2. Ознакомление с организацией и технологией производства деталей на предприятии

Заготовительное производство

При получении заготовок зубчатых колес на Минском заводе шестерен приме­няют следующие методы: ручная ковка, прокатка, го­рячая штамповка, холодная штамповка, литье, прессова­ние и др. Лучшим методом является тот, по которому заготовки получаются наиболее экономичными, включая стоимость механической обработки, и имеют требуемое качество.

Горячая штамповка заготовок зубчатых колес, как правило, производится в крупносерийном и массовом производстве на молотах, го­ризонтально-ковочных маши­нах, кривошипных прессах и т. д. Штампуют заготовки по двум основным причинам. Во-первых, в результате штампов­ки деталь приобретает пра­вильную форму, благодаря че­му уменьшаются трудоемкость механической обработки и ко­личество неиспользованного металла; во-вторых, штампов­ка увеличивает прочность зуб­чатого колеса.

Процесс штамповки в зна­чительной степени влияет на деформацию зубчатых колес, обрабатываемость, шеро­ховатость поверхности и срок службы готового зубчато­го колеса. Изменение формы зуба и тела зубчатого коле­са во время термообработки зависит в основном от структуры, однородной плотности металла и от располо­жения волокон. Волокна должны располагаться симмет­рично относительно оси зубчатого колеса и быть одно­родными во всех партиях заготовок. Различное коробле­ние отдельных зубьев в колесе чаще всего является ре­зультатом несимметричного расположения волокон. За­готовка штампуется за 3 ... 5 переходов.

Механическая обработка

Механическая обработка деталей производится на металлорежущем оборудовании.

Металлорежущими станками называют технологические машины, предназначенные для обработки материалов резанием. Они должны обеспечивать заданные производительность, точность и качество об­работанных поверхностей. Металлорежущие станки классифициру­ются по технологическому методу обработки, назначению, степени автоматизации, числу главных рабочих органов, точности изготовле­ния, особенностям конструкции и т. д.

По технологическому методу обработки станки делят в соответст­вии с видом режущего инструмента, характером обрабатываемых по­верхностей и схемой обработки. Это станки токарные, фрезерные, сверлильные, строгальные, шлифовальные и др.

По назначению станки делятся на универсальные, специализиро­ванные и специальные. Универсальные станки предназначены для из­готовления широкой номенклатуры деталей малыми партиями, их ис­пользуют в единичном и серийном производствах. Эти станки сложны по конструкции и требуют высококвалифицированного обслуживания. Специализированные станки используют для изготовления больших партий деталей одного типа в среднесерийном и крупносерийном про­изводстве. Они требуют редкой переналадки и в большинстве случаев имеют высокий уровень автоматизации. Специальные станки приме­няют для обработки одной или нескольких малоразличающихся дета­лей в условиях крупносерийного и массового производства. Эти стан­ки обеспечивают наивысшую производительность, просты в наладке и имеют высокий уровень автоматизации.

По степени автоматизации станки разделяют на станки с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы и станки с программным уп­равлением.

По числу главных рабочих органов различают станки одношпиндель-ные, многошпиндельные, односуппортные, многосуппортные и т. д.

По конструкционным признакам выделяют станки с горизонталь­ным или вертикальным расположением шпинделя и т. п. По точности изготовления установлены пять классов станков: Н — нормальной, П — повышенной, В — высокой, А — особо высокой точности, С — особо точные (мастер-станки). Станки классов точно­сти В, А и С обеспечивают требуемую точность изготовления только при эксплуатации их в термоконстантных цехах, где поддерживаются постоянные температура и влажность.

По комплексу признаков разработана полная классификация ме­таллорежущих станков. В ней девять групп: 1 — токарные; 2 — свер­лильные и расточные; 3 — шлифовальные, полировальные, доводоч­ные и заточные; 4 — электрофизические и электрохимические; 5 — зубо- и резьбообрабатывающие; 6 — фрезерные; 7 — строгальные, долбежные и протяжные; 8 — отрезные; 9 — разные. Каждая группа станков делится на десять типов (подгрупп). По комплексной класси­фикации станку присваивается определенный шифр. Первая цифра означает группу станка, вторая — тип, следующая за первой или вто­рой цифрами буква означает уровень модернизации или улучшения, далее следуют цифры, характеризующие основные размеры рабочего пространства станка. Буквы, стоящие после цифр, указывают на мо­дификацию базовой модели или на особые технологические возмож­ности (например, повышенную точность). Например, станок 16К20П: цифра 1 означает токарную группу, 6 — токарно-винторезный тип, К — очередную модернизацию базовой модели, 20 — высоту центров (200 мм), П — повышенную точность. Для станков с программным управлением (ПУ) в обозначение добавляют букву Фс цифрой: Ф1 — с предварительным набором координат и цифровой индикацией; Ф2 — с позиционной системой числового программного управления (ЧПУ); ФЗ — с контурной системой ЧПУ (например, 16К20ПФЗ); Ф4 — с универсальной системой управления ЧПУ. В обозначение стан-ковс цикловыми системами ПУ вводится буква Ц, а с оперативными системами ПУ — буква Г.

Термическая обработка

Термическая обработка заключается в нагреве изделий и заготовок до определенной температуры, выдержке при этой температуре и после­дующем охлаждении с заданной скоростью с целью изменения струк­туры и свойств стали. Основные виды термической обработки: отжиг, закалка, отпуск и старение.

Термическая обработка влияет на прочностные и эксплуатацион­ные характеристики многих машиностроительных материалов.

Принципиальная возможность применения того или другого вида термической обработки определяется диаграммами фазового равно­весия сплавов. Основой для выбора видов и режимов термической об­работки сталей является часть диаграммы Fe—F₃C с содержанием уг­лерода до 2,14 % и расположенная ниже линии солидус .

Термическая обработка позволяет значительно изменить многие свой­ства металлов, особенно механические. В машиностроении термической обработке подвергается более половины объема выпускаемой номенклатуры деталей — от деталей приборов, разнообразных деталей машин до крупных элементов ме­таллургического и энергетического оборудования.

Основными факторами воздействия при термической обработке являются температура и время. Изменяя температуру и скорость на­грева или охлаждения, можно целенаправленно изменять структуру и свойства стали в зависимости от требований, предъявляемых к изде­лиям. Выбор вида термической обработки определяется характером требуемых структурных изменений в металле. К основным видам тер­мической обработки относятся отжиг, закалка и отпуск.

Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой называют технологический процесс, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя деталей различными элементами с целью изменения его состава, структуры и свойств.

В зависимости от того, какими элементами насыщают поверхно­стный слой стального изделия, различают:

цементацию — насыщение углеродом;

азотирование — азотом;

• нитроцементацию — углеродом и азотом;

• хромирование — хромом;

• силицирование — кремнием.

Химико-термическую обработку применяют для повышения твер­дости, износостойкости, сопротивления усталости и контактной вы­носливости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии.

Проведение любой химико-термической обработки деталей вклю­чает следующие стадии:

1) диссоциацию химических соединений, в состав которых входит насыщающий элемент, с образованием активных атомов диффунди­рующего элемента;

2) адсорбцию диффундирующих элементов на поверхности ме­талла, в результате чего тончайший поверхностный слой насыщается диффузионно-активным элементом;

3) собственно диффузию — проникновение элемента в глубь ме­талла.

В результате образуется диффузионный слой, на поверхности ко­торого концентрация легирующего элемента максимальна, а по мере удаления от нее — падает. Первые две стадии протекают значительно быстрее третьей, которая и определяет скорость процесса химико-термической обработки

Сварочное производство

В технике широко используются различные виды разъемных и нера­зъемных соединений. Неразъемные соединения могут быть монолит­ными (сплошными) и немонолитными (например, заклепочные). Мо­нолитные соединения получают сваркой, пайкой или склеиванием.

Сварка — это процесс получения неразъемных соединений по­средством установления межатомных связей между соединяемыми (свариваемыми) частями при их местном нагреве (сварка плавлени­ем), пластическом деформировании или совместном действии того и другого (сварка давлением). С помощью сварки между собой со­единяют однородные и разнородные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы и пластмассы. Сварка является одним из наиболее широко распространенных технологических процессов в ма­шиностроении, строительстве, ремонтном деле.

Преимуществами большинства способов сварки являются их вы­сокая производительность и прочность сварных соединений, во мно­гих случаях достигающая прочности цельного металла. К недостаткам сварки следует отнести стоимость специального оборудования (ино­гда довольно значительную), необходимость нагрева металла до вы­соких температур и применения больших давлений.

Соединение, полученное при сварке, характеризуется непрерыв­ной структурной связью и монолитностью строения, достигаемыми за счет образования атомно-молекулярных связей между элементар­ными частицами соединяемых твердых тел. Неразъемное монолитное соединение, образуемое при сварке, называется сварным соединением.

Под пайкой понимают преимущественно процесс соединения ме­таллов (хотя возможна пайка и некоторых неметаллических мате­риалов), занимающий промежуточное положение между сваркой и склеиванием. Обычно все же считают, что пайка ближе к сварке, и рассматривают ее как способ соединения металлов, примыкающий к сварке плавлением. Соединение производится с помощью сравни­тельно легкоплавкого металла, называемого припоем. Температура плавления его должна быть ниже, чем соединяемого металла. Рас­плавленный припой наносится на хорошо зачищенные кромки со­единяемых частей, смачивает их и после затвердения образует со­единение. Припои и соединяемые металлы весьма разнообразны, что обусловливает резкие различия в процессе пайки и характере получаемых соединений. Существенную роль играет способность припоя хорошо смачивать основной металл. Чаще всего основной составной частью припоев служат олово, медь, серебро. Наиболее характерной особенностью пайки, отличающей ее от сварки плавле­нием, является то, что применяемый в ней основной металл, не рас­плавляясь, смачивается жидким припоем.

Для пайки исключительно важна подготовка поверхности метал­ла. Поэтому почти всегда применяются флюсы для очистки поверх­ности металла от оксидов и других загрязнений и усиления адгезии (прилипания) жидкого припоя к твердому металлу.

Преимуществами пайки являются сравнительно небольшой нагрев металла, возможность механизации и обеспечения высокой произво­дительности процесса, достаточная прочность соединений. К недос­таткам способа можно отнести трудности, связанные с пайкой изделий

больших размеров, довольно высокую стоимость припоев, необходи­мость точной пригонки и очистки соединяемых поверхностей.

От склеивания пайка отличается наличием взаимодействия при­поя с основным металлом и характером затвердения припоя. Слой расплавленного припоя практически не оказывает сопротивления сдвигу. Прочность соединения возрастает скачком при затвердении припоя.

Склеивание — это самый универсальный способ соединения твер­дых материалов за счет сил молекулярного сцепления. Склеивать можно дерево, металлы, пластмассы, бетон, стекло, резину и др., а также разнородные материалы, например металлы с деревом, пла­стмассами, резиной и т. д.

В настоящее время наиболее известны клеи из различных органи­ческих соединений. Клей вводится между соединяемыми частями обычно в жидком виде, реже — в виде твердого порошка и пластинок, размягчаемых нагреванием. Введенный жидкий клей вследствие ис­парения растворителя, химических реакций постепенно затвердевает. В отличие от припоев он с самого начала обладает некоторой, хотя и незначительной, прочностью, позволяющей удерживать соединяе­мые детали в определенном положении. По мере затвердевания клея прочность его постепенно растет и достигает максимума. Склеивание почти полностью основано на адгезии, причем клей не взаимодейст­вует с соединяемым материалом. Прочность соединения может быть довольно высокой. При правильном склеивании разрушение во вре­мя испытаний происходит или по соединяемому материалу, или по прослойке клея. Отделение клея от материала на границе раздела слу­жит признаком неудовлетворительного склеивания.

Преимуществами данного способа являются простота, неболь­шая стоимость и высокая универсальность, позволяющие соединять чрезвычайно широкий круг материалов в самых разнообразных со­четаниях.