4.Область применения.

  Применяют в автомобиле и танкостроении.

  Литьем в кокиль изготавливают отливки из чугуна, стали и цв. сплавов. Трудно получить сложные стальные отливки ввиду значительной усадки литейных сталей, что ведет к образованию трещин(в отсутствии податливости формы). Целесообразно применять в серийном, крупносерийном и массовом производствах. Этим способом изготавливают отливки из стали массой до 160кг., из цв. сплавов – до 50кг. с толщиной стенок от 3 до 100мм. Точность размеров соответствует 4…12 классам. Можно изготавливать отливки 1…5 группы сложности. Параметр шероховатости поверхности Rz = 80…20мкм.

 

5.Преимущества.

-         повышенная точность геометрических размеров (по сравнению с литьем а ПФ)

-         снижение шероховатости поверхностей отливок (по сравнению с литьем а ПФ)

-         снижение припусков на механическую обработку на 10-20%

-         лучше санитарно-гигиенические условия

-         мелкозернистая структура отливок( > прочность)

 

6.Недостатки.

-         сложность изготовления кокилей, их ограниченный срок службы (особенно при литье черных сплавов)

-         неподатливость кокиля и металлических стержней

-         затруднен вывод газов из полости формы

 

Литье под давлением.

 

     1.Сущность процесса заключается в получении отливок путем заливки расплавленного металла в металлическую форму (пресс-форму) под принудительным внешним давлением от 30 до 100Мпа. Конечное давление на расплав может достигать 490Мпа. Давление снимается посте полного затвердевания отливки в пресс-форме.

 

     2.Материалы и оснастка.

  1)пресс-форма

  2)смазка (машинное масло)

  3)прессующая машина

 

     3.Основные технологические операции.

  1)Очистка пресс-формы.

  2)Нагрев пресс-формы до 120…220С и покрытие поверхности смазкой.

  3)Сборка пресс-формы.

  4)Залив расплавленного металла в камеру прессования и запрессовка расплава под давлением в полость пресс-формы.

  5)Охлаждение и затвердевание отливки под внешним давлением.

  6)После затвердевание отливки внешнее давление снимается и извлекается отливка.

 

     4.Область применения.

  Используется для изготовления отливок цветных металлов сложной конфигурации с тонкими стенками массой до 45кг.

  Применяется в машиностроении.

 

     5.Преимущества.

-         получают сложные тонкостенные отливки

-         низкая шероховатость поверхности, следовательно, снижается механическая обработка отливок на 90-95%

-         высокая точность геометрических размеров

-         мелкозернистая структура

-         улучшенные санитарно-гигиенические условия

 

6.Недостатки.

-         высокая стоимость пресс-формы, сложность ее изготовления

-         наличие газовоздушной пористости

-         ограничение номенклатуры получения отливок по размерам и массе.

13. Обработка металлов давлением. Сущность процесса пластического деформирования материалов. Цели и способы нагрева. Сущность процессов прокатки, прессования , волочения. Понятие о сортаменте. Особенности получения сортового проката, бесшовных и сварных труб, периодических профилей.

Обработка металлов давлением — технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал.

Виды обработки металлов давлением

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

• для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей — только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

• для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Прокатка

Прокатка - процесс пластического деформирования тел, между вращающимися приводными валками.

Прессование

Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.

Волочение

Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

Ковка

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом (бойками) на отдельные участки нагретой заготовки.

Штамповка

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп), который состоит из матрицы, пуансона и дополнительных частей. Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке в качестве заготовки используют сортовой металл, разрезаемый на заготовки. На заготовку в процессе объемной штамповки воздействуют специализированным инструментом — пуансоном, при этом металл заполняет полость матрицы, приобретая её форму и размеры.

Листовая штамповка

Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы.

Комбинации

Существуют так же процессы, при которых используется комбинации из нескольких методов. Например, метод прокатка-волочение.

Сущность обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил.

Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил. Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину, меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение. При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, большие межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в свое исходное положение, а занимают новые положения равновесия.

Холодная штамповка как технология известна достаточно давно. Ещё в конце первого тысячелетия древнерусские мастера стали применять метод холодной штамповки для производства металлической посуды. Саму холодную штамповку отличает достаточно высокое качество получаемых изделий, высокая скорость их изготовления, а также низкая цена на само изделие — разумеется, как уже было отмечено, при массовом их производстве. Холодная штамповка заключается в механическом воздействии штампа в процессе прессования листов металла, итогом которого получаются готовые изделия. Таким образом, сам штамп выступает в роли технологической насадки для прессовального механизма, его можно использовать только для одной операции. Кроме того, операции холодной штамповки легко поддаются автоматизации, в том числе могут проводиться с помощью промышленных роботов, что способно сделать производство методом холодной штамповки ещё более выгодным.

Холодная штамповка технологически подразделяется на два основных вида. Первый — это операции разъединительные, в ходе которых над листом металла проводятся операции рубки, резки, изготовления отверстий различной формы. Второй тип операций — формование, или пластическое воздействие, в ходе которых форма самой заготовки — вытяжка, выдавливание, гибка, формовка, чеканка. Иногда операции двух типов объединяют — например, производят одновременно вытяжку и рубку или гибку и обрезку. В таком случае применяются так называемые комбинированные штампы. Для операций холодной штамповки необходимо использовать металлы и сплавы, которые обладают гибкостью, пластичностью, а также дешевизной (так как в процессе рубки образуется значительное количество отходов).

Нагрев металла перед ковкой и штамповкой является очень ответственной операцией. Эта операция требует от рабочего-кузнеца правильного понимания как теорий, так и практики нагрева. От способа и режима нагрева зависят качество поковок, расход металла и топлива, стойкость штампов, срок службы кузнечно-штамповочного оборудования и условия труда. Нагревая металл, легко сделать его ковким, мягким, иначе говоря, пластичным. Чем выше температура нагрева, тем выше пластичность. Но повышение температуры нагрева металла под ковку и штамповку, конечно, не может быть беспредельным. Металл нагревают до определенной температуры. Для каждой марки стали или цветного сплава устанавливается свой режим нагрева с учетом формы и размера заготовки, технических условий на поковку и характера ее дальнейшей обработки. Чтобы правильно нагревать металл, необходимо знать все многообразие явлений, происходящих при нагреве его, процесс горения топлива, устройства для сжигания топлива, печи и т. д. В настоящее время применяются два различных способа нагрева металла: пламенный и электрический. Электрический нагрев в индукторе мелких заготовок для штамповки клапанов на кривошипном прессе. Заготовки из бункера поступают по желобку в индуктор и проталкиваются через него толкателем. Как только заготовка нагреется в индукторе до требуемой температуры, в индуктор проталкивается следующая заготовка, а первая по склизу поступает к прессу. В пламенных печах заготовки нагреваются теплом, выделяющимся при сгорании топлива. При электрическом нагреве заготовки нагреваются в результате превращения электрического тока в тепло. Пламенный нагрев осуществляется в среде раскаленных дымовых газов; при этом поверхность заготовок сильно окисляется, на ней образуется окалина, иногда происходит обезуглероживание заготовок. При электрическом нагреве, благодаря большой скорости нагрева, образование окалины ничтожно, обезуглероживание практически отсутствует. Применение электрического нагрева позволяет максимально механизировать и автоматизировать процесс, создает гигиеничные условия труда. Таким образом, электрический нагрев металла — самый прогрессивный способ нагрева. Однако в настоящее время основным способом нагрева металла в кузнечных цехах является пламенный нагрев. Объясняется это тем, что электроэнергия — пока еще самый дорогой вид энергии. Кроме того, не созданы еще способы превращения электрическсй энергии в тепловую для нагрева стальных заготовок любых сечений до температуры ковки. Электрический ток используется в печах сопротивления для нагрева заготовок из цветных сплавов (алюминиевых, медных, магниевых), где требуется температура не выше 1000°, а также при индукционном нагреве стальных заготовок сечением не более 30 мм. Как же нагревать крупные стальные заготовки и слитки? Для этой цели единственным способом нагрева является пока еще пламенный нагрев. Из пламенного нагрева наиболее прогрессивным является нагрев природным газом. И еще очень важное в нагреве металла. Наиболее целесообразным считается сейчас вести нагрев так, чтобы не образовывалось окалины, т. е. осуществлять так называемый безокислительный нагрев. А при штамповке на прессах окалина на заготовках не допускается и единственным способом нагрева является безокислительный нагрев. Как уже говорили, окалина не образуется при индукционном нагреве заготовок. Но можно осуществить безокислительный нагрев и в пламенных печах. 

Прокат — в металлургии, продукция получаемая на прокатных станах путём горячей, теплой или холодной прокатки.

Сортамент проката

Сортамент — совокупность прокатных профилей, отличающихся по форме и размерам.

Профиль — форма поперечного сечения прокатного изделия.

1. листовой (лист, полоса (рулон), штрипс):

   • горячекатаные тонкие (толщина до 4 мм);

   • горячекатаные толстые (толщина свыше 4 мм);

   • холоднокатаные;

   • Профнастил — это стеновой или кровельный материал для наружных ограждений, стен и крыш.

2. сортовой:

   • простой (круг, квадрат, шестигранник, полоса плоского сечения);

   • арматура — это изделие из металла, применяемое для армирования железобетонных конструкций;

3. фасонный:

   • общего (массового) потребления (угловой профиль, швеллеры, двутавровые балки и другие);

   • специального назначения (рельсы железнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трамвайные, профили с/х машиностроения, судостроения, нефтяной и электропромышленности).

По размеру профиля сортовой прокат делится на:

• крупный — круглая сталь диаметром 80-250 мм, квадратная сталь со стороной 70-200 мм, периодические арматурные профили № 70-80, угловая сталь с шириной полок 90-250 мм, швеллеры и двутавровые балки обычные и облегченные высотой 360—600 мм, специальные широкополочные двутавры и колонные профили высотой до 1000 мм, шестигранная сталь до № 100, рельсы железнодорожные длины 1 м с массой 43-75 кг, полосовая сталь шириной до 250 мм и др.;

• средний — круглые диаметра 32-75 мм, квадратные со стороной 32-65 мм и шестигранные до № 70, стальной периодический арматурный профиль № 32-60, двутавровые балки высотой до 300 мм, швеллеры высотой от 100—300 мм, рельсы узкой колеи Р18-Р24, штрипсы сечением до 8x145 мм, разнообразные фасонные профили отраслевого назначения и др;

• мелкий — круглая сталь диаметром 10-30 мм, квадратная сталь со стороной 8-10 мм, периодический арматурный профиль № 6-28, угловая сталь с шириной полок 20-50 мм, швеллеры № 5-8, полосовая сталь шириной до 60 мм, шестигранная сталь до № 30 и разнообразные фасонные профили отраслевого назначения эквивалентных размеров.

По применению стальные трубы делятся на следующие группы:

1)         предназначенные для передачи жидких, газообразных и твердых веществ;

2)         предназначенные для передачи тепла (жаровые, кипятильные);

3)         конструктивные, используемые в шарикоподшипниковой, автотракторной и авиационной промышленности;

4)         применяемые при бурении скважин (бурильные и обсадные);

5)         специального назначения — орудийные, баллонные и др.

По методу производства большую часть стальных труб делят на два основных класса: бесшовные и сварные.

Стальные бесшовные горячекатаные трубы прокатывают с наружным диаметром от 25 до 820 и толщиной стенки от 2,5 до 75 мм. При последующем уменьшении диаметра в горячем состоянии (при редуцировании с натяжением) получают трубы с минимальным диаметром 17 и толщиной стенки 1,7 мм.

Длина поставляемых труб 4—12,5 м. Внутренний и наружный диаметры, толщина стенки и разностеиность определяются требованиями потребителей. Овальность (разность размеров максимального и минимального диаметров в одном сечении трубы) и разностеиность не должны выводить размеры труб за предельные отклонения: по наружному диаметру от ±0,5% до 1,25%; по толщине стенки от ±6% до 12,5%.

Технические требования, предъявляемые к бесшовным горячедеформированным трубам общего назначения из углеродистой и-легированной стали, приведены в ГОСТах, которые соответствуют рекомендации СЭВ по стандартизации.

Готовые бесшовные трубы испытываются на растяжение, твердость, сплющивание, загиб, раздачу, бортование, проходят химический анализ и гидроиспытание по соответствующим ГОСТам. Контроль механических свойств труб из сталей марок 10, 20, 35, 45 допускается неразрушающими методами.

Общая технологическая схема производства бесшовных труб предусматривает две основные операции:

1)         получение (прошивка) из сплошной литой, катаной или кованой заготовки (слитка) полой толстостенной гильзы;

2)         раскатка полученной гильзы в тонкостенную трубу.

Производство сварных труб осуществляется по специальной технологии. В настоящее время можно выделить ряд способов изготовления сварных труб, каждый из которых обладает своими технологическими преимуществами и недостатками.

Подробнее о сварных трубах.

В зависимости от размеров исходных материалов, их характеристик и назначения готовых труб выделяют ряд способов, по которым осуществляется производство сварных труб:

• печная сварка;

• газоэлектрическая сварка;

• электрическая сварка.

Круглые и профильные сварные трубы в зависимости от температурного режима могут изготавливаться способом формовки холодного листа и способом формовки горячего листа.

Если учитывать тип сварки, то можно выделить следующие виды труб:

• полученные сваркой сопротивлением;

• дуговой сваркой под слоем флюса;

• сваркой токами повышенной частоты;

• индукционной сваркой;

• сваркой постоянным током;

• электрической сваркой в среде инертных газов;

• плазменной, электронно-лучевой и ультразвуковой сваркой.

Периодические профили

 

В связи с широким развитием машиностроения, постоянным совершенствованием выпускаемых машин и техническим прогрессом в технологии изготовления машин возникает все большая необходимость в получении более экономичной заготовки, а также профилей сложной формы.

К экономичной исходной заготовке можно отнести ряд периодических профилей, представляющих собой круглую сталь с переменным сечением на определенной длине раската. Так, например, для изготовления осей и полуосей грузовых автомобилей требуются профили переменного сечения, которые ранее получались путем обточки заготовки круглого сечения на токарных станках. При этом был высокий расходный коэффициент металла — много металла уходило в стружку. К тому же стоимость изготовления оси или полуоси автомобиля была намного больше, нежели в случае, если заранее задается для окончательной отделки заготовка переменного сечения.

В настоящее время такие профили, как правило, получают способом горячей прокатки на специальных станах или на обычных прокатных станах, но с определенной калибровкой прокатных валков. К профилям периодических сечений относятся ступенчатые и конические валы и оси, полуоси для автомобилей, торсионные валы, шпиндели текстильных веретен и др. Если эти профили производить резанием, то расход металла в стружку может достигать 25%.

14. Получение заготовок деталей обработкой давлением. Процессы формоизменения деталей из листовых полуфабрикатов. Процессы формоизменения деталей из объёмных полуфабрикатов.

Разделительные  процессы,  их  виды:  резка,  штамповка-вырезка,  вырубка- пробивка в жестких штампах, прошивка. Особенности резки эластичными средами, импульсная резка. 

Процессы формоизменения деталей из листовых полуфабрикатов. Гибка, гибка- формовка,  штамповка-вытяжка  в  жестких  штампах,  эластичной  матрицей,  эластичным  пуансоном,  глубокая  вытяжка,  растяжение  разжимным  жестким  пуансоном,  эластичным  пуансоном  по  жесткой  матрице,  ротационное  выдавливание.  Импульсные  способы  формоизменения,  их  технологические  возможности  (штамповка  взрывом,  электрогидро- импульсная штамповка, магнитно-импульсная обработка). 

Процессы  формообразования  заготовок  деталей  из  объемных  полуфабрикатов.  Ковка,  основные  операции.  Исходные  заготовки.  Ковка  в  подкладных  штампах.  Горячая  объемная  штамповка.  Штамповка  в  открытых  и  закрытых  штампах.  Применение  периодического  проката  и  вальцованных  заготовок  для  объемной  штамповки.  Холодная  объемная  штамповка.  Схемы  и  сущность  холодного  выдавливания,  высадки,  объемной  формовки. Инструмент и оборудование для штамповки. Процессы штамповки деталей в

условиях сверхпластичности.  Специальные  процессы  получения  заготовок  пластической  деформацией (накатывание зубчатых колес; раскатывание колец). 

Основное  и  вспомогательное  оборудование  для  обработки  металлов  давлением.  Основное:  молоты,  прессы,  кривошипные  машины,  ротационные  машины,  

высокоточные автоматы. Вспомогательное: раскройное оборудование, манипуляторы.

15. Сварка. Основные понятия сварки и критерии свариваемости. Классификация способов сварки.

Ручная сварка позволяет выполнять швы в любых пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном, вертикальном, потолочном. Ручная сварка удобна при выполнении коротких криволинейных швов в любых пространственных положениях, при выполнении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы.

Оборудование для ручной сварки: источник питания дуги, электрододержатель, гибкие провода, защитная маска или щиток.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом.

Для сварки используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха.

Схема автоматической дуговой сварки под флюсом представлена на рис. 17.3.

 

Рис.17.3. Схема автоматической дуговой сварки под флюсом

 

Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. Дуга 10 горит между проволокой 3 и основным металлом 8. Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла 9 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 5 толщиной 30…50 мм. Часть флюса плавится и образуется жидкий шлак 4, защищающий жидкий металл от воздуха. Качество защиты лучше, чем при ручной дуговой сварке. По мере поступательного движения электрода металлическая и шлаковая ванны затвердевают с образованием сварного шва 7, покрытого твердой шлаковой коркой 6. Проволоку подают в дугу с помощью механизма подачи 2. Ток к электроду подводят через токопровод 1.

Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла.

Преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной: повышение производительности процесса сварки в 5…20 раз, повышение качества сварных соединений и уменьшение себестоимости 1 м сварного шва.

Флюсы. Применяемые флюсы различают по назначению.

Флюсы для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей предназначены для раскисления шва и легирования его марганцем и кремнием. Для этого применяют высококремнистые марганцевые флюсы, которые получают путем сплавления марганцевой руды, кремнезема и плавикового шпата в электропечах.

Флюсы для сварки легированных и высоколегированных сталей должны обеспечивать минимальное окисление легирующих элементов в шве. Для этого применяют керамические низкокремнистые, безкремнистые и фторидные флюсы, которые изготавливают из порошкообразных компонентов путем замеса их на жидком стекле, гранулирования и последующего прокаливания. Основу керамических флюсов составляют мрамор, плавиковый шпат и хлориды щелочно-земельных металлов.

Дуговая сварка в защитных газах.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа (инертного – аргон, гелий; активного – углекислый газ, азот, водород).

Сварку в инертных газах можно выполнять неплавящимся и плавящимся электродами.

В качестве неплавящегося электрода применяется пруток вольфрама, а в качестве плавящегося – проволока из основного металла или близкого ему по химическому составу. Область применения аргонодуговой сварки охватывает широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов). Аргонодуговую сварку применяют для легированных и высоколегированных сталей, цветных (алюминия, магния, меди) и тугоплавких (титана, ниобия, ванадия, циркония) металлов и их сплавов.

Сварка в углекислом газе выполняется только плавящимся электродом. Защита сварочной ванны осуществляется углекислым газом. Углекислый газ химически активен по отношению к жидкому металлу. При нагреве он диссоциирует на оксид углерода и кислород, который окисляет железо и легирующие элементы. Окисляющее действие кислорода нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца. Хорошее качество сварного шва получается при использовании специальной порошковой проволоки.

Обычно свариваются конструкции из углеродистых и низколегированных сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т.п.). При сварке меди, алюминия, титана и редких металлов невозможно связать свободный кислород введением раскислителей.

Преимуществами данного способа являются низкая стоимость углекислого газа и высокая производительность.

Основной недостаток – разбрызгивание металла (на зачистку расходуется 30…40% времени сварки).