Технологические процессы машиностроительного производства

Содержание

 

1. Назначение, сущность и виды термической обработки металлов и сплавов давлением, ее значение в машиностроении. Технология волочения. 3

2. Назначение, сущность и методы отделочной обработки деталей со снятием стружки. Технология их проведения. 8

3. Назначение, сущность и методы физико-химической обработки материалов. Технология электрохимической размерной обработки металлов. 13

4. Решить задачи: 17

Список использованной литературы 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Назначение, сущность и виды термической обработки металлов и сплавов давлением, ее значение в машиностроении. Технология волочения.

 

Основу  машиностроения составляет металлообработка, т. е. обработка металлов и сплавов  различными технологическими способами (литье, обработка давлением, резанием, сварка, термическая обработка).

Обработка давлением основана на пластичности материалов. Пластичностью называют свойство материалов изменять свою форму и размеры под воздействием внешних сил без разрушения. Это явление называют деформацией. Различают деформацию упругую и пластическую. При упругой (обратимой) деформации после снятия воздействия внешних сил обрабатываемый материал вновь приобретает исходные форму и размеры, а при пластической (необратимой, остаточной) деформации – сохраняет принятую в результате деформации форму и размеры. Объем материала и масса при деформации не изменяются. В зависимости от прилагаемых к материалу сил он может упруго деформироваться, пластически деформироваться или разрушаться. При обработке давлением у материала вызывается пластическая деформация, которая всегда сопровождается упругой.  Таким образом, общая деформация состоит из пластической и упругой составляющих, но последняя исчезает после прекращения действия сил.

Основными факторами, определяющими пластичность металлов и сплавов, являются их химический состав и структура, температура  и скорость деформирования, другие факторы. Природная пластичность металлов и сплавов неодинакова, одни обладают высокой пластичностью в холодном состоянии и успешно могут изменять свою форму и размеры без предварительного нагрева (Pb, Sn, Al, Zn, Fe, низкоуглеродистая сталь), другие деформируются с предварительным нагревом до определенной температуры (средне- и высокоуглеродистые стали), а некоторые не приобретают необходимой пластичности (значит, и не могут деформироваться) при нагреве даже до температур, близких к температуре плавления (чугун, марганец и др.).

Пластическая  деформация сопровождается изменениями  структуры металлов и сплавов, в  результате чего изменяются их свойства: увеличиваются твердость, прочность  и хрупкость, а пластичность, вязкость, коррозионная стойкость и электропроводность снижаются. Это явление изменения  структуры и свойств называют наклепом (упрочнением). Он затрудняет дальнейшую деформацию и может привести к разрушению металла. Для устранения последствий наклепа и восстановления пластичности материал нагревают до температуры, превышающей определенную для каждого металла или сплава температуру рекристаллизации Т_рекр (рекристализационный отжиг), что приводит к образованию структуры (процесс рекристаллизации), обеспечивающей восстановление исходных свойств, и металл вновь может подвергаться деформации. В зависимости от температуры деформации различают холодную (при температуре < Т_рекр) и горячую (при температуре > Т_рекр) обработку давлением. Холодная обработка сопровождается наклепом металла. При горячей обработке давлением практически одновременно проходят процессы упрочнения и разупрочнения и металл можно подвергать многократной деформации (пока температура не снизится до значения < Т_рекр). Холодная обработка давлением по сравнению с горячей характеризуется более высокой точностью размеров и качеством поверхности получаемых изделий.

Как отмечалось, нагрев металла или сплава до определенных температур способствует повышению пластичности, что в 10-15 раз снижает их сопротивление  деформации. При этом для осуществления  деформации (обработки давлением) требуются  меньшие усилия, что снижает стоимость  обработки, так как она во многом обусловлена стоимостью применяемого оборудования (чем выше мощность оборудования, тем выше его стоимость). Для нагрева  заготовок применяют пламенные  и электрические печи камерного типа или с методическим распределением тепла, периодического и непрерывного действия.

При обработке давлением решаются две  основные задачи:

1) получение изделий сложной  формы из заготовок простой  формы;

2) улучшение кристаллической структуры  литого металла (в результате  наклепа) с повышением его физико-механических  свойств, что способствует сокращению  расхода металла.

Обработка давлением один из самых распространенных методов формообразования. Данным методом  обрабатывают ~90% всей выплавляемой стали, а также ~55% цветных металлов и сплавов. Обработкой давлением получают также изделия из пластмасс, резины, стекла, химических волокон, керамических материалов и др. процесс обработки давлением отличается значительной экономичностью, высоким выходом годного, большой производительностью, высокой степенью механизации и автоматизации, обработкой давлением можно получать как готовые изделия, так и заготовки, подвергаемые дальнейшей обработке. При получении заготовок предусматриваются небольшие припуски на механическую обработку. Этот метод позволяет получать детали и заготовки различных размеров и формы, массой от нескольких граммов до сотен тонн. Развитие обработки давлением идет в направлении максимального приближения формы и размеров готовых деталей.

Основными способами обработки давлением  являются прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка.

Волочение – процесс обработки давлением, при котором металл протягивается через постепенно сужающееся отверстие (очко) инструмента (волоки, матрицы, фильеры). При этом поперечное сечение заготовки уменьшается, а длина ее увеличивается.

Волочение выполняют при холодном состоянии  металла. Степень обжатия достигает 30-35%. Для получения заданных профилей достаточно небольших сечений волочение  осуществляется неоднократно (до 30) при  последовательном прохождении заготовки через ряд волок с уменьшающимися отверстиями. При деформации выделяется теплота, поэтому предусматривается охлаждение протягиваемого металла. Для снижения сил трения используется смазка. В результате волочения металл подвергается наклепу. В большинстве случаев для снятия последствий наклепа готовое изделие подвергается отжигу. При многократном волочении для восстановления пластических свойств металла отжиг повторяется между отдельными стадиями деформирования.

Волочением  получают прутки диаметром 5-150 мм, проволоку  диаметром 0,002-16 мм, трубы с внутренним диаметром 0,6-400 мм и толщиной стенки 0,05-15 мм, а также различные сплошные и полые профили. Волочение применяют  также для калибровки, т.е. придания точных размеров и высокого качества поверхности изделия. Исходным материалом являются горячекатаный пруток, сортовой прокат, проволока, трубы и прессованные заготовки из стали, цветных металлов и сплавов. При производстве сплошных изделий материал заготовки приобретает размеры и форму отверстия волоки. При производстве сплошных изделий материал заготовки приобретает размеры и форму отверстия волоки. При производстве полых изделий (труб) применяют полые заготовки. Их обработка осуществляется с целью уменьшения наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки. При этом наружные размеры и формы изделия соответствуют форме и размерам оправки.

Процесс волочения осуществляется на волочильных  станах: с прямолинейным движением  заготовки (цепные, реечные, гидравлические) и с наматыванием на барабаны (барабанные).

Технологический процесс волочения включает следующие  операции: отжиг заготовки для  придания пластичности; удаление окалины (механическим, химическим или электрическим  методами); промывка металла с целью  удаления с его поверхности остатков кислоты и шлама; заострение конца  заготовки (для пропуска через отверстие  матрицы); волочение; отжиг для устранения наклепа (при необходимости); отделка готовой продукции (обрезка концов, правка; резка на мерные длины и др.).

При  проведении многократного волочения  перед каждой стадией проводятся операции отжига, удаления окалины  и промывки, заострения.

Достоинства процесса: высокая точность размеров и качество поверхности изделий; возможность получения весьма тонких профилей, в том числе тонкостенных труб; достаточно высокая степень  обжатия (за несколько переходов  может доходить до 85%); высокая производительность волочильных станов; высокая степень  механизации и автоматизации; универсальность (простота и быстрота замены инструмента).

Недостатком процесса является высокая стоимость и износ волок при протягивании.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Назначение, сущность и методы отделочной обработки деталей со снятием стружки. Технология их проведения.

 

При размерной  обработке материалов различают  обработку резанием со снятием стружки  и без снятия стружки (резка ножницами  и др.), ручную (слесарная обработка) и механическую (станочная обработка). Наибольшее значение в промышленном производстве имеет механическая обработка  резанием со снятием стружки.

Обработка конструкционных материалов с целью  получения деталей представляет собой сложный технологический  процесс размерной обработки (формообразования). Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки, одним из важнейших методов формообразования в современной промышленности. Обработка металлов и сплавов, а также и других конструкционных материалов, резанием в современном машиностроении играет особую роль. Именно обработка резанием является незаменимой, так как позволяет придать заготовкам деталей машин и механизмов высокую точность размеров, требуемую форму и качество поверхности, не достижимые другими методами формообразования. Заготовками для получения деталей являются отливки из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов, а также поковки, сортовой прокат и т.д.

Обработка резанием осуществляется с целью  получения из заготовки детали необходимой  геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости  поверхностей. Процесс обработки  резанием заключается в механическом срезании с поверхностей заготовки  режущим инструментом специально оставляемого для этой цели определенного слоя материала, называемого припуском. Поверхности заготовок, не подвергаемые обработке, припусков не имеют. В результате обработки материал припуска превращается в стружку. Размер припуска зависит от способа получения заготовки и ее конфигурации, от требуемых точности размеров и шероховатости поверхностей готовой детали, а также от объема выпуска изделий и ряда других факторов. Различают также напуск – это объем материала, который подлежит удалению при образовании отверстий, пазов и углублений в сплошном материале.

При обработке  резанием применяют различные режущие  инструменты и металлорежущие станки. Для снятия с обрабатываемой заготовки  слоя материала необходимо режущему инструменту и заготовке сообщить от соответствующих рабочих органов  станков относительное движение необходимой траектории с определенной скоростью и силой. Как правило, отдельные движения инструмента или заготовки простые (вращательные, поступательные), но результирующее движение (относительное перемещение точек режущей кромки инструмента) почти всегда сложное (винтовое, спиральное, циклоидное и др.). Движения рабочих станков подразделяют на основные (рабочие) и вспомогательные. К вспомогательным относят движения, при которых осуществляются перемещения и закрепления заготовки и инструмента, переключение скоростей основных движений. Основные (рабочие, движения резания) движения обеспечивают срезание с заготовки слоя материала. К основным движениям относят главное движение резания и движения подачи. Главное движение резания обеспечивает непосредственно процесс резания, отделение стружки с определенной скоростью. Движение подачи обеспечивает непрерывность процесса резания, подачу в зону обработки следующего необработанного участка заготовки. Скорость главного движения значительно превышает скорость движения подачи. И главное движение, и движение подачи могут быть прямолинейными поступательными или вращательными, и сообщаться как режущему инструменту, так и обрабатываемой заготовке. Для осуществления обработки резанием необходимо сочетание главного движения резания и движения подачи. На различных этапах изготовления деталей выполняют черновую, получистовую и, при необходимости, отделочную обработку резанием.

При обработке  резанием применяют ряд способов. В основу классификации способов механической обработки резанием заложен вид используемого инструмента и кинематика движений. Основными способами являются:

- точение

производят  на токарных станках. Режущий инструмент – токарные резцы. Главное вращательное движение резания совершает заготовка, а поступательное (поперечное или  продольное) движение подачи – режущий  инструмент. Это широко распространенный способ обработки заготовок, имеющих  форму тел вращения. Его применяют  для обработки наружных и внутренних (цилиндрических, конических и фасонных), а также торцевых поверхностей.

- фрезерование

производят  на фрезерных станках. Режущий инструмент – фрезы. Главное вращательное движение резания совершает режущий инструмент, а поступательное (поперечное или  продольное, иногда круговое или винтовое) движение подачи – заготовка. Этот способ обработки клонных (плоских и фасонных) поверхностей, а также для получения различных пазов и канавок.