Конспект лекций

Рис. 4.7. Схема вертикальної стрічкової пили

Розрізання заготовок фрикційними пилами. Фрикційна пилка це тонкий сталевий диск, що обертається від електродвигуна зі швидкістю 100–140 м/с. Для збільшення тертя зовнішня циліндрична поверхня має насічку. Фрикційні пилки розрізають матеріал дуже швидко, але вимагають для приводу електродвигуна великої потужності. У процесі розрізання у місці контакту пили з заготовкою виникає велика температура за рахунок тертя. Матеріал заготовки становиться м’яким і видаляється пилою, яка обертається. Фрикційними пилками можна розрізати загартовані сталеві деталі.

Розрізання заготовок електричними фрикційними пилами. Інструмент – стальний диск який обертається і розрізає матеріал шляхом сумісної роботи тертя та електричної дуги. При цьому стальний диск поєднаний з одним полюсом джерела електричної енергії а заготовка з іншим полюсом. У процесі роботи виникає дуговий розряд. Метал у місті контакту плавиться та видаляється стальним диском, який обертається. Поверхня у місці розрізання досить рівна.

Анодно-механічне розрізання різних металів та сплавів, тонкостінних труб, металічних монокристалів. Розрізання здійснюється стальним диском, який обертається та являється анодом, а заготовка катодом. У місце контакту подається розчин електроліту. В процесі розрізання матеріал аноду (заготовки) розчиняється.

Розрізання заготовок зі зняттям стружок здійснюють на верстатах: токарних, вертикально відрізних автоматах, фрезерних та інших верстатах.

4.1.3.4.Центрування заготовок

Убільшості випадків обробка заготовок для валів починається з обробки базових поверхонь. Оскільки основні поверхні валів оброблюються на токарних верстатах то основним способом установки їх за допомогою центрів.

71

Для установки валів у центрах потрібно обробити центрові отвори, які розташовані на торцевих поверхнях валу. Ці отвори і являються чистовими допоміжними базами. Перед тим як обробити отвори необхідно обробити торці вала, які повинні бути якісними та розташовуватись перпендикулярно осі валу, а у більшості випадків після операцій розрізання якісні показники до торцевих поверхонь не забезпечуються. Форма та розміри центрових отворів стандартизовані. Найбільш розповсюджені типи А, Б, В та R (рис. 4.8). Розміри центових отворів приведені у довідниках в залежності від розмірів заготовок. Основна базова конічна поверхня центрових отворів має кут 600. Тип А є самим розповсюдженим та застосовується для обробки більшості заготовок. Тип Б має додаткову фаску під кутом 1200 для запобігання пошкоджень базової поверхні і застосовується для обробки деталей з більш жорсткими технічними вимогами. Крім того цей тип використовується у випадках багатократної установки заготовок у центрах а також коли центрові отвори використовуються в якості базових при експлуатації виробів. Тип В окрім запобіжної фаски має різьбу. Цей тип застосовують при необхідності перевірки у центрах якості валу на іншому підприємстві, Для запобігання пошкоджень центрові отвори закривають різьбовими пробками.

Рис. 4.8. Схеми типів центрових отворів

Для обробки центрових отворів спочатку оброблюють торці. У одиничному та дрібносерійному виробництвах найбільш доцільно обробку торців та центрових отворів виконувати на токарних або

72

горизонтальнорозточувальних верстатах для заготовок великих розмірів у дві установки. На кожній установці послідовно виконується точіння або фрезерування торця а потім обробка центрових отворів. На крупних заготовках, які оброблюються на горизонтальнорозточувальних верстатах перед обробкою здійснюють розмічання центрових отворів за допомогою центрошукачів та рейсмусів.

У серійному, крупносерійному виробництвах центрування валів доцільно виконувати на центрувальних та фрезерно-центрувальних верстатах (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Схема обробки центрових отворів на фрезерноцентрувальних верстатах

Заготовка установлюється в призматичних лещатах 1 у супорті з фіксацією у повздовжньому напрямку по упору 2. Супорт подає заготовку до фрез для обробки торців. Далі супорт займає вихідне положення в якому здійснюється обробка центрових отворів центровими свердлами.

Інструментами для обробки центрових отворів служать спіральні свердла, зенкери. центрувальні свердла.

4.1.3.5. Очищення та термообробка заготовок

73

Заготовки деталей машин після їх виготовлення очищають при необхідності від різних дефектів та забруднень і іржі. Способи очищення застосовують різноманітні в залежності від технічних вимог до якості заготовок. До них відносяться механічне очищення, очищення галтуванням у барабанах, гідро-абразивне очищення.

Механічне очищення виконується на обдирально-шліфувальних верстатах, переносними шліфувальними машинками, металічними щітками, зубилами, молотками тощо.

Галтування у барабанах шляхом обертання заготовок разом з абразивними матеріалами (пісок, шрот, дрібні сталеві або чавунні кульки). Цим способом очищають в основному дрібні заготовки.

Гідро-абразивне очищення при якому суміш абразивної рідини струменем під тиском подається на поверхню зі швидкістю до 60 м/с.

Крім очищення застосовують термічну обробку заготовок з метою поліпшення оброблюваності матеріалу та зняття внутрішніх напружень. Як правило в заготовках отриманих способом лиття або куванням чи штамповкою в результаті нерівномірного охолодження, несиметричних форм та пластичного деформування металу виникають внутрішні напруження, які негативно впливають на якісні показники виготовлених деталей. Внутрішні напруження взаємно урівноважені і в процесі механічної обробки при знятті поверхневого шару заготовки вони перерозподіляються, що визиває похибки форми та взаємного розташування оброблених поверхонь. Для зняття або зменшення внутрішніх напружень застосовують такі способи термообробки як відпал та от пуск.

4.2.Заготівельні операції у хімічному апаратобудуванні

4.2.1.Вибір заготовок в хімічному апаратобудуванні

74

Заводи хімічного машино- і апаратобудування як правило відносяться до одиничного або дрібносерійного виробництва. Галузь апаратобудування має свої специфічні особливості . Основними виробами у цій галузі являються апарати та сосуди, які в основному виготовляються з листового, полосового, трубного та інших видів прокату. Застосовується також кування та лиття. Вироби апаратобудування находять застосування у хімічній, нафтохімічній, нафтогазовій, коксохімічній, харчовій, фармацевтичній та інших галузях промисловості. В апаратах здійснюються різноманітні фізикохімічні процеси, які дуже часто протікають у жорстких умовах: високі температури, високий тиск, агресивні середовища. Апарати та сосуди це ємкості вироби. Вони під час мають великі розміри діаметрів (> 3 м) та довжин (> 20 м).

Широка різноманітність умов протікання фізико-хімічних процесів визиває необхідність застосування дуже широкого спектру матеріалів для виготовлення виробів. Для виготовлення заготовок з цих матеріалів застосовують; лиття, кування, штамповку, обробку тиском, холодне та термічне розрізання, гнуття, хіміко-термічну обробку. Вибір матеріалу і способу отримання заготовок залежить від багатьох факторів таких як міцність, теплопровідність, стійкість від корозії, вплив матеріалу на робоче середовище, ливарні властивості, зварюємість, форма та розміри деталі, тип виробництва тощо.

Структура застосування сталей у хімічному машинобудуванні має такі показники [1]:

-вуглецеві сталі звичайної якості -35%;

-якісні вуглецеві сталі – 29%;

-низьколеговані конструкційні сталі – 12%;

-леговані конструкційні сталі – 14%;

-корозійно стійкі сталі – 10%.

75

Розповсюдження мають такі марки вуглецевих та низьколегованих сталей: Ст3, 10, 15, 20, 15Х5, 15Х5М, 12Х13, 12ХМФ, 16ГС, 09Г2С, 15Г2СФ, 09Г2ФБ. Найбільш розповсюдження у хімічному машинобудуванні находить аустенітна високолегована сталь Х18Н10Т.Вона добре зварюється та оброблюється тиском.

Для виготовлення апаратів та труб, які працюють у азотній кислоті використовують високо кремністі чавуни С-15, С-17 та антихлор.

У хімічній промисловості застосовуються також тітан і його сплави, мідь, сплави на основі алюмінія.

Ефективним для виготовлення апаратів, які працюють під тиском, у агресивному середовищі при високій температурі, є застосування біметалів.

Найбільш широко використовуються у апаратобудуванні заготовки з прокату.

Листовий прокат. З нього виготовляють обичайки, днища, деталі внутрішніх устроїв апаратів. Листовий прокат виготовляється способами холодної або гарячої прокатки і випускається листами товщиною s=0,35 5,0 мм, шириною В=500÷2350 мм і довжиною L=1000 6000 мм. Поширений у застосуванні гаряче катаний прокат s=0,4 160 мм, шириною В=3800 мм, довжиною L=12000 мм.

Двохшаровий прокат. Випускається листами товщиною s=4

60 мм, шириною В=1200÷2800 мм і довжиною L=32000 94000 мм.

Трубний прокат. Випускається наступних видів:

- труби безшовні холодно деформовані з зовнішнім діаметром Дзов =5÷250 мм;

76

прямо шовні Дзов

-труби безшовні грячо деформовані з зовнішнім діаметром Дзов =20÷820 мм;

-труби безшовні стальні прецизійні з підвищеною точністю Дзов =25÷710 мм;

-труби безшовні холодно та гаряче деформовані із корозійно стійкої сталі Дзов =5÷273 мм;

-труби зварні стальні водогазопровідні Дзов =10,2÷165

мм;

- труби стальні електрозварні =10÷1420 мм;

- труби стальні електрозварні зі спіральним швом Дзов =159÷2520 мм; Різноманітний сортовий прокат: полосовий, круглий,

квадратний, рівнополочний, нерівнополочний, швелер, тавр.

4.2.2.Визначення припусків у хімічному апаратобудуванні

Уапаратобудуванні основними операціями є операції обробки заготовок з листового прокату: розрізання з наступною механічною обробкою. При цьому розміри заготовок визначають з урахуванням відповідних операційних припусків [9]. У даному випадку припуском буде шар металу, який видаляється з заготовки зняттям стружки, окислюванням та оплавленням.

Загальний припуск при цьому складе

2Z0м+С,

(4.31)

де: Z0м-найменший припуск на обробку (по Ковану В.М.);

С-шар метала який окислюється в струмені кисня або виплавляється.

77

Для	усунення похибок	розміру	2Z0м≥TА(Tа). У загальному випадку
величина	Z0м визначаэться	сумою	параметрів які залежать від попередніх
операцій:

-TА(Tа)-операційний допуск;

-m-товщина шару зі зміненими властивостями;

-Rz-висота нерівностей;

-е –відхилення прямолінійності оброблюємої грані. Тоді:

2Zм= T А(Tа)+2(Rz+ m+е).	(4.32)
Якщо операція єдина (розрізання по копіру), то
2Zм= 2(Rz+ m+е).	(4.33)

Рис. 4.10. Схема розташування припусків та допусків для зовнішніх розмірів

Номінальний розмір (рис. 4.10) заготовки Вн при розрахунковому розмірі розгортки А визначається по формулі

Вн = А + 2Zм + ТZ, (4.34) де Zм – мінімальний припуск на обробку (по Ковану В.М.);

ТZ – допуск на припус. Визначимо розмір для розмічання

78

Вр = Вн + С,

(4.35)

де С - шар метала який окислюється в струмені кисня або виплавляється. Тоді

Вр = А + 2Zм + ТZ + С,	(4.36)
Вр = А + 2(Rz + m + e) + ТZ + С.	(4.37)

4.2.3. Попередня обробка заготовок у хімічному апаратобудуванні

4.2.3.1.Правка листового та сортового прокату

Задачею правки листового прокату являється подолання хвилястості та коробуватості (хвилястість в повздовжному та поперечному напрямках).

Причина хвилястості та коробуватості – відхід від оптимальної технології виробництва на листопрокатних заводах, порушення оптимальних умов зберігання, транспортування та навантажувально-розвантажувальних операцій. Хвилястість та коробуватість можуть бути причиною втрати стійкості апарату, який працює під тиском.

У листовій сталі, що працює під тиском, хвилястість та коробоватість не повинні перевищувати 8 мм на 1 м довжини.

Прокат для заготовок, з профілем малої жорсткості підлягає виправленню. Найбільше розповсюдження отримали методи холодного виправлення на

правильних машинах та пресах.

Виправлення прокату застосовують в залежності від сортаменту (Кузмак):

Сортамент металу	Товщина листа, мм	Кількість металу, яку
		потрібно виправляти
		у %
Лист	2	100
Лист	2 - 6	90

79

Лист	6	- 12	50
Лист	> 12		10
Смуга	6	<	100
Смуга	6	- 12	80
Смуга	12 - 18		50
Смуга	18 - 25		20
Смуга	> 25		≤ 10
Ширина смуги матер.	< 4		100
Ширина смуги матер.	4	- 6	80
Ширина смуги матер.	6	- 12	70
Ширина смуги матер.	12 - 18		35
Ширина смуги матер.	18		≤ 10
Сортовий метал	усі розміри		15 - 50

При товщині прокату S > 22 мм його не правлять.

При здійсненні процесу правки заготовка вигинаеться поперемінно у різні сторони при цьому у поверхневих шарах виникає пластична деформація та наклеп. В результаті пластичної деформації виникають внутрішні напруження, змінюється структура, знижуються пластичні властивості. Ці зміни по площі листа нерівномірні тому що поверхневі дефекти розташовані випадково. В деяких місцях вони можуть досягати критичних. Це негативно може сказатись при наступних операціях таких як штамповка та зварювання (утворення тріщин).

Для процесу правки застосовують роликові правильні машини. Вони виготовляються з різним числом роликів Заготовку пропускають між двома рядами роликів. Приводний ряд роликів отримують рух від електропривода через редуктор та шістерінчату кліть. Верхній ряд роликів за допомогою траверси може переміщуватися у вертикальному напрямку для регулювання ступені деформації листового прокату. Заготовка при цьому переміщується за

80