Анализ причин брака при производстве детали «Шестерня распределительного вала» из стали 15ХГН2ТА

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ярославский государственный технический университет»
Кафедра «Технология материалов, стандартизация и метрология»
АНАЛИЗ ПРИЧИН БРАКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ДЕТАЛИ
«ШЕСТЕРНЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА»
ИЗ СТАЛИ 15ХГН2ТА
Выпускная квалификационная работа по направлению подготовки
«Материаловедение и технологии материалов» 22.03.01
ЯГТУ 22.03.01 – 005 ВКР
Научный руководитель
ст. преподаватель
Стоянова Т.Д.
Работу выполнила
студентка гр. МВ-40
Корельская С.А
2023

2.

2
Цели и задачи выпускной квалификационной
работы
Цель:
1. Исследовать влияние технологической наследственности на
качество изделия в производстве шестерен распределительного вала.
Задачи :
1. Изучить возможные причины деформаций при цементации
2. Изучить влияние отдельных этапов технологического процесса на
микроструктуру стали.
3. Сделать выводы о влиянии разнозернистости и неоднородности
микроструктуры на эксплуатационные свойства шестерен из стали
15ХГН2ТА.
4. Предложить способы предотвращения дефектов (план исследований
для окончательного выяснения причин автодеформации)

3.

Предмет исследования
Шестерня распределительного вала из
марки стали 15ХГН2ТА
3

4.

Химический состав стали
15ХГН2ТА
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
Ti
4
Cu
0,13 - 0,17- 0,7-1 1,4- < 0,025 < 0,025 0,7-1 0,03- <0,3
0,18 0,37
1,8
0,09

5.

Описание дефекта шестерни
распределительного вала
Торцевое биение поверхности
По конструкторской
документации - до 0,2 мм
Факт – до 0,5 мм
Уровень дефектности 2%
5

6.

Мероприятия по устранению брака
на предприятии
1.Проведение закалки ТВЧ штучных экземпляров
2.Азотирование штучных экземпляров
3.Производился высокий отпуск перед цементацией в
шахтных печах при температуре 600-650ºС
продолжительностью 2 часа
6

7.

Этапы контроля и производства шестерни
распределительного вала
Входной контроль
прокатной заготовки
Заключительная
механическая
обработка
Горячая штамповка
Низкий отпуск
Нормализационный
отжиг
Закалка
Механическая
обработка
Цементация
7

8.

Потенциальные причины дефекта шестерни
распределительного вала
Контроль / технологическая
операция
Потенциальная причина дефекта
Прокатная заготовка
(Входной контроль)
Структурная полосчатость
Горячая штамповка
Незавершившийся процесс
рекристаллизации
Нормализационный отжиг
Вторичная рекристаллизация.
Механическая обработка
Разного рода напряжения
Цементация
Погрешность оборудования
Неравномерное насыщение слоя
углеродом
Закалка
Разные удельные объемы
отдельных фаз
Низкий отпуск
8

9.

Структурная полосчатость
Анизотропия свойств
Структура проката с дефектом
полосчатости
9

10.

Разнозернистость в результате горячей
штамповки и нормализационного
отжига
Начало
первичной
рекристаллизации
Вторичная
рекристаллизация
Окончание
первичной
рекристаллизации
Незавершившийся процесс
рекристаллизации
10

11.

Напряжения как причина деформации
при механической обработке
I рода
Имеют ориентацию, связанную с
формой изделия.
Вызываются перепадом
температур
II рода
Уравновешиваются в
объеме зерна
(кристаллита), или
нескольких блоков
(субзерен)
11
III рода
Локализуются в объемах
кристаллической ячейки,
представляют собой
статические искажения
решетки.

12.

12
Схема агрегата «Холлкрофт»

13.

Разность удельных объемов фаз
микроструктуры
13

14.

Комплекс мероприятий по выявлению
причин автодеформации
1.Исследование качества сырья (уровень полосчатости в
прокате)
2. Исследования микроструктуры после нормализационного
отжига
3.Исследование равномерности микроструктуры после
цементации и закалки
4. Контроль состояния оборудования для механической,
термической и химико-термической обработки
14

15.

Место разреза для образцов
Место биения
I
II
IV
III
15

16.

16
Выводы
В ходе работы :
1) Изучена нормативная и технологическая документация
шестерни распределительного вала 534/536.1006214
2) Изучен технологический процесс и оборудование
производства шестерни распределительного вала
534/536.1006214
3) Изучены потенциальные причины автодеформации
шестерни
4) Предложен план исследования для выявления причин
автодеформации шестерни

17.

Публикация по теме выпускной
квалификационной работы
17
С.А.Корельская.,Т.Д.Стоянова - Анализ причин брака при
технологическом процессе производства шестерни
распределительного вала из стали 15ХГН2ТА // Семьдесят
шестая всероссийская научно-техническая конференция
студентов, магистрантов и аспирантов с международным
участием. 19-20 апреля 2023 г., Ярославль: сб. материалов
конф. В 3 ч. Ч. 2. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2023. – 796 с.
– 1 CD-ROM.

18.

Спасибо за внимание!