Шпаргалка по "Материаловедению"

Для заливки кокиля жидким металлом в полости разъема выполняют  каналы литниковой системы. Перед заливкой рабочую полость кокиля окрашивают тонким слоем огнеупорной краски, которая защищает поверхность кокиля от непосредственного контакта с  жидким металлом и тем самым уменьшает  износ формы. Перед началом работы кокиль подогревают до температуры 200 — 300 °С. Таким способом литья получают мелкие и средние отливки относительно простой конфигурации в серийном и массовом производстве.

При литье под давлением сплав поршнем машины запрессовывается в разъемную стальную форму, называемую пресс-формой. Давление поршня при прессовании составляет до 200 МПа, оно зависит от массы, конфигурации и материала отливки .Отливки выходят точными с высоким качеством поверхности, их масса от нескольких граммов до десятка килограммов. Механическая обработка отливок незначительная или вообще не нужна. Производительность машин под давлением очень высокая — до 3000 отливок в час при работе в автоматическом режиме. Такой способ литья применяется главным образом для алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов, реже для медных сплавов. Стоимость пресс-форм высокая, поэтому литье под давлением применяется в массовом производстве, когда в одной форме получают тысячи отливок.

При центробежном способе литья металл заливают в форму, вращающуюся вокруг вертикальной или горизонтальной оси. В результате жидкий металл относится центробежной силой к стенкам формы. При этом структура металла получается уплотненной. Форму вращают до полного затвердевания металла, после чего вынимают готовые отливки. Этот способ литья используется для получения отливок тел вращения. Машины с горизонтальной осью вращения применяют для получения отливок значительной длины. Машины с вертикальной осью вращения используют для получения кольцеобразных отливок небольшой высоты. При центробежном литье нет литниковой сиcтемы, что снижает расход металла. Такой способ литья отличается высокой производительностью.

 

 

 

 

 

 

42. Прокатка. Инструмент и оборудование.

Прокатка - вид обработки металлов давлением, при котором металл пластически деформируется между вращающимися валками. При этом силы трения Р_тр. между валками и заготовкой втягивают ее в межвалковый зазор, а нормальные силы, перпендикулярные к поверхности валков, производят деформирование заготовки (В процессе прокатки уменьшается толщина заготовки при одновременном увеличении ее длины и ширины. Отношение полученной длины l к первоначальной длине l₀ (равное отношению исходной площади поперечного сечения F₀ к полученной площади F) называется коэффициентом вытяжки   :

= l / l₀ = F₀ / F.

Абсолютное обжатие равно разности толщин заготовки до (Н) и после (h) прокатки: Н - h. Относительное обжатие в процентах определяется:

e = (Н - h)/Н· 100 %.

Эти величины (m , e ) являются основными количественными характеристиками деформации при прокатке. Коэффициент вытяжки при прокатке обычно составляет 1,1-2,0 за проход. Выделяют три основные вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую (косую).

При продольной прокатке (рис. 3.10, а) заготовка 2 деформируется между двумя валками 1, вращающимися в разные стороны, и перемещается перпендикулярно осям валков.

При поперечной прокатке (рис.3.10, б) валки 1, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке 2, которая, перемещаясь вдоль оси валков, деформируется.

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 3.10, в) валки 1 расположены под углом и сообщают заготовке 2 при деформировании вращательное и поступательное движения. Валки вращаются в одну сторону.

Инструмент и  оборудование для прокатки

Инструментом прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими (рис. 3.12, а) - для прокатки листов, лент и т. п., ступенчатыми - для прокатки полосовой стали, ручьевыми (рис. 3.12, б) - для получения сортового проката.

Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев пары валков образует калибр. Калибры различают открытые и закрытые (рис. 3.12, в). У открытых калибровлиния разъема валков находится в пределах калибра, а у закрытых - вне его пределов. На каждой паре ручьевых валков обычно размещают несколько калибров. Разработку системы последовательных калибров, необходимых для получения того или иного профиля, называют калибровкой. Чем больше разница в размерах поперечных сечений исходной заготовки и конечного изделия и чем сложнее профиль последнего, тем большее количество калибров требуется для его получения. Так, для получения рельсов используют систему из 9 калибров, балок - из 9-13, для получения проволоки - из 15-19.

Валки состоят из бочки 1 (рабочая  часть валка), шеек 2 (цапф) и трефы 3. Шейки валков вращаются в подшипниках, устанавливаемых в стойках станины. В станине имеются механизмы  для изменения расстояния между  валками и взаимного расположения их осей.

Комплект валков вместе со станиной называется рабочей клетью 4 (рис. 3.12, г). Валки получают вращение от двигателя 8 через понижающий редуктор 7, передающий вращательное движение через шестеренную клеть 6 и шпиндели 5. Совокупность привода, шестеренной клети, одной или нескольких рабочих клетей образует прокатный стан.

По числу  и расположению валков в рабочих клетях станы классифицируют на дуо-станы, трио-станы, кварто-станы, многовалковые и универсальные.

Стан дуо имеет два валка (рис. 3.13, а), которые имеют либо постоянное направление вращения (нереверсивные станы), либо направление вращения, которое можно менять и таким образом пропускать обрабатываемый металл в обе стороны (реверсивные станы).

Стан кварто (рис. 3.13, б) имеет два рабочих и два опорных валка, расположенных один над другим. Приводными являются рабочие валки. Многовалковые станы: 12-валковые (рис. 3.13, в) и 20-валковые имеют также только 2 рабочих валка, а все остальные - опорные. Рабочие валки приводятся через промежуточные опорные валки. Использование опорных валков позволяет применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижается давление металла на валки.

Универсальные станы имеют не только горизонтальные, но еще и вертикальные валки (рис. 3.13, г).

По расположению рабочих клетей различают станы одноклетьевые и многоклетьевые с линейным или последовательным расположением клетей. У линейных станов клети расположены в одну или несколько линий (рис. 3.14, а); в каждой линии валки связаны между собой и вращаются с одной скоростью. Последовательное расположение клетей в непрерывных станах (рис. 3.14, б) позволяет значительно повысить производительность прокатки.

Привод рабочих клетей непрерывных станов может быть групповым - от одного двигателя, или индивидуальным - каждая клеть имеет свой двигатель. В обоих случаях скорость прокатки в каждой последующей клети выше скорости в предыдущей. В непрерывных станах металл движется прямолинейно и деформируется одновременно в нескольких клетях.

По назначению прокатные станы разделяют на станы производства полупродукта и станы для выпуска готового проката. К первой группе относятся обжимные и заготовочные станы. Станы готового проката характеризуются видом выпускаемой продукции: рельсобалочные, сортовые, листовые, трубопрокатные, проволочные и станы для специальных видов проката.

Обжимные станы (блюминги и слябинги) предназначены для прокатки слитков (до 60 т) в крупные заготовки (блюмы и слябы). Блюм - заготовка квадратного сечения с размерами от 450? 450 до 150? 150 мм, после блюминга ее прокатывают на сортовых станах. Сляб имеет прямоугольное сечение толщиной 65-300 мм и шириной 600-1600 мм и представляет собой заготовку для листа.

Заготовочные  станы предназначены для получения полупродукта более мелкого сечения из блюмов, слябов или слитков небольшой массы.

 

43. Продукция прокатного  производства. Сортамент.

Продукция прокатного производства имеет очень широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Она используется в виде заготовок  различного профиля для изготовления деталей машин, станков, тракторов, автомобилей, паровозов, вагонов, железнодорожных  путей; для строительства различных  сооружений. Указанные машины и сооружения изготавливаются из прокатных черных и цветных металлов и их сплавов. Сортамент прокатных профилей Профилем проката называется форма его  поперечного сечения, сортаментом - совокупность профилей с различными размерами, полученные прокаткой на одном виде или на группе станов. Сортамент профилей очень разнообразен. Его разделяют на пять основных групп проката: сортовой; листовой; трубы; специальные виды (колеса, бандажи, кольца и др.)., периодический. Профиль сортового металла разделяют на две группы: простой геометрической формы (квадратная, круглая и полосовая сталь) и сложной - фасонной формы (двутавровые балки, швеллеры, рельсы и др.).. Листовой прокат (сталь) разделяют на толстолистовую сталь (толщиной более 4 мм), тонколистовую (толщиной менее 4 мм) и широкополосную, или универсальную сталь. Листы толщиной от 3 до 8 мм часто называют листами средней толщины. Толстолистовая сталь имеет ширину от 600 до 5000 мм при толщине от 4 до 160 мм и длине от 4 до 12 м. Броневые плиты имеют ширину до 4500 мм и толщину до 550 мм. Тонколистовая сталь имеет ширину от 500 до 2500 мм, толщину от 0,20 до 3, 75 мм и длина от 700 до 4000 мм. Листы (лента) толщиной менее 0,20 мм носят название фольги. Они должны быть с обрезанными кромками. Электротехническая, динамичная и трансформаторная стали имеют ширину 750 и 1000 мм и толщину от 0,35 до 1,0 мм. Широкополосная, или универсальная сталь имеет ширину от 200 до 1500 мм при толщине от 4 до 60 мм. Тонкие листы изготавливаются из различных сталей как углеродистых, так и легированных. Листы конструкционной качественной стали, идущие на изготовление деталей автомобилей, тракторов, различных резервуаров, газовых плит, холодильников и т. п., могут быть горячекатаный и холоднокатаный (в основном холоднокатаными). Они должны обладать способностью к штамповке - вытягиваться в холодном состоянии. В зависимости от степени способности к вытягиванию их подразделяют на листы нормального вытягивания Н, глубокой вытяжки Г и весьма глубокого вытягивания ВГ. Тонкие стальные ленты изготавливаются шириной от 20 до 2500 мм и длиной до 300 м в зависимости от толщины. Трубы подразделяются на две группы: бесшовные с диаметром от 25 до 600 мм; сварные - встык, внахлест и холоднопрофилированные - с диаметром от 10 до 1400 мм. Периодический прокат является заготовкой, поперечное сечение которого не остается одинаковым по форме и площади, а периодически изменяется. Цветные металлы и их сплавы прокатываются преимущественно на простые профили - квадратный, круглый, полосовой (прямоугольный) в виде листов и лент разных размеров: по толщине от 0,2 до 25-30 мм, по ширине - листы до 3000 мм, ленты до 600 мм (и более); по длине - листа до 6 м, ленты до 300 м и более в зависимости от толщины.

 

44. Ковка: операции, инструмент, оборудование.

Ковка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250–800 °С, для меди 1000–650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480–400 °С.

Различают:

-ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)

-ручная ковка

-штамповка

Изделия и полуфабрикаты, получаемые ковкой, называют поковкой.

При ковке в штампах  металл ограничен со всех сторон стенками штампа. При деформации он приобретает форму этой полости (см. Штампование, Ротационная ковка).

При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или же ограничен с одной стороны. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

Свободную ковку применяют  также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так  называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании — молотах с массой падающих частей от 40 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2–200 МН (200–20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.

Ковка является одним из экономичных  способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.

При ковке используют набор  кузнечного инструмента, с помощью  которого заготовкам придают требуемую  форму и размеры.

Основные операции ковки

-осадка

-высадка

-протяжка

-обкатка

-раскатка

-прошивка и др.

Инструменты

-наковальня

-молот

-ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.

-механические молоты. Важный  элемент механического молота  – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.

-кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.

-подъёмные краны по  обеим сторонам механического  молота. Они служат для посадки  болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

 

45. Горячая объемная  штамповка: инструмент, оборудование.

Штамповка - способ изготовления изделий давлением с помощью специального инструмента (штампа), рабочая полость которого определяет конфигурацию конечной штампованной поковки (изделия).По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ:

1. Можно получать поковки  сложной конфигурации без напусков. При этом допуски на штампованную поковку в 3-4 раза меньше, чем на кованую. Следовательно, значительно сокращается отход металла в стружку при последующей обработке резанием.

2. Производительность штамповки  значительно выше - десятки и сотни  поковок в час.

К недостаткам относятся:

1. Дорогостоящий штамповый  инструмент - штамп - используется  для изготовления только одной,  конкретной поковки.

2. Для штамповки требуются  гораздо большие усилия деформирования, чем для ковки таких же поковок.

Следовательно, штамповка  экономически целесообразна при  серийном производстве поковок массой до 20-30 кг.

Процессы штамповки разделяют  на объемную и листовую штамповку. Объемную штамповку подразделяют на горячую и холодную.

Горячая объемная штамповка

Сущность процесса горячей объемной штамповки заключается в том, что нагретая до оптимальной температуры заготовка (Т_нагр. > Т_рекр.) помещается в полость одной из половин штампа, где она при воздействии второй половины приобретает заданную форму.

Полость внутри штампа называют ручьем. В качестве заготовок для горячей штамповки используют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, реже - периодический прокат. Горячей объемной штамповкой получают заготовки сложной конфигурации (шестерни, коленчатые валы, кронштейны, рычаги и др.) для деталей автомобилей, тракторов, самолетов, железнодорожных вагонов, станков и т. д. (рис. 3.28). Штамповка в открытых и закрытых штампах

В зависимости от типа штампа различают штамповку в открытых штампах и в закрытых. Открытыми штампами называют такие, у которых вокруг всего контура ручья имеется специальная облойная канавка 1, соединенная тонкой щелью h_з с полостью штампа (рис. 3.29, а). Избыток металла при штамповке вытесняется в облой (заусенец), что позволяет не предъявлять особо высоких требований к точности заготовок по объему. Заусенец затем обрезается в специальных штампах.