Ac3.
В результате нормализации материалы первого вида приобретают идентичную твердость, и закрепляется одинаковое количество аустенита. Выходит структура, в составе которой присутствуют цемент и мартенсит. Это повышает твердость и износостойкость металла.
Если нагревать заэвтектоидный металл при температурах более Ac3, то его прочность уменьшается, тогда как, структура доэвтектоидного становится более вязкой.
Время процесса определяется индексом норматива – 1 час выдержки на 25 мм толщины металла. Охлаждение зависит от размера листа и количества перлита.
Между этими величинами есть прямая зависимость. Так с увеличением силы охлаждения толщина пластин и промежуток между ними уменьшается, а перлита становится больше. Низкая сила охлаждения приводит к снижению твердости и прочности материала.
Чтобы не произошло коробление во время обработки предметов с большими (ступенчатыми) перепадами сечения, термические напряжения делают несколько ниже как при нагреве металла, так и при его охлаждении. Для этого такие предметы нагревают в соляной ванне.
При понижении температурных показателей детали до крайней нижней точки допускается ускоренное ее охлаждение в воде или масле.
При нормализации из-за сокращения внутренних напряжений структура стали меняется и получается мелкозернистой.
Суть технологии
Нормализация стали относится к термическому методу обработки. Существует несколько технологий нагрева металла, отличающихся по условиям:
Именно медленное охлаждение даёт возможность получить однородный состав стали. Цель отжига — это однородная структура металла, стремление убрать раковины и пустоты, мелкие трещины.
По теме: Как бороться с фитофторой на картофеле? Препараты от фитофторы
Используются следующие разновидности отжига, распространенные для снижения локальных утолщений после горячего и холодного проката:
Температура нормализации стали подбиралась опытным путём для каждого вида сплавов. После отливки или холодного проката ни одна заготовка не получается идеальной структуры. Исправить ситуацию помогает дополнительная термообработка — отжиг.
Назначение
Нормализация стали имеет разные функции кроме усиления ее твердости. В некоторых случаях нормализацию проводят с обратной целью для понижения прочности и ударной вязкости.
К основным целям нормализации металла относятся:
Данная методика используется для подготовки металла к термической обработке завершающего этапа технологического процесса.
Назначение процесса
Нормализация призвана менять микроструктуру стали, она выполняет следующее:
Цели нормализации могут быть совершенно разные. С помощью такого процесса твердость стали можно повысить или снизить, это же касается прочности материала и его ударной вязкости. Все зависит от механических и термических характеристик стали. С помощью данной технологии можно как сократить остаточные напряжения, так и улучшить степень обрабатываемости стали с помощью того или иного метода.
Стальные отливки такой обработке подвергают в следующих целях:
Изделия, полученные посредством обработки давлением, подвергают нормализации после ковки и прокатки, чтобы сократить разнозернистость структуры и ее полосчатость.
Нормализация вместе с отпуском нужна для замены закалки изделий сложной формы или же с резкими перепадами по сечению. Она позволит не допустить дефектов.
Еще эта технология применяется, чтобы улучшить структуру изделия перед закалкой, повысить его обрабатываемость посредством резки, устранить в заэвтектоидной стали сетку вторичного цемента, а также подготовить сталь к завершающей термической обработке.
Нюансы и этапы нормализации
Термообработка металла
Есть несколько разновидностей термической обработки, но нормализацию используют чаще, так как она имеет гораздо больше преимуществ по сравнению с другими.
Оборудование и материалы
Для нормализации металла используют специальные печи для отжига и закалки. Иногда применяют установки с газовым нагревом. Такие системы имеют следующую комплектацию:
Нагревательная система в агрегатах с косвенным методом нагрева может быть устроена по разным принципам. В газовых печах нагрев чаще всего реализуют через воздушное пространство, при этом горелку помещают в центре камеры.
Проведение процесса
Охлаждение стали
При нормализации деталь подвергается нагреванию до определенной температуры, некоторое время оставляют в ней и затем охлаждают. Какие показатели будут использоваться для нагрева, зависит от марки стали.
Значимую роль в нормализации металла играет его правильное охлаждение. При этом интенсивность играет немаловажное значение. Быстрое охлаждение приводит к увеличению прочности и твердости металла, тогда как при медленном, он теряет эти характеристики.
Правильно проведенная нормализация металла изменяет микроструктуру стальных сплавов.
Длительность
Время выдержки зависит от толщины детали. Так было установлено, что для получения однородной структуры пластины в 25 мм потребуется 1 час.
Нормализация стали
Если Вам требуется нормализация деталей (стали), то НТУ ХПИ оказывает услуги по нормализации металла. Наш лозунг, это «качество»
Для повышения знаний, далее более подробно о нормализации стали.
Чтобы упростить определение процесса нормализации стали и облегчить нахождение оптимальных температур нагрева при проведении этого процесса рассмотрим сначала фазовое состояние сплавов системы железо – углерод, а именно область относящуюся к сталям. Химический состав и температура позволяют определить равновесный фазовый состав и структуру для стали любой из известных марок (рис 1).
Рис 1. Фрагмент диаграммы состояния железо – углерод, описывающий фазовое состояние сталей и чугунов.
По своему фазовому и структурному классу стали могут быть доэвтектоидные (большинство конструкционных и высокопрочных сталей), эвтектоидные (типичные марки инструментальных сталей) и заэвтектоидные (подшипниковые стали, высоколегированные инструментальные стали высокой твердости, износостойкости и теплостойкости). Доэвтектоидные стали содержат от 0 до 0,78 % углерода, эвтектоидные – около 0,78% углерода, и заэвтектоидные стали содержат от 0,78 до 2,14 % углерода.
Нормализацией стали (или нормализационным отжигом) называется нагрев доэвтектоидной стали на 50 ºС выше температуры полной аустенизации (Ас3), а эвтектоидной и заэвтектоидных сталей на 50 ºС выше температуры аустенизации (Аст), минимально необходимой выдержке при данной температуре для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении на воздухе (рис 2). Температура Аст лежит на кривой Ас3 – Е (рис. 1), при этом для легированных заэвтектоидных сталей допускается и несколько более высокий нагрев).
Рис 2. Схема охлаждения стали при нормализации.
А) Термокинетическая диаграмма превращения переохлажденного аустенита с указанием скорости охлаждения при отжиге (1) и нормализации (2).
Нормализация стали вызывает ее полную фазовую перекристаллизацию (перекристаллизацию претерпевает весь объем металла со всеми структурными составляющими, за исключением не растворимых в аустените избыточных карбидов Cr, Mo, W, V, Nb, Ti присутствующих в высоколегированных сталях).
Нормализация металла измельчает зерно, устраняя крупнозернистую структуру. Таким образом, крупнозернистая структура полученная при литье, горячей прокатке, ковке, штамповке или технологическом перегреве (например, при неправильном нагреве под закалку) может быть полностью исправлена применением нормализации. Нормализацию очень широко применяют для улучшения механических свойств стальных отливок (зачастую вместо закалки и отпуска).
Ускоренное охлаждение стали на воздухе при нормализации (см. рис. 2) приводит к распаду аустенита при более низких температурах, чем при отжиге, что повышает дисперсность образующейся ферритно-цементитной структуры и увеличивает количество мелкодисперсного перлита (именуемого в зависимости от дисперсности сорбитом или трооститом). Выделение мелкодисперсного перлита на 10 – 15% повышает прочность и твердость нормализованной стали по сравнению с отожженной. Такое повышение свойств при нормализации особенно характерно для средне- и высокоуглеродистой стали.
Нормализация стали после горячей прокатки повышает ее сопротивление хрупкому разрушению, снижая порог хладноломкости и повышая работу распространения трещины.
Назначение нормализации может существенно различаться в зависимости от состава (марки) обрабатываемой стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию как правило назначают вместо отжига. В этом случае повышая твердость низкоуглеродистой стали нормализация обеспечивает повышение производительности обработки резанием и получение более чистой поверхности (в противном случае низкоуглеродистая сталь может оказаться слишком мягкой и вязкой для скоростной обработки).
Для отливок из среднеуглеродистых сталей (35Л, 45Л, 35ХМЛ, 35ХГСЛ) нормализацию применяют вместо закалки и высокого отпуска (иногда, при обработке легированных сталей, для той же цели применяется нормализация с последующим высоким отпуском). Механические свойства в этом случае будут несколько уступать закаленной и высокоотпущенной стали, но изделия подвергнутся меньшей деформации по сравнению с деформацией получаемой при закалке, а вероятность появления трещин и других закалочных дефектов практически исключается.
Для высокоуглеродистой, в том числе заэвтектоидной стали (Х, ШХ15, 9ХС, ХВСГ), нормализацию применяют для устранения цементитной сетки (рис. 3) и измельчения структуры перед нагревом под закалку.
Рис 3. Микроструктура заэвтектоидной стали содержащей 1,2% углерода (с цементитной сеткой), Х500. Как уже упоминалось выше, нормализацию с последующим высоким отпуском (600 – 680 ºС) часто применяют для исправления структуры легированных и высоколегированных сталей (4Х5МФС, Х6ВФ, Х12ВМФ) вместо полного отжига, так как производительность нормализации с последующим высоким отпуском выше.
Понравилась статья? Расскажите друзьям.
Общайтесь с нами:
Отличия нормализации от классического полного отжига
Кроме классического отжига и нормализации используются другие виды термообработки металла:
Нормализация – это процесс, при котором сталь нагревается до аустенитного состояния при показателях температуры на 30-50 градусов больше Ac3. При этом процесс охлаждения происходит на открытом воздухе.
Классический полный отжиг стали более длительный процесс, при котором металл достаточно долго нагревают и медленно охлаждают. Этот способ обработки стали считается менее производительным и более затратным. Чаще всего используют при более 0,4% углерода в составе стали.
Нормализация происходит гораздо быстрее, что позволяет охватить большее количество деталей. При этом сталь становится более прочной и твердой, чем после полного отжига.
Режимы нормализации стали
Этот вид термообработки подразумевает:
Определение! Характеристики нормализованных горячекатаных полуфабрикатов во многом зависят от сечения. Чем меньше размер сечения, тем меньше время охлаждения и тем выше прочностные характеристики.
Отличия нормализации от классического полного отжига:
Внимание! С увеличением содержания углерода разница между характеристиками нормализованной и отожженной стали увеличивается. Для марок, содержащих до 0,2% C, предпочтительнее более экономичная нормализация. Для средне- и высокоуглеродистых марок твердость нормализованных сталей гораздо выше отожженных, поэтому в данном случае эти две термические операции не всегда взаимозаменяемы.
Исправление нарушенной структуры металлов и сплавов
Двухступенчатое охлаждение сталей позволяет преобразовать пластинки перлита в зерна. Нагрев происходит до температуры выше точки Ас1. Затем она снижается до 700 и выдерживается до 500 градусов. Далее на воздухе длительно остывает металл. Эта нормализация носит название сфероидизирующая. В результате изделие без труда поддается резанию. Так обрабатывают металлы, содержащие 0,65 % углерода.
По теме: Корпоративный Фильм — Основа Коммуникации С Партнёрами И Потребителями
Наклеп — это образование более прочных областей металла после холодной штамповки или волочения. Убирает этот дефект рекристаллизационный отжиг — хрупкость сталей устраняется за счёт нагрева до 700 градусов (ниже Ас1). В этот момент восстанавливается кристаллизационная решетка металлов. Структура становится мелкозернистой и однородной. Также может проводиться светлый отжиг, восстанавливающий свойства сталей после проката листового, чтобы сохранить блестящую поверхность.
Нормализация состоит в нагреве стали до температуры выше верхней критической точки Ас3 на 30–50°, т. е. до температуры, немного превышающей температуру полного отжига, небольшой выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.
Продолжительность выдержки тем больше, чем толще обрабатываемое изделие и чем грубее структура стали.
Нормализация от отжига отличается теми превращениями, которые происходят в стали при более быстром охлаждении. В результате этих превращений зерна перлита и феррита получаются более мелкими, чем при отжиге; сами зерна перлита, который имеет в этом случае форму тонкопластинчатого или сорбитообразного перлита, получают тонкое внутреннее строение; сталь получает более равномерную структуру. После нормализации сталь приобретает большую твердость и прочность по сравнению со сталью, медленно охлажденной после отжига. Это различие в механических качествах у нормализованной и у отожженной сталей тем больше, чем выше содержание углерода (по структуре – больше перлита). Тонкие изделия, остывая на воздухе быстрее толстых, приобретают и большую твердость.
Охлаждение изделий на воздухе, а не в печи, повышает производительность печей и удешевляет продукцию, если при охлаждении на воздухе в изделиях не появятся внутренние напряжения и после нормализации не потребуется дополнительного отпуска.
Нормализацией мягкой стали достигается повышение главным образом ударной вязкости. Помимо этого, нормализация облегчает механическую обработку резанием. Мягкая сталь во избежание появления структурно-свободного цементита обязательно должна быть нормализована.
Изделия сложной конфигурации с различной толщиной стенок, особенно изготовляемые из легированной стали, после нормализации должны подвергаться отпуску. Такая термическая обработка обеспечивает не только размельчение зерна с улучшением механических качеств стали, но и освобождает изделия от внутренних напряжений. Так обрабатывают, например, валы для турбин и двигателей внутреннего сгорания, турбинные диски, некоторые стальные отливки ответственного назначения и пр. Часто обе операции – нормализация и отпуск – производятся с одного нагрева в одной и той же специальной печи. Дополнительного отпуска после нормализации не требуют изделия из мягкой стали с содержанием до 0,25% С.
Рубрики: Термическая обработка стали
Ранее Вредные примеси и их влияние на технологические и механические свойства чугуна и стали
Позже Неполный отжиг
Что такое нормализация данных и чем она отличается от нормировки и нормирования
В случае машинного обучения (Machine Learning), нормализация – это процедура предобработки входной информации (обучающих, тестовых и валидационных выборок, а также реальных данных), при которой значения признаков во входном векторе приводятся к некоторому заданному диапазону, например, [0…1] или [-1…1] [1].
Следует отличать понятия нормализации, нормировки и нормирования.
Нормировка – это корректировка значений в соответствии с некоторыми функциями преобразования, с целью сделать их более удобными для сравнения. Например, разделив набор измерений о росте людей в дюймах на 2.54, мы получим значение роста в метрической системе.
Нормировка данных требуется, когда несовместимость единиц измерений переменных может отразиться на результатах и рекомендуется, когда итоговые отчеты могут быть улучшены, если выразить результаты в определенных понятных/совместимых единицах. Например, время реакции, записанное в миллисекундах, легче интерпретировать, чем число тактов процессора, в которых были получены данные эксперимента [2].
Нормирование – это процесс установления предельно допустимых или оптимальных нормативных значений в прикладных сферах деятельности, например, нормирование труда. Как правило, нормы разрабатываются по результатам исследовательских, проектных или научных работ, а также на основе экспертных оценок [3].
Нормализация, нормировка и нормирование — это разные понятия