材料科学生产实习报告Word文档格式.docx
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5.新技术应用:
在国内率先采用全吕合金壳体,采用ZF-BK短行程同步器,在ZF技术平台中采用直推式气缸,采用筒式箱体等。
5、企业荣誉
作为国内变速器行业的老企业,北方奔驰变速器历经二十多年的发展,从一个只生产军用履带式车辆传动部件的分厂,发展成为在引进吸收ZF技术基础上专业从事5-9档,850-2200N.m的全系列军民用变速器产品的开发、生产、销售为一体的企业。
公司全体员工励精图治,勤奋开拓,较好地消化吸收了ZF技术精髓,并将其应用到自主产品的研发上,在铁马变速器的发展历史上,铸就了一个又一个辉煌:
1.通过了德国ZF公司按ZF技术标准进行的最严格的功能和寿命试验,并于国内首家获得了德国ZF公司颁发的生产许可证。
2.一次性通过国防科工委新时代质量体系认证中心IS9001:
2000质量体系认证。
3.我公司生产的5S-111GPA变速器经历了跨越撒哈拉大沙漠的严峻考验,在国内众多重型汽车变速器中可谓首屈一指.
4.一次性出口泰国的441辆铁马汽车(国内重车出口之最),全部采用铁马变速器,受到了泰国用户的一致好评
5.一次性投料,一次性完成质量要求极为苛刻的50周年国庆阅兵车的变速器生产,受到了中央军委的充分肯定,并被中央军委、国务院授予突出贡献奖。
6.通过自身的不断努力,铁马变速器产品品质得到了以西沃和安凯为代表的国内豪华客车企业的首肯,批量为他们配套。
公司还以优质的服务得到了东风杭汽的现场服务奖。
7.公司生产的5T-85变速器在“2005年第二届全国客车大赛”中获得“中国客车最佳零部件奖”。
8.在2007年第三届国际商用车辆暨零部件博览会大赛颁奖评选中,公司展出的为客车量身打造的新品5T-120系列变速器凭借出色的产品性能脱颖而出,荣获“中国客车最佳零部件奖”。
二、老厂情况
1、简单介绍
1)老厂简介:
重庆北奔汽车有限公司(老厂)(原重庆铁马重型汽车有限责任公司),是包头北奔重型汽车有限公司所属的专业研制和生产铁马牌重型汽车的子公司。
公司老区位于重庆市的西郊杨家坪,占地10.35万平方米,建筑面积3万平方米,公司资产总额35156万元。
现有职工600余人,工程技术人员100余人,具备独立的研发和年产3000辆以上铁马牌重型汽车生产能力,产品覆盖运输车、越野车、自卸车、半挂牵引车和专用车五大类型、150余个品种。
经过了二十多年的不断发展,研发人员运用二维设计软件CAXA和三维设计软件UG相结合,通过不断学习和采用国内外重型汽车先进技术,应用在铁马牌重型汽车上。
已形成了二轴、三轴和四轴不同驱动形式、多种轴距的重型汽车系列。
1996年10月,公司军、民品质量体系通过新时代认证中心审核。
1997年1月,铁马汽车一次性通过中国新时代认证中心质量保证体系认证。
2003年,通过了国家产品质量强制认证中心的3C认证。
2)主要生产工艺:
普通热处理:
调质
化学热处理:
氧化,氮化(包括软氮化、硬氮化)
渗碳渗碳淬火、感应淬火(包括高频、中频、低频)、压力淬火、热喷涂、焊接等。
2、实习期间的安全事项
在正式实习开始之前,厂里的负责人首先给我们进行了安全生产教育,提醒我们要注意以下几点:
1)消防器材周围一米内不能放置任何东西:
2)在厂里不能随便拉扯电线不能随便开动或关闭任何设备
3)高空作业时不能向地面扔东西
4)所有机械传动部件的操作不允许戴手套
5)特种作业的设备不允许其他人非工作人员触摸
6)不能穿高跟鞋、拖鞋、裙子,不能带头巾、围巾,女生长发要全部拢入网中
7)生产现场不能吸烟
8)不能喝酒
9)物品不能占道
10)不允许在上班时间打瞌睡、看闲书或作其他与工作无关的事
安全第一,预防为主。
预防为主,防消结合。
“三违”禁令。
3、热处理车间:
①车间布局
行车距地:
10m
热处理车间长:
70m
气体渗碳生产线
1)主要设备
1、气体发生器
该厂所用的气体发生器型号为ENDO,功率为111915Kw,其作用是在高温催化剂作用下使气体发生反应,产生[C],CH4+空气→CO+H2,其各组分比例为1:
2.5:
0.2:
0.4。
发生器内的保护气体可以控制,碳势为0.4~0.55
2、开式炉(气体渗碳电炉)
型号:
JT105-105
频率:
50Hz
额定功率:
105kw
电压:
220V或380V
最高温:
950℃
炉膛尺寸:
直径600ⅹ1200mm
装载重量:
500kg
空载功率:
25kw
重量:
7000kg
上海电炉厂1962年10月
3、高温箱式电阻炉
型号:
RX3-65-12
65kw
额定电压:
380V
额定温度:
1200℃
2000kg
哈尔滨松江电炉厂1991年5月
RJXA-15-9
75+10%kw
最大技术生产率:
350kg/h
工件电压:
6500kg
最高工作温度:
工件室尺寸:
1600ⅹ900ⅹ600mm
重庆电炉厂1987年3月
RX3-30-9
30kw
2100kg
重庆电炉厂1989年1月
4、压力机——100升单柱校正压装液压机
YH41-100G
公称力:
1000kn
合肥锻压机床有限公司
5、开式电阻炉
RJ-65-90
342010g
2)三种淬火工艺
①油淬
②气冷
③中间冷却后油淬
气淬后要高温回火以减少A′,油淬也要根据要求进行一定的淬火(中低),预热是为了除油除水分,以防止影响碳势减小变形(分级加热)。
渗碳后淬火方法的选择:
渗碳后淬火工艺选择首先取决于材料,对于20CrMnTi、20CrNiMo、16CrMnB等材料,渗碳后直接淬火以瞒住性能要求。
以20CrMnTi、20CrNiMo、16CrMnB为例,以钢渗碳后不会形成大网状碳化物,渗碳后降温至825~850℃,能够得到细小M,表层不会产生大量参与A,(心部为360℃,Ms为130~140℃),A稳定性差,空冷不会产生M,当随炉冷却至825℃时,性能满足要求。
若低于此温度则硬度下降,这是由于出现了F。
20CrNi4、18Cr2Ni4WA、17CrNi等合金钢含Ni高或含Cr高的合金来说,由于渗碳后渗层A稳定,Ms低,直接淬火产生大量A′,表面硬度下降,需二级淬火等负责热处理。
其次,只有本质细晶粒钢才能采用直接淬火工艺,否则淬火后,M粗大,影响其性能。
必须控制好淬火温度T,T过低,心部会出现游离的F,而T过高,表层会出现大量的A残。
二次淬火法:
对粗晶粒钢或者使用性能要求较高的零件,应采用二次淬火法,渗后空冷至室温再进行二次淬火。
第一次淬火:
细化心部组织,消除表层网状碳化物。
淬火温度为:
C钢800~900℃,合金钢850~870℃
第二次淬火:
细化表层组织
3、零件简单介绍
1)花键轴
减小变形←→竖直装配,只Q,不渗碳,表面易氧化脱碳,因此必须通入Rx(天然气),隔绝空气。
2)渗碳零件
渗碳零件要注意对非渗碳部位的保护,常见的保护措施有:
表面镀铜;
涂防渗碳材料;
机加去除渗碳层
3)N化处理零件
形状复杂,壁较薄,处理温度为580℃/560℃,温度较低则变形较小
软氮化指的是氮碳共渗,通入NH3+Rx气体
4)冷却介质的冷却速率
盐水>
水>
水基>
油
45钢对淬火很敏感易开裂,通常的防治措施有:
机加时不留尖角;
采用双液淬火,水淬油冷。
有些零件渗碳淬火后表面硬度高,可采用盐浴退火(600℃左右低温),进行局部退火,使之易于加工。
5)形状复杂,壁薄,齿多,易于变形等要求较高的零件
材料一般为20CrMnTi和16CrMnB,不采用氮化处理,因为氮化会使强度降低,易于开裂,表面含碳量在0.8%以上。
可采用工艺:
渗碳→压淬→校正。
如同步环,零件上有环沟(油槽),没有油会使表面氧化,喷钼在表面会是零件更耐磨,该零件采用直接挤压一次成型工艺,外齿加工一般有两种工艺:
挤压成型和滚齿。
6)关于感应淬火
因为高频感应淬火其淬火层较浅,有些零件局部未能淬到,故一般采用中频感应淬火。
7)齿圈
齿圈ZF01-33144变速箱中的副箱同步用
齿圈ZF30-38136
8)输入轴
ZF01-02015
汽车发动机与变速箱的连接,动力输入,无副箱,只能输出,加上副箱可以多个输出。
9)同步环ZF01-04178
10)同步器体ZF01-33151
型号091202015000,即09档,扭矩1200N·
m,高温回火可消除A′,V可使Me的碳化物从A′中析出(重新加热淬火,碳化物不再溶入γ),Ms增大。
4、热喷涂
1)简介:
热喷涂是一种表面强化技术,是表面工程技术的重要组成部分。
它是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面,沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
2)定义:
热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置,产生高温高压焰流或超音速焰流,将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料,瞬间加热到塑态或熔融态,高速喷涂到经过预处理(清洁粗糙)的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。
我们把特殊的工作表面叫“涂层”,把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”,它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。
3)热喷涂原理:
热喷涂是指一系列过程,在这些过程中,细微而分散的金属或非金属的涂层材料,以一种熔化或半熔化状态,沉积到一种经过制备的基体表面,形成某种喷涂沉积层。
涂层材料可以是粉状、带状、丝状或棒状。
热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量,将热喷涂材料加热到塑态或熔融态,再经受压缩空气的加速,使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。
冲击到表面的颗粒,因受冲压而变形,形成叠层薄片,粘附在经过制备的基体表面,随之冷却并不断堆积,最终形成一种层状的涂层。
该涂层因涂层材料的不同可实现耐高温腐蚀、抗磨损、隔热、抗电磁波等功能。
4)用途:
这在高速气流的作用下使之雾化成微细熔滴或高温颗粒,以很高的飞行速度喷射到经过处理的工件表面,形成牢固的覆盖层,从而使工件表面获得不同硬度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊物理化学性能。
它可以在设备维修中修旧利废,使报废的零部件“起死回生”;
也可以在新产品制造中进行强化和预保护,使其“益寿延年”。
5)热喷涂材料:
喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。
热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉,按不同的涂层硬度,分别应用于机械零部件的修理和防护。
6)本厂热喷涂(喷钼)工艺流程:
其中砂成分是棕刚玉,目的是为了控制表面粗糙度,便于钼的粘附。
钼层的厚度取决于技术要求,一般为50丝,后的约70丝以上。
7)喷钼设备:
GFVMF-D-5K
①专用清洗机:
设备型号:
ZF0X-1700
外形尺寸:
长2650mm,宽2650mm,高2200mm。
整机重量:
3000Kg
装机容量:
80KvA
喷钼时间:
1.5分钟左右
喷钼工艺数据
氧气流量
乙炔
空气
钼线进给量
53
15.9
530~540
17
6、校正
校正的目的是为了解决变性问题,若余料留得很大,则无须校正,但会造成浪费,成本高,热处理引起的变形占总量的23%。
引入等温正火使组织均匀,在后续处理过程中,变形呈现出规律性(但不能避免变形)。
用的校正方式有:
压力机校正;
人工校正(榔头敲击);
抛丸;
淬火后立即用湿毛巾冷敷变形位置;
热校正。
虽然Q后组织转化为M,但仍有A′,回火后校正易断,校正困难,在Q后立即进行校正,断裂率大大降低,易于校正,该方法成为热校正。
回火后A′稳定化,使材料较脆,使之不易校正,而Q后A′还不稳定,在外界应力作用下,可继续转变,且此时不稳定的A′塑性很好。
零件表面温度:
50~60℃
是用机器校正
校正后还会有反弹现象:
因为校正过程中的变形有塑性变形和弹性变形,而弹性变形会有恢复,所以反弹现象难免出现。
7、45钢的淬火工艺
45钢的淬火采用水淬油冷的工艺。
淬火时水冷淬火的加热温度为820~840℃,油淬温度为840~860℃
有尖角的工件从炉内取出时,先在空气中冷却几秒钟再进行淬火,这样空冷过程中,尖叫部分先冷却,这样降低了应力集中,减小开裂。
还要注意的是水淬时易在工件表面形成气态膜降低冷却速率,必须搅拌,盐水等介质会破坏气泡膜。
8、中频感应淬火工艺
(1)直流电压:
260V
(2)预加热时间:
48s
(3)工件被加热时间轴向移动速度40~45mm/min,即工件以喷水开始到加热结束,总时间约为2分钟40秒到2分钟45秒
(4)工件加热结束后喷水延时≥90秒
(5)检测表面硬度≥40HRC
三、新厂情况
新厂位于重庆空港工业园区,占地面积90000m2,建筑面积76400m2,拥有固定资产2.5亿元,具备年产30000台各类变速器的生产能力。
现有技术部、财务处、销售部、综合管理处等13个部门,员工700余人。
新厂鸟瞰图
新厂主要有两条生产线:
1)爱协林箱式多用炉气体渗碳生产线。
该生产线共有1.5吨渗碳炉5台,其他辅助设备8套,能够完成渗碳、碳氮共渗、气体保护淬火、正火等工艺,除人工装卸零件外,工艺过程由工控机控制自动完成,并可以全程记录,实现了生产的高度机械化工业化。
其主要的工艺流程可以概括为以下几步:
清洗→预氧化→渗碳(碳氮共渗)→保护气冷→淬火→清洗→回火等
2)等温正火线
完成等温正火工艺
等温正火的目的是使组织变得均匀以便在随后的热处理过程中易于控制变形。
其主要工艺流程可以概括为以下几步:
下料→锻造→毛坯→等温正火→取出
2、热处理车间:
1气体渗碳生产线
1、爱协林箱式多用炉气体渗碳生产线
2、等温正火线
气体渗碳生产线
1)渗碳主要有三个过程分别如下:
清洗的目的是为了防止炭黑的生成
渗碳淬火主要工艺流程如下图所示
工艺流程:
精车装料清洗预热(500℃左右)加热(930℃)
淬火(油)清洗回火(低温180℃左右)
1、冷清洗(淬火前):
清洗机加工后生成的油污,否则油污会影响设备灵敏度,高温加热后会生成碳黑,附着在工件表面,从而阻止碳的渗入,继而影响渗入碳速度。
2、预热(500℃左右)(预氧化)
好处:
(1)微氧化作用使工件表面生成氧化铁,在其后的渗碳过程中起到了促进作用(氧化铁与碳结合)
(2)由于500℃加热到930℃,加热梯度减缓,继而减小热变形,从而减小裂纹的产生。
(3)淬火:
淬火介质采用进口油,淬火能力好。
(4)回火:
其目的是应力释放
注:
轴类在回火后还需要校正
2)工艺曲线
在930℃、碳势为1.2时进行强渗,因为该温度和碳势下,较经济,渗速快,且不会造成晶粒长大。
采用鞍式工艺,主要因为材料采用18及17CrMnBH,渗碳过程长时间高温使晶粒长大,且B促进晶粒长大,而正火可细化晶粒。
从渗碳室转到前室时,温度空冷至600℃左右,时间20~40min,相当于一次正火,可以起到细化晶粒的作用。
3)气体渗碳生产线主要设备
①吸热式气体发生器
在气体发生器中主要气体的氧化还原反映,在催化作用下发生反映CH4+O2CO+H2生成CO,产生的CO、H2是渗碳的载体气体,剩余的有毒气体CO通过燃烧除去,不会污染环境。
②清洗机
主要完成渗碳前工件的清洗,先用清洗剂再用清水冲洗,目的是除油,避免产生炭黑,降低渗碳速度及表面质量(产生软点)。
③高温回火预热炉
加热速率越大变形越大,所以采用阶梯形升温,以减小变形,该预热炉将工件加热至500℃,不只减小变形,还可以完成预氧化后在工件表面产生均匀的氧化层提高了渗碳速率。
④渗碳炉(箱式多用炉)
该渗碳炉分为前室和后室。
后室用于渗碳,渗碳温度为930℃,前室用于淬火,内有油池,温度为70℃。
该渗碳炉中的安全气体为N2,要求炉内压力不能低于一个大气压,防止与外界空气反应。
渗碳期间要保证持续通气,以保持炉内气压为正,充满N2,从而保持N2气氛,缩短渗碳时间,炉内多余的气体采用燃烧的方式处理。
采用后推拉料式。
需要注意的是渗碳炉的箱体不可连通,主要是因为CO、H2、N2在750℃时达到爆炸临界点,所以有气氛时>
750℃易爆炸,故不可连通。
此外渗碳多用炉的性能评定主要有以下几个依据:
炉内温度的均匀性,碳势控制的精确度,气氛均匀性。
对于渗碳层要求较厚的工件,由于渗碳时间较长,易使晶粒长大,导致材料强度下降,所以不采用直接淬火方式,而是采用渗碳后的一次淬火(要求较高的也可采用二次淬火)即将渗碳工件缓慢冷却下来,再加热到800多度,使之奥氏体化,再结晶重新产生细晶粒的γ,然后淬火保证得到细晶粒组织,保证强度。
一般包括一台清洗机,两台预热炉,五台渗碳炉,两台回火炉。
⑤箱式多用炉(用于回火)
该炉主要包括温控仪、碳势控制、油池控制等,工作时碳势为1.0~1.2,不工作时碳势为0.4,若炉门打开时间不长,环境破坏不大,则无须重新定碳势。
该炉的回火温度保持在170℃~180℃,超过200℃会使硬度有较大的下降,低温回火去除了工件的淬火应力,并保持了较高的硬度和耐磨性。
需要注意的的是炉门打开时工作人员应站在两边,且要打开火帘,以燃烧空气中的O2。
升降台上面为气冷下面为油冷,气冷的可用于机加工,油冷的由于获得了高CM,硬度太高,不能机加工。
气冷的材料为17CrNi2,20CrNi4,18CrNiw,18CrMnB(可机加工)。
气冷在Rx气氛中进行40分钟,其碳势为0.4,碳势的增加和温度的下降都有过渡过程。
(须t)加入空气用来降低碳势,其中要求Rx气氛保持在CH4:
空气=1:
2.5的比例,是空气中的O2和CH4反应。
该箱式多用炉的布局如下图所示:
⑥校直设备
主用用于检测校直
⑦抛丸设备
抛丸之前无须清洗
清理抛丸使表面光洁(去除氧化皮)校正表面强化喷丸使表面产生压应力,增加产品寿命(而机加工会在表面产生拉应力,不利于产品的使用寿命)
⑧布氏硬度计
4)气体渗碳线的主要材料和产品
主要材料包括:
①16CrMnBH、17CrMnBH、18CrMnBH,20CrMnMo,20CrMnTi,此组材料采用的工艺为先渗碳再淬火;
②17Cr2Ni2AH,20Cr2Ni2AH,18Cr2Ni4wAH,此组材料因为Ni含量较高,若无高温回火步骤,会是A′含量偏高,导致强度下降,故一般采用的工艺流程为先渗碳再高温回火最后淬火,若淬火后A′含量仍偏高,则宜采用再冷却处理的方法。
主要产品包括:
齿轮及轴类。
2等温正火线
1)等温正火的主要过程:
等温正火的流程如下:
2)设备布局简图
3)等温正火线的主要设备
普通正火设备主要包括井式炉、箱式炉;
等温正火设备主要包括等温正火炉、井式炉、箱式炉;
4)等温正火线的主要材料和产品
17Cr2Ni2、16CrMnB、17CrMnB、18CrMnB、20Cr2Ni4、20CrMnTi、20CrMn、20钢、低碳钢(Wc=0.06%~0.25%)
5)正火会提高材料的硬度,降低材料的可塑性,对于变形要求比较高的零件,须进行后续热处理。
4、机加车间
机加车间在加热前加热后都可以加工,其加工流程主要为:
等温正火→精车→渗碳→淬火→加热后加工(车、铣、磨)
冷却油作用:
①保护刀具②冷却降温
加工温度:
18~23℃
产品:
盘类、轴类、结合齿、插齿
齿轮的加工工艺流程:
1)磨齿生产线:
拥有数控成型磨齿机4台,数控蜗杆砂轮磨齿机2台,普通蜗杆砂轮磨齿机3台,有3台数控成型磨齿机为德国KAPP和纳尔斯公司产品,能够对内齿进行磨削加工。
所有的磨齿机床根据设计图要求可以加工出鼓形及小锥度齿轮,满足低噪音、大载荷的传动要求。
该生产线上拥有国内外齿轮检测中心2台,可以一次装夹完成对齿形、齿向、径向跳动、周节累计误差的全部检测工作。
2)窗式变速器装配线:
主要包括一条主要装配线+8条分装线
其设备主要有RGV装配小车、半自动台架试验机、艾迪克气密检测仪、自动选垫机、电子工艺看板。
5、总装车
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