Для картера распределительных шестерен, испытывающего при работе статические нагрузки, целесообразно рекомендовать серый чугун СЧ 18, который обладает хорошим комплексом прочностных и технологических свойств, обеспечивающих надежность и долговечность детали. Отливка из СЧ 18 имеет низкую стоимость, способна выдерживать значительные статические нагрузки. Серый чугун СЧ 18 имеет хорошие литейные свойства и обрабатываемость резанием. Отливка картера шестерен из СЧ 18 не склонна к короблению и трещинообразованию. Наличие в структуре этого чугуна свободного углерода в виде пластинчатого графита придает ему хорошие эксплуатационные качества[7].

1.3 Обоснование технологии термической обработки первичной заготовки и детали

Первичная заготовка картера шестерен получается методом литья в песчаную форму. После охлаждения отливку выбивают из опок, осуществляют очистку, обрубку и зачистку отливок.

Очистка отливок дробью основана на абразивном и скалывающем действии потока дроби на поверхностный слой отливки, покрытой коркой пригара и окислов.

Обрубка отливки проводится воздушно-дуговой резкой (наиболее широко применяется чугунных отливок).

Зачистка отливок производится шлифовальными кругами (абразивная обработка), металлическими (зачистка трением) и металлическими с подводом электрического тока (электроконтактная зачистка)[6].

В отливке в процессе затвердевания и последующего охлаждения возникают напряжения, которые классифицируются как механические, температурные, фазовые. Причем некоторые из них являются временными, другие остаточные. Возникающие напряжения являются причиной образования горячих и холодных трещин и искривления отливок.

Механические напряжения возникают в отливках вследствие препятствий ее усадке со стороны формы или стержня.

Термические напряжения возникают при неравномерном распределении температур в отливке, что определяется геометрической формой отливки[6].

Фазовые напряжения и деформации образуются в отливке, если сплав претерпевает структурные или фазовые превращения. В чугуне — при перлитном превращении, при котором объем остывающего сплава увеличивается. Кроме того, в сером чугуне из-за разного коэффициента термического расширения графита и металлической основы при охлаждении возникают структурные напряжения[10].

Величина остаточных напряжений зависит от конфигурации отливки, технологии ее заливки и условий охлаждения. С увеличением прочности увеличивается величина остаточных напряжений.

Значительно снизить остаточные напряжения, стабилизировать размеры и повысить прочность отливок можно только отжигом при 500 .600°С. Остальные методы стабилизации размеров (силовое нагружение, вылеживание, отжиг при 200°С) на прочность практически не влияют[6].

Отжиг при 500 .600°С производится в печах и состоит в нагреве отливок до заданной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждении с печью. Стабилизация размеров достигается в основном за счет резкого снижения остаточных напряжений, имеющихся в отливке.

Скорость нагрева выбирается максимально возможной и ограничивается только опасностью разрушения отливок σт, складывающихся из имеющихся в отливках σост. Обычно нагрев происходит со скоростью от 50 до 150 °С/час.

Температура отжига назначается максимально допустимой из условия, чтобы после отжига отсутствовало снижение твердости металла.

Время выдержки при t отжига должно составить 2 .4 часа. Как меньшее, так и большее время выдержки ухудшает процесс стабилизации размеров отливок. Время выдержки отсчитывается от момента прогрева наиболее массивных участков отливки до заданной температуры. Продолжительность прогрева зависит от многих факторов (типа печи, конфигурации отливок, их расположения в печи) и определяется экспериментально.

Охлаждение до 350°С должно производится медленно, чтобы в отливках не возникали новые напряжения. Скорость охлаждения в интервале 600 .350°С рекомендуется 30 .60°С/час. В интервале 350 .200°С охлаждение должно быть 30°С/час, чтобы уменьшить коробление отливок. Ниже 200°С охлаждение любое.

На рисунке 1.1 показан график отжига картера шестерен из СЧ 18; на рисунке 1.2 – схема микроструктуры СЧ 18 после отжига.

Рисунок 1.1 – График отжига отливки картера шестерен из СЧ 18

Структурные превращения при отжиге в СЧ 18:

Ф + П + Гпл Ф + П + Гпл Ф + П + Гпл

			Vох =50°С/ч