- •Федеральное агентство по образованию
- •Введение
- •Классификация материалов
- •Свойства металлов и сплавов
- •Основы металлургического производства
- •Производство чугуна
- •Процесс выплаки стали
- •Состав чугуна и стали, %
- •Производство цветных металлов
- •2. По способу раскисления
- •Технология литейного производства
- •Изготовление отливок в песчаных формах
- •Изготовление отливок специальными способами литья
- •Обработка металлов давлением
- •Классификация процессов обработки металлов давлением
- •Виды машиностроительных профилей и их производство
- •Горячая объемная штамповка
- •Холодная объемная штамповка
- •Получение деталей из листа
- •Технология сварочного производства
- •Электродуговая сварка
- •Газовая сварка
- •Электро-контактная сварка
- •Пайка металлов и сплавов
- •Обработка металлов резанием
- •Специальные методы обработки
- •Контрольная работа
- •1. Исходные данные для разработки технологического процесса.
- •2. Основные этапы разработки технологического процесса
- •2.1. Выбор способа изготовления поковки
- •2.2. Выбор типа оборудования
- •2.3. Разработка чертежа поковки, заготовки
- •2.4. Расчет массы и размеров заготовки и определение коэффициента использования металла
- •2.6. Выбор способа нагрева и температурного интервала формообразования пластическим деформированием
- •2.7. Расчет мощности оборудования
- •2.8. Выбор режимов охлаждения, термообработки и очистки поковок
- •Варианты контрольной работы
- •Литература
2. По способу раскисления
КП – означает, что сталь кипящая – остаточное содержание кислорода ≈0,02%;
ПС – означает, что сталь полуспокойная – остаточное содержание кислорода ≈0,008%;
СП – означает, что сталь спокойная – остаточное содержание кислорода ≈0,002%.
Пример: Ст.3 КП;Ст.4 СП.
3. По категориям прочности
1 категория – гарантируется твердость и прочность
2 категория – гарантируется 1 категория + пластичность (ε, ψ)
3 категория – 2 категория + ударная вязкость (аН) при +20С
4 категория – 3 категория + (аН) при -20С
5 категория – 4 категория + (аН) при -20С после механического старения
Пример: Ст.3 ПС 4– углеродистая, С ≤ 2,14%, Mn ≤ 0,8%,Si≤ 0,37%, S, P ≤ 0,07%, О2остат ≈0,008%, остальное – железо, 4 категория прочности.
4. По свойствам
группа А – сталь поставляемая с гарантированными механическими свойствами.
группа Б – с гарантированным химическим составом.
группа В – сталь поставляемая с гарантированными механическими свойствами и химическим составом.
5. По видам продукции
- сортовая сталь (круг, квадрат и т.д.)
- лист
- проволока
- спец.профиль
- отливки
- поковки
6. По качеству
1) сталь обыкновенного качества (S, P ≤0,07%.)
2) сталь качественная (S, P ≤0,035%.)
3) сталь высококачественная (S, P ≤0,025%.)
4) сталь особовысококачественная (S, P ≤0,015%.)
7. По назначению
1) Конструкционные стали – это сплавы предназначенные для изготовления деталей машин и изделий строительной индустрии.
2) Инструментальные – предназначенные для изготовления режущего, штамповочного, медицинского и измерительного инструмента.
3) Стали специального назначения – кислотостойкие, нержавеющие, жаропрочные и др. стали.
Классификация (маркировки) чугуна
Чугун – конструкционный материал и в зависимости от технологии получения из него изделий он может обладать различными свойствами.
По свойствам:
1) Белые – обладают высокой твердостью и износостойкостью (HRC≥ 60). В виду высокой твердости изделия из белого чугуна получают в окончательный геометрический размер. Способ получения: полученный расплав заливают в литейную форму, а далее проводят быстрое охлаждение до комнатной температуры. Такая технология позволяет переводить весь углерод в твердый раствор. Маркировке белые чугуны не подвергаются, но в документации указывается химический состав, структура и твердость.
2) Графитовые чугуны – конструкционный материал, обладающий низкой твердостью, и поэтому могут подвергаться любым процессам механической обработки. Графитовые чугуны бывают трех групп: ковкие, серые, высокопрочные.
Маркировка: серый чугун СЧ 15; ковкий чугун КЧ 30; высокопрочный чугун ВЧ 50 – 15, 30, 50 – предел прочности при растяжении.
Технология литейного производства
Литейное производство – отрасль машиностроения, задачей которой является изготовление фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.
Также к задачам относятся: автоматизация и механизация технологических процессов производства отливок; получение отливок с минимальными припусками на механическую обработку. Это позволяет повысить коэффициент использования металла и снизить трудоемкость на операциях механической обработки.
Для изготовления отливок применяют множество способов литья:
- в песчано-глинистые формы,
- в металлические формы,
- в оболочковые формы,
- по выплавляемым моделям,
- под давлением,
- центробежное литье.
Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.
Свойства литейных сплавов
Для производства отливок используют специальные литейные сплавы, которые должны обладать высокими литейными, механическими и эксплуатационными свойствами;
К литейным свойствам относят технологические свойства металлов и сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме. Наиболее важные литейные свойства - это жидкотекучесть, усадка (объемная и линейная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению газов, пористости и др.
Жидкотекучесть - это способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки.
Жидкотекучесть зависит от температурного интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, свойств формы и т. д.
Чистые металлы и сплавы, затвердевающие при постоянной температуре (эвтектические сплавы), обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, образующие твердые растворы и затвердевающие в интервале температур. Чем выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть; с повышением температуры заливки расплавленного металла и температуры формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так, песчаная форма отводит теплоту медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую форму.
Жидкотекучесть литейных сплавов определяют путем заливки специальных технологических проб (рис. 13). Расплавленный металл заливают в чашу, отверстие в которой закрыто графитовой пробкой. После подъема пробки металл плавно заполняет спираль. За меру жидкотекучести принимают длину заполненной части спирали, измеряемую в миллиметрах. Наибольшей жидкотекучестью обладает серый чугун, наименьшей - магниевые сплавы.
Рис. 13 Спиральная проба (а) и литейная форма (б) для определения жидкотекучести сплавов: 1, 2 - нижняя и верхняя полуформы, 3 - заливочная чаша, 4 - графитовая пробка
Усадка - свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадку, выражаемую в относительных единицах.
Линейная усадка —уменьшение линейных размеров отливки при ее охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды.
Объемная усадка—уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки.
Усадка в отливках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещин и короблении.
Усадочные раковины— сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердевающих последними.
Усадочная пористость – скопление пустот, образовавшихся в отливке в обширной зоне в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердевали последними без доступа к ним расплавленного металла.
Ликвация– неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки. Она возникает в процессе затвердевания отливки из-за различной растворимости отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. Чем больше это различие, тем неоднороднее распределяется примесь по сечению отливки и тем больше ликвация примеси.