Методическая разработка Курс лекций по дисциплине «Технология обработки конструкционных материалов»
Скачать 0.76 Mb.
|
Горячая объемная штамповка Горячая объемная штамповка производится за счет принудительного перераспределения металла нагретой заготовки в штампе. В зависимости от вида штампа выделяют штамповку в открытых штампах и закрытых штампах. Штамповка в открытых штампах характеризуется зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – о б л о й (рис.27д) Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой (рис.27,е). Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, так что образование облоя в нем не предусмотрено. Проектирование технологического процесса штамповки начинают с разработки чертежа поковки, которую выполняют на основании чертежа готовой детали в последовательности, показанной на рис.(30). Штампы имеют один или два разъема для помещения заготовки и извлечения поковки. Обычно поверхности разъема устанавливают так, чтобы полости штампа имели наименьшую глубину (рис.31). При этом учитывают и ряд других факторов, например, требуемое направление волокон в поковке, условия контроля возможного сдвига штампов, условия обрезки облоя у поковок и т.п. После выбора плоскости разъема на размеры поверхности поковок, подлежащих обработке резанием, назначают припуски – дополнительный слой металла заготовки, который удаляется в процессе обработки резанием для обеспечения необходимой точности и качества поверхностного слоя   Рисунок 30 Схема алгоритма разработки Рисунок 31 Пример составления чертежа чертежа поковки поковки: а – деталь; б- поковка; 1 – разъем; 2 – припуск; 3 - напуск получаемой детали. Их выбирают по таблицам их ГОСТов в зависимости от габаритных размеров и массы поковок и от требований к поковкам. По тем же таблицам назначают допуски – допустимые отклонения размеров поковок из-за возможной их недоштамповки по высоте, сдвига штампов, их изнашивания. При изготовлении поковок сложной конфигурации назначают напуски для упрощения формы поковки, представляющие собой часть объема поковки, добавляемую для облегчения ее изготовления. Штамповочные уклоны на боковых поверхностях поковок облегчают их извлечение из штампов. При штамповке на молотах наружные уклоны α= 5…7  , а на прессах с выталкивателями угол α = 2…3. Внутренние уклоны β на 2- 3 больше наружных, так как при охлаждении поковки ее внутренние поверхности прижимаются к штампу, а наружные отходят от стенок штампа, уменьшая вероятность застревания поковки в штампе.Радиусы закруглений на пересекающихся поверхностях поковки необходимы для лучшего заполнения полости штампа и предохранения ее от преждевременного изнашивания и поломок, а также для получения качественных поковок. Наружные радиусы закруглений r устанавливают равными 1- 6мм, а внутренние R=(3…4)r. При малом R волокна металла могут быть перерезаны, что ухудшит качество штамповки детали. Увеличив размеры спроектированной поковки на 1,2% для учета температурной усадки, получают чертеж «горячей поковки», по которому изготовляют полость штампа. Общая технологическая схема горячей объемной штамповки показана на рис.32. Независимо от вида штамповочного оборудования процесс получения поковок состоит из следующих основных этапов: подготовки заготовок, оформления поковок и отделочных операций.  Рисунок 32 Общая технологическая схема горячей объемной штамповки Подготовку заготовок начинают с определения их объема как суммы объемов поковки и отходов, образующихся при нагреве (1-2% на окалину) и в процессе штамповки (определяют по справочникам). По известному объему находят длину и диаметр (поперечный размер) заготовки, пользуясь соответствующими рекомендациями. Заготовки нужной длины l  отрезают от прокатных прутков длиной 2-6м, поступающих со склада металла в заготовительное отделение кузнечного цеха.На ножницах пруток 2 (рис.32,а) по рольгангу 1 подают до регулируемого упора 5, прижимают гидравлическим прижимом 3 и производят разрезку верхним 4 и нижним 6 ножницами. Заготовки перед штамповкой должны быть нагреты равномерно по всему объему до заданной температуры. Наиболее совершенны электронагревательные устройства, позволяющие автоматизировать процессы нагрева заготовок. В них легче создать защитную атмосферу для безокислительного нагрева. В электроконтактных установках (рис.32,в) заготовка, зажатая медными контактами 7, нагревается при пропускании по ней электрического тока. В индукционных установках заготовка нагревается вихревыми токами, которые индуцируются в ней при прохождении тока высокой частоты по виткам индуктора 8 (рис.32,г) Горячую объемную штамповку производят в открытых штампах (рис32,д) и закрытых. После штамповки в открытых штампах (рис.32,д) производят обрезание облоя и пробивку перемычек в штампах на обрезных кривошипных прессах. При нажатии пуансоном 9 (рис.32,е) на поковку 11 режущие кромки матрицы 12 срезают облой по всему периметру поковки и она проваливается в тару. Облой снимается с пуансона при его ходе вверх съемником 10 и удаляется в другую тару. Пробивку перемычек для получения сквозных отверстий в поковках производят пуансоном 13 (рис.32,ж). В штампах совмещенного действия обе эти операции выполняются одновременно за один ход пресса. Калибровку поковок (рис.32,з) применяют для повышения точности их размеров и улучшения качества поверхностного слоя. Она заключается в незначительном (степень деформирования 1-5%), обычно холодном, обжатии поковок на прессах повышенной жесткости. В поковках, подлежащих калибровке, заранее предусматривают соответствующий припуск. Отклонение размеров поковок после калибровки составляет 0,05-0,25мм, поэтому последующую обработку резанием исключают или ограничивают только шлифованием. Очистку проволок от окалины производят на дробеструйных установках и в галтовочных барабанах. В связи с развитием автоматизации производственных процессов возрастают требования к поковкам по соблюдению минимальных припусков, размеров, получению структуры и твердости, наиболее благоприятных для автоматической обработки резанием. Выполнение этих требований обеспечивают правильной разработкой чертежей поковок и технологических процессов их изготовления, а также эффективной системой контроля качества продукции. В автоматизированных комплексах для горячей штамповки используют программируемые микропроцессоры, позволяющие реализовать функции управления, контроля, позиционирования, регулирования технологических операций. 4. Сварочное производство 4.1Физические основы получения сварного соединения Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагреве и (или) пластическом деформировании. Сваркой соединяют одно- и разнородные металлы и их сплавы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы. В качестве исходных заготовок для изготовления сварных конструкций применяют продукцию проката – листы, трубы, объемную и листовую штамповки, отливки. Вследствие этого сварная конструкция может иметь очень сложную форму при относительно простой и нетрудоемкой технологии изготовления. Применяют большое число разновидностей сварки. В зависимости от агрегатного состояния металла в месте соединения во время сварки их подразделяют на три класса: термический, механический и термомеханический. К механическому классу относятся те виды сварки, при которых определяющим фактором является пластическое деформирование под влиянием давления в поверхностных слоях соединяемых частей (холодная ультразвуковая сварка, сварка взрывом, трением). При этом в зоне контакта дробятся и вытесняются адсорбированные включения кислорода, азота, паров воды, жировых загрязнений, происходит смятие выступов и заполнение впадин, увеличение активных площадок взаимодействия, сближение атомов, обобщение их электронов и образование благодаря этому сварного соединения. К термомеханическому классу относятся те виды сварки, при которых для образования сварного соединения используют тепловую энергию и внешнее давление. К этому классу относятся сварка давлением (контактная электрическая, газопрессовая, диффузионная и др. виды сварок). К термическому классу относятся те виды сварки, при которых образование сварного шва происходит под действием теплоты (электродуговая плавлением, электронно-лучевая плавлением, ацетилено-кислородная и др.) 4.2 Дуговая сварка плавлением Источником теплоты при дуговой сварке служит электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой. В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие виды дуговой сварки: - сварку неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом 1 дугой прямого действия 2 (рис.33,а), при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла 3 либо с применением присадочного металла 4; - сварку плавящимся (металлическим) электродом 1 дугой прямого действия 2 (рс.33,б) с одновременным расплавлением основного металла 3 и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом; - сварку косвенной дугой 5 (рис.33,в), горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами 1; при этом основной металл 3 нагревается и расплавляется теплотой столба дуги; - сварку трехфазной дугой 6 (рис.33,г), при которой дуга горит между электродами 1, а также между каждым электродом и основным металлом 3. Питание дуги осуществляется постоянным или переменным током. При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярностях. В первом случае электрод подключают к отрицательному полюсу (катод), во втором – к положительному (анод). Кроме того, виды дуговой сварки различают также по способу защиты дуги и расплавленного металла и степени механизации процесса.  Рисунок 33 Схемы дуговой сварки 4.2.1 Электрические и тепловые свойства дуги. Дуга – мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает в себя три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на расстояние 3…6мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание (рис.34,а) выполняется для разогрева торца электрода 1 (катода) и заготовки 2 (анода) в зоне ее контакта с электродом. После отвода электрода (рис.34,б) с его разогретого торца под действием электрического поля начинается термоэлектронная эмиссия электронов 3. Столкновение быстродвижущихся от катода к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации 4. По мере разогрева столба дуги и повышения кинетической энергии атомов и молекул происходит дополнительная их ионизация. В результате дуговой промежуток становится электропроводным. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда в столбе дуги 6(рис.34,в).  Рисунок 34 Схема процесса зажигания дуги Возможно зажигание дуги без короткого замыкания и отвода электрода, а с помощью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обеспечивающий его первоначальную ионизацию. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают источник высокочастотного переменного тока высокого напряжения (осциллятор). Этот способ применяют при плавке неплавящимся электродом. 4.2.2 Источники сварочного тока Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (сварочные выпрямители и генераторы). Сварочные трансформаторы преобразуют сетевое напряжение (220или 380в) в пониженное (меньше 140в), необходимое для сварки. Особенность конструкции сварочных трансформаторов заключается в том, что они имеют повышенное рассеяние магнитного потока. Предусмотрено регулирование степени магнитного рассеяния путем введения внутрь магнитного сердечника трансформатора дополнительного шунта или изменения расстояния между первичной и вторичной обмотками. Таким образом изменяют величину сварочного тока при относительно постоянном напряжении на дуге. В состав серийных выпрямителей входят понижающий трансформатор с регулируемым магнитным рассеянием и выпрямительный блок, собранный по мостовой схеме с использованием кремниевых силовых вентилей. Эти выпрямители, так же как трансформаторы, предназначены для ручной дуговой сварки электродами и механизированной сварки под флюсом. Широкое применение получили универсальные выпрямители, состоящие из трансформатора с нормальным магнитным рассеянием и управляемого тиристорного выпрямителя. Эти выпрямители применяются для ручной сварки и сварки под флюсом, а также для механизированной сварки в защитных газах. Наиболее совершенны инверторные выпрямители. Их особенность в том, что сетевое напряжение преобразуется в высокочастотной (до 60 кГц) с помощью управляемого транзисторного инвертора. Далее высокочастотное напряжение понижается малогабаритным трансформатором, выпрямляется блоком силовых вентилей и подается на дугу в виде сглаженного сварочного напряжения. Особые технологические свойства имеют импульсные источники сварочного тока, разработанные на основе универсальных и инверторных выпрямителей. Специальные блоки управления работой тиристоров и транзисторов позволяют получить ток в виде импульсов различной формы (прямоугольны, экспоненциальных) с разными временами и периодами следования импульсов. Данные источники позволяют сваривать металл малой толщины без опасности прожога и недопустимого разбрызгивания. Источники переменного тока более распространены, т.к. имеют ряд технико-экономических преимуществ. Сварочные трансформаторы проще в эксплуатации, значительно долговечнее и обладают более высоким КПД, чем выпрямители и генераторы постоянного тока. Однако при сварки на малых токах покрытыми электродами и под флюсом при питании переменным током дуга горит не устойчиво, т.к. через каждые 0,01с напряжение и ток дуги проходят через нулевые значения, что приводит к временной деионизации дуги. При сварке на постоянном токе повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки, появляется возможность вести сварку на прямой и обратной полярности и т.д. 4.2.3 Основные металлургические процессы в сварочной ванне Сварочная ванна представляет собой относительно небольшой объем перегретого выше температуры плавления расплавленного металла. Химический состав сварочной ванны в первую очередь определяется составом электродной проволоки и основного металла в зависимости от доли их участия в шве. При сварке расплавленный металл, в сварочной ванне может взаимодействовать с кислородом (образование окислов), азотом( образование нитридов), водородом (образование гидридов), что приводит к ухудшению сварочного шва. Для предотвращения отрицательного влияния газов используют: покрытие электродов, флюсы, защитные газы, вакуум, очистка свариваемой поверхности, проволоки, осушка защитных газов и т.д. В результате расплавления покрытий электродов или флюсов образуются шлаки. Они состоят из смеси оксидов, фторидов, хлоридов различных элементов и чистых металлов. В результате взаимодействия со шлаком происходит раскисление металла сварочной ванны, удаление вредных примесей путем связывания их в нерастворимые соединения и вывода в шлак, легирование шва определенными элементами для восполнения их выгорания при сварке или придания шву специальных свойств. При сварке сталей раскислителями служат Мn и Si, которые восстанавливают FeO, а их нерастворимые оксиды выводятся в шлак. |
Похожие:
 | Ярославский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения | | Типовая информационная технология сбора, передачи, обработки и выдачи информации в централизованных системах обработки данных 17 |
| Методическая разработка составлена в соответствии с требованиями фгос впо третьего поколения | | Курс лекций разработан в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Основы архивного дела» для специальности 034702 «Документационное... |
 | Методическая разработка предназначена для преподавателей учреждений среднего профессионального образования с целью проведения учебного... | | Методическая разработка составлена на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего... |
| Методическая разработка предназначена для проведения дифференцируемого зачета по дисциплине «Английский язык» в учреждении среднего... | | Методическая разработка предназначена для обучающихся специальности 38. 02. 01 |
| Специальность 05. 27. 06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники | | Понятие информационная потребность тесно связано с понятием цели и функции управления. Можно сказать, что потребность в информации... |