29 Технология производства деталей из металлокерамики (порошковая металлургия).

Отрасль технологии занимается производством металлических порошков и деталей из них. Суть заключается в том, что исходные материалы представляют собой мелкоизмельченные порошки. Из порошков прессуют заготовки сравнительно несложной формы, которую потом подвергают спеканию (температура подбирается так, чтобы плавился один связующий компонент, из-за процесса диффузии образуется прочное соединение). Можно получать детали из особых тугоплавких материалов, из нерастворимых друг в друге металлов, из пористых материалов, из двух или нескольких слоев различных сплавов.

Существенный недостаток – низкая механическая прочность, ограниченность формы получаемых заготовок. Частично это устраняется дополнительной механической обработкой до спекания.

Технологический процесс характеризуется высоким коэффициентом использования материалов (95%).

Размеры зерен металлических порошков 0,5-500 мкм.

Наиболее распространенные материалы:

1)Антифрикционные (уменьшающие трение) применяются для изготовления подшипников скольжения (поры заполняют маслом, графитом, которые играют роль смазки). Такой подшипник работает до 2-3 лет.

Применяется в машинно-пищевой промышленности: основа – железо, медь, бронза, алюминий; поры заполняют графитом.

2)Фрикционные (материалы с повышенным коэффициентом трения) выпускается на медной или железной основе с добавкой асбеста, различных оксидов и прочие.

Применяются в виде биметаллов.

Коэффициент трения достигает 0,4-0,6(обычный коэффициент стали по стали 0,1). Материалы способны выдержать температуру в зоне трения 500-600⁰С.

3)Высокопористые (до 50%) идут на изготовление различных фильтров. Изготавливаются из коррозийно-стойкой стали, титана, бронзы и пр. спекают без особого давления.

4) Металлокерамические твердые сплавы идут на изготовление режущих инструментов.

5) Жаропрочные (стойкие) материалы на основе никеля, титана, тантала для изготовления деталей при температуре до 900⁰С.

Технологический процесс:

1)приготовление шихты и дозировка (просеивание через сито чтобы подобрать точные размеры фракций); дозирование выпуска либо по объему либо по весу;

2)формование – в стальных пресс-формах получают форму (порошки плохо запрессовываются счет внутреннего давления, приходится усложнять пресс-форм);

3)механическая обработка применяется ограничено для небольшой группы материалов;

4)Спекание- обеспечивает сцепление частиц порошка t=0,7t_пл (плавления основного компонента сплава), выполняется в специальных водородных или вакуумных печах для защиты от окисления;

5)горячее прессование одновременно происходит спекание и прессование, вызывает повышенный износ пресс-форм, применяется редко;

6)калибрование применяется для повышения точности детали в специальных пресс-формах при высоком давлении (достигается 8-9 квалитет), после него можно наносить защитные слои.

30 Межоперационные припуски и допуски

Чтобы обеспечить постоянные межоперационные припуски на каждой из операций, размер обрабатываемой поверхности должен находиться в определенных пределах, характеризующих межоперационный допуск. Общий припуск на обработку складывается из суммы наименьших межоперационных припусков и межоперациоиных допусков без допуска на последнюю операцию. Допуск на последнюю операцию должен соответствовать допуску на окончательную обработку данной поверхности.

Допуск, на размер детали на предшествующей операции определяют как разность наибольшего и наименьшего предельных значений припуска:

Расчет межоперационных припусков и предельных размеров обрабатываемых поверхностей по операциям ведут в определенной последовательности: вначале определяют базовые опорные поверхности для обработки и порядок выполнения технологических операций, а затем размеры припусков по всем операциям.

Для наружных поверхностей вначале находят расчетные размеры обрабатываемой заготовки для последней операции, устанавливая таким образом наименьший предельный размер детали по чертежу. Для внутренних поверхностей определяют наибольший предельный размер детали по чертежу. Затем для определения наименьшего расчетного размера заготовки на предшествующей операции к наименьшему предельному размеру (для наружных поверхностей) прибавляют размер межоперационного припуска, а из наибольшего предельного размера (для внутренних поверхностей) вычитают размер межоперационного припуска. В таком же порядке определяют расчетные раз меры по всем операциям.

При расчете припусков для отливок учитывают необходимые напуски, упрощающие конфигурацию заготовки, а также формовочные уклоны, радиусы литых галтелей и построения переходов при изменении сечений отливки. Кроме того, предусматривают дополнительные припуски па поверхности, расположенные в верхней части заготовки. Наряду с этим при расчете припусков учитывают коробление литых заготовок, а также смещение стержней, образующих внутренние поверхности. Припуск, компенсирующий коробление, устанавливают в зависимости от жесткости конструкции отливки. Его обычно удаляют при обдирочных операциях, однако это вызывает погрешности от деформаций, вызванных остаточными напряжениями в материале заготовок, поэтому при расчете припуска на отделочные операции учитывают составляющие этой погрешности — 0,3 мм на 1 м длины литой заготовки.

При определении припуска на обработку отверстий в литых заготовках следует также учитывать смещение оси отверстия относительно взаимосвязанных поверхностей. При установке заготовки на станке по отверстию смещение оси учитывают в припуске на обрабатываемую поверхность, а при обработке этого же отверстия от опорной поверхности — в припуске на обработку отверстия.

31 Механическая обработка корпусных деталей

К наиболее распространенным корпусным деталям относятся: корпуса редукторов подъемно-транспортных машин и оборудования, станины кузнечно-прессового оборудования и металлорежущих станков и другие подобные детали, характеризующиеся наличием расположенных определенным образом плоскостей и отверстий и предназначенные для соединения и координации взаимного положения основных узлов машины, агрегата, станка.

Обработку корпусных деталей выполняют в таком порядке: вначале обрабатывают базирующие поверхности и крепежные отверстия, которые могут быть использованы при последующей установке; затем все плоские поверхности и после них — основные отверстия. При этом для корпусов нежесткой конструкции применяют повторную (проверочную) обработку базовых поверхностей после черновой обработки всех плоских поверхностей и основных отверстий. Жесткие конструкции корпусов при точном изготовлении заготовок обрабатывают один раз.

Окончательную обработку — шлифование или другие отделочные операции — производят в том же порядке: сначала обрабатывают плоские поверхности, а затем основные отверстия. Этот способ обработки называется обработкой от плоскости. При использовании в качестве установочной базы отверстия и прилегающего к нему торца процесс называется обработкой от отверстия. Целесообразность обработки от плоскости или от отверстия зависит от ряда условий, а именно: точности заготовки, требуемой точности обработки, производственной программы (допустимой сложности приспособлений), действующего парка оборудования и др.

Сварные конструкции корпусов, выполненные из элементов, не подвергавшихся обработке, проходят черновую, получистовую и чистовую обработки. При этом в зависимости от объема производства и точности выполнения сварочных работ корпуса обрабатывают в приспособлениях или по разметке. Поверхности сварных корпусов, выполненные из предварительно обработанных элементов, подвергают только чистовой обработке без разметки, так как такие корпуса сваривают в приспособлениях, обеспечивающих достаточную точность взаимного положения их элементов. При этом установку крупногабаритных корпусов производят с выверкой по обработанным до сварки поверхностям, а установку небольших корпусов — в приспособлениях.

Плоские поверхности корпусов в серийном производстве обрабатывают на продольно-фрезерных или продольно-строгальных станках, а в массовом — на протяжных станках, фрезерных станках непрерывного действия с карусельными столами или с барабанными устройствами.

Базовые поверхности корпусных деталей небольших размеров обрабатывают на обдирочно-шлифовальных станках. Плоские поверхности корпусов окончательно обрабатывают шлифованием на плоскошлифовальных станках, тонким строганием широким резцом, тонким фрезерованием и шабрением.

Основные отверстия корпусных деталей обрабатывают на универсальных горизонтально-расточных станках или на агрегатных многошпиндельных станках.

Диаметральные размеры отверстий обрабатывают развертками, расточными блоками и расточными головками, установленными на расточных оправках или борштангах, а также односторонне расположенными резцами с точной регулировкой на размер.

В массовом и крупносерийном производстве основные отверстия корпусных деталей обрабатывают на многошпиндельных станках одновременно с двух или трех сторон заготовки. Положение отверстий определяют соответственно расположенными в головках агрегатных станков шпинделями и инструментом, направляемым кондукторными втулками приспособления. Основные отверстия корпусов небольших габаритных размеров могут быть обработаны на вертикально-сверлильных станках с применением кондукторов и многошпиндельных головок и на радиально-сверлильных станках с применением поворотных кондукторов.

В серийном производстве основные отверстия в корпусных деталях обрабатывают на универсальных горизонтально-расточных станках с направлением инструмента по кондуктору. Межосевые расстояния и параллельность осей отверстий обеспечивают перемещением стола и направлением расточной скалки оправки по кондуктору, а перпен­дикулярность осей — поворотом стола станка с закрепленной на нем заготовкой. Чтобы повысить производительность труда при работе на расточных станках, применяют многошпиндельные расточные головки для одновременной обработки нескольких отверстий с параллельными осями.

Обработку с направлением инструмента по кондукторным втулкам ведут на агрегатных станках и на универсальных расточных станках при установке обрабатываемых корпусов в кондукторе на установочные пальцы по двум базовым отверстиям, расположенным на плоской поверхности основания. Для обработки отверстий, расположенных на разной высоте, шпиндель устанавливают перемещая шпиндельную бабку по колонне станка.

В тяжелом машиностроении кроме расточных станков с подвижным столом применяют расточные станки с неподвижным столом, у которых все необходимые рабочие движения совершает шпиндельная бабка.

К корпусным деталям относят корпуса коробок скоростей и подач металлорежущих станков, картеры коробок передач автомобиля, корпуса редукторов, блоки цилиндров и т. п., т. е. детали коробчатой формы, характеризующиеся наличием поверхностей с определенным взаимным угловым расположением и различных отверстий. Отверстия корпусных деталей в зависимости от их назначения можно разделить на точные (основные), поверхности J которых служат опорами для валов и подшипников, и вспомогательные, предназначенные для крепежных деталей и смазки.

Технические условия на изготовление корпусной детали определяются точностью монтируемых в ней механизмов. Диаметры основных отверстий под посадку подшипников выполняют по 2-му классу точности с шероховатостью поверхности Ra = 0,4 -1,6 мкм, реже по 1-му классу точности с шероховатостью Ra = 0,05 - 0,4 мкм.

Наиболее распространенными заготовками корпусных деталей являются чугунные отливки, реже — стальные. Перед обработкой резанием внутренние и наружные поверхности корпусной детали окрашивают.

Быстродействующие устройства для смены инструментов позволяют использовать при обработке сложных корпусных деталей, сократить вспомогательное время на их переустановку, настройку на размер и позволяют станочнику обслуживать несколько станков, занимаясь главным образом установкой и снятием деталей. Сокращение времени на смену обрабатываемых деталей обеспечивается на некоторых станках наличием двух столов. Пока на одном столе производят обработку, на другом — сменяют обработанную деталь. Обработка сложных корпусных деталей на таких станках, несмотря на их высокую себестоимость, эффективна благодаря резкому сокращению трудоемкости и длительности производственного цикла, что во многих случаях, резко сокращает длительность цикла изготовления всего изделия. Организованы специализированные и автоматизированные самоуправляемые участки. Важнейшей особенностью автоматизированных участков является централизованное управление группой станков и транспортными устройствами, а также диспетчеризация и учет заготовок и обработанных деталей с помощью ЭВМ. У большинства корпусных деталей проверяют: 1) прямолинейность и правильность расположения основных (базовых) поверхностей; 2) размеры и форму основных отверстий; 3) соосностьocей отверстий; 4) межосевые расстояния, параллельность и перекос осей; 5) правильность расположения осей отверстия относительно основных поверхностей; 6) неперпендикулярность осей основных отверстий; 7) неперпендикулярность торцовой поверхности относительно оси отверстия.

Соосность отверстий контролируют гладкими или ступенчатыми контрольными оправками, которые вставляют в соосно расположенные отверстия. При проверке отверстий больших диаметров контрольные оправки помещают во втулки (рис. 233, а). Межосевые расстояния и непараллельность осей проверяют микрометром, индикаторным прибором или штангенциркулем.

Правильность расположения оси отверстия относительно основной поверхности, а также ее параллельность можно проверять штангенрейсмусом с точностью 0,02 мм и индикатором с точностью 0,01 мм.

Неперпендикулярность осей отверстий проверяют с помощью оправки с индикатором и калибром. Проверку неперпендикулярности торцовой поверхности относительно оси отверстия осуществляют с помощью индикатора или специального калибра