Ekzamen_po_zagotovkam (Экзамен), страница 4

В результате обработки давлением образуются следующие дефекты:

- рванины – грубые надрывы на поверхности металла, возникшие вследствие его недостаточной пластичности. Рванины возникают при разной скорости деформирования различных слоев металла;

- пресс-утяжины – это конусообразные нарушения сплошности в центральной зоне прутка, изготавливаемого прессованием или волочением. Эти нарушения возникают при опережающем течении наружных слоев металла по отношению к внутренним;

-ковочные трещины в поковках возникают вследствие больших напряжений во внутренних слоях металла;

- вмятины – местные углубления на поверхности заготовки, вызываемые попаданием посторонних частиц на поверхность бойка, штампа, валка;

- риски – канавки на поверхности заготовок, полученных прессованием, прокаткой или волочением, которые появляются в результате попадания посторонних частиц на поверхность оправки или штампа.

- флокены – тонкие извилистые трещины, представляющие в изломе светлые пятна округлой формы. Они образуются при обработке давлением некоторых марок сталей с повышенным содержанием водорода;

- скворечники – дефекты поверхности в виде выходящих на поверхность полостей со сглаженными и окисленными стенками, образовавшиеся при ковке или прокатке в результате раскрытия внутренней трещины, которая возникла под действием напряжений при нагреве холодного металла;

- волосовины – дефекты поверхности в виде нитевидных несплошностей в металле, образовавшихся при деформации имеющихся в нем неметаллических включений;

- плёны – дефекты в виде самостоятельного металлического или окисного слоя на поверхности отливки, образовавшегося при недостаточно спокойной заливке.

Грубые наружные дефекты продукции, полученной обработкой давлением (вмятины, рванины, некоторые риски, плены, заковы), выявляют визуально. Более тонкие дефекты того же типа обнаруживают методами поверхностной дефектоскопии.

Способы исправления внешних дефектов можно разде­лить на три группы. К первой группе относятся способы, исправляющие дефекты снятием значительного слоя металла с поверхностей поковок или нанесением дополни­тельного слоя металла на них. Ко второй — способы, исправляющие дефекты дополнительным пластическим деформированием. К третьей — способы исправления структуры металла термической обработкой.

14. Основные литейные материалы.

1. Чугун является наиболее распространенным материалом для получения отливок. Чугунные отливки составляют более 80 % всех отливок, более 80% отливок в ПГФ.

Широкое распространение чугун получил благодаря хорошим технологическим свойствам и относительной дешевизне. Из серого чугуна получают самые дешевые отливки (в 1,5 раза дешевле, чем стальные, в несколько раз – чем из цветных металлов).

Белый чугун – углерод связан в виде цементита. Высокие твердость и хрупкость, низкие прочность и механические свойства. Из него делают отливки с последующим отжигом на ковкий чугун.

Серый чугун – углерод в виде вкраплений графита. Поэтому высокие антифрикционные свойства. СЧ20(сигма В- 200 Мпа). Самый дешевый, отличные литейные свойства, демпфирующее свойства (гасит вибраци), высокие антикоррозионные свойства.

Ковкий чугун – хлопьевидные включения графита. Получают из белого в результате отжига.КЧ30. Дороже СЧ на 20%.

Высокопрочный чугун – шаровидные включения графита. ВЧ 40.Получают модифицированием СЧ. Модификаторы – магний, церий, иттрий. Модификация – это обработка жидкого чугуна перед разливкой его в формы. Особенности: литейные свойства как у стали, по механическим свойствам конкурирует со сталью, при этом дешевле нее.

2. Сталь (16%) как литейный материал применяют для получения отливок деталей, которые наряду с высокой прочностью должны обладать хорошими пластическими свойствами. Чем ответственнее машина, тем более значительна доля стальных отливок, идущих на ее изготовление. В общем стали не льются, но существуют литейные стали. Примеры:

низколегированные (менее 3%): 20Л, 30Л, 45Л; среднелегированные: 12Х18Н9ГЛ, конструкционные: 20Л, 30Л, 45Л.

Хром – твердость и прочность, более13 – нержавейка. Никель – прочность, пластичность, вязкость. Вольфрам и молибден –прочность, пластичность. Марганец – увеличить механические свойства. Кремний – упругость.

3. Цветные сплавы (4%)

1. Медные сплавы – бронзы и латуни. Высокие механические и технологические свойства.

Латуни – наиболее распространенные медные сплавы. Для изготовления различной аппаратуры для морских судостроения, работающей при температуре 300^о С, втулок и сепараторов подшипников, червячных винтов. Хорошая износостойкость, антифрикционные свойства, коррозионная стойкость. Из оловянных бронз (БрО3Ц7С5Н1) изготавливают арматуру, шестерни, подшипники, втулки. Безоловянные бронзы по некоторым свойствам превосходят оловянные. Они обладают более высокими механическими свойствами, антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью. Однако литейные свойства их хуже. Применяют для гребных винтов крупных судов, тяжело нагруженных шестерен и ЗК корпусов насосов.

2. Алюминиевые сплавы. (70% цветных) Они обладают высокими прочностью, литейными свойствами, коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, пластичностью и свариваемостью. Наиболее высокими литейными свойствами обладают сплавы системы алюминий – кремний (Al-Si) – силумины АЛ2, АЛ9. Делятся все Алюмелевые сплавы на деформируемые(АД1) и литейные(АЛ2).

3. Магниевые сплавы обладают высокими механическими свойствами, но их литейные свойства невысоки.

15. Свойства основных литейных материалов и сплавов.

1. Температура плавления

Для стали 1539 ⁰С, Cu 1050 ⁰С, Zn 420 ⁰С, Mg 650 ⁰С, Al 660 ⁰С,

При литье в кокиль экономически целесообразно заливать сплавы, температура которых не превышает 700-720 ⁰С, т.к. это соответствует температурному интервалу высокого отпуска жаропрочных сталей.

При литье в ПГФ до 1700 ⁰С, т.к. иначе перлит в составе формовочной смеси начнет разлагаться.

1. Жидкотекучесть – способность сплава в жидком состоянии полностью заполнять литейную форму, воспроизводить полости формы и стержни.

Факторы, влияющие на жидкотекучесть:

А) условия заливки (температура заливки, способ подвода жидкого металла в форму и т.д.);

Б) методы получения отливки (например, при литье в кокиль отливка будет охлаждаться быстрее, чем при литье в ПГФ);

В) строение и свойства материала.

Жидкотекучесть повышают путем перегрева металла перед заливкой 100-150 °С или предварительным нагревом литейной формы.

Жидкотекучесть определяет одно из важнейших свойств – минимальную толщину стенки отливки, ее нужно стремиться сделать максимальной

1. Усадка – уменьшение литейных и объемных размеров отливки при её затвердевании и охлаждении. Усадка должна быть минимальна.

Чем больше усадка, тем выше вероятность дефектов, как поры, трещины, усадочные раковины.

Наименьшая усадка(1%): серый чугун, алюминий

Сталь 2,5 %

1. Ликвация – неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки, а значит и механических свойств.

Причины ликвации: различие плотностей компонентов сплава и разной температуре их кристаллизации. Ликвация увеличивается при увеличении примесей, которые имеют большую плотность. Если скорость охлаждения увеличивается, и толщина заготовки уменьшается, ликвация уменьшается.

1. Склонность к поглощению газа - способность литейных сплавов поглощать газы, которые являются вредными примесями и приводят к браку отливок из-за газовой погрешности.

1. Свариваемость – свойство металлов образовывать свариваемый материал. Многие дефекты могут быть исправлены сваркой.

16. Основные факторы, учитываемые при проектировании сварных заготовок. 

1. Число сварных соединений должно быть минимальным, так как прочность соединения может меньше, чем прочность основного металла детали. Сварные швы по возможности следует предусматривать прямолинейными и непрерывными по длине.

2. Конструкция и взаимное расположение свариваемых элементов должны обеспечивать удобство доступа сварочного инструмента в зону сварки. Так, при приварке стенок, перегородок желательно выносить сварные швы из тесного пространства между ними. При приварке фланцев к стенке желательно увеличить зазор между ними или вынести сварной шов на наружную поверхность фланца. В случае контактной сварки следует стремиться к тому, чтобы использовать стандартные прямые электроды, а не специальные. Для этого необходимо изменить конструкцию свариваемых элементов или предусмотреть технологические вырезы, отверстия и др. Расположение сварного шва напротив бурта или рядом с выступающей частью заготовки затрудняет сварку и рентгеновский контроль.

3. При наличии нескольких возможных вариантов сварки следует применять наиболее простые и производительные способы.

4. В сварной конструкции не должно быть резких (ступенчатых)0 переходов по толщине металла, отклонений от симметричности расположения элементов по толщине; не должно быть резких переходов форм конструкции (малых радиусов закругления вырезов). В противном случае возможно разрушение конструкции в результате концентрации напряжений.

При контактной сварке конструкция заготовки должна обеспечивать необходимую по величине контактную поверхность деталей.

При стыковой сварке следует стремиться к тому, чтобы свариваемые детали вблизи стыка имели одинаковые или близкие по форме и размерам сечения.

5. Разделка кромок должна обеспечивать проварку шва по всей толщине. В то же время следует избегать трудоёмкой разделки кромок. Вместо этого желательно образовывать сварочную ванну путём правильного размещения свариваемых деталей.

6. С целью обеспечения точного положения соединяемых элементов необходимо предусматривать их взаимную фиксацию. Если свариваемые детали имеют точные или обработанные поверхности, то их следует располагать подальше от зоны сварки, чтобы на них не попадали брызги металла или не оказывала теплового воздействия сварочная дуга.

7. Для снижения концентрации сварочных напряжений необходимо избегать пересечения сварных швов в одном узле и сводить к минимуму количество наплавляемого металла.

17. Особенности проектирования заготовок, получаемых методами порошковой металлургии.

При проектировании порошковых деталей следует максимально уменьшать количество изменений толщины или диаметра заготовки вдоль оси, особенно тогда, когда это не вызывается конструктивной необходимостью. Толщина стенки изделия диаметром 10..15 мм и высотой 15…20 мм должна быть не менее 1,2…1,5 мм. У более крупных заготовок минимальная толщина стенки возрастает примерно по 0,8 мм на каждые 25 мм длины. Отверстия располагаются на расстоянии не менее 2…3 мм от края заготовки и друг от друга. При сопряжении поверхностей следует предусмотреть радиус закругления не менее 0,25 мм для внутренних и не менее 2,5 мм для наружных поверхностей.
        В конструкциях изделий следует избегать резких изменений толщины стенок, узких и длинных выступов и выемок, обратной конусности, острых углов и других форм, приводящих к ослаблению пресс форм, радиальных канавок, выемок и отверстий, расположенных перпендикулярно к оси прессования.
        

С усложнением формы прессуемой заготовки затрудняется достижение равномерной плотности во всех ее частях. При изготовлении таких заготовок приходится применять разрезные матрицы. Применение пресс-форм с двумя и более плоскостями разъема оправдано лишь в исключительных случаях, так как это резко увеличивает их стоимость и снижает производительность труда. В некоторых случаях части фасонного изделия формируют отдельно, а затем их спекают в одно целое.
        Заготовки, получаемые холодным прессованием с последующим спеканием, должны, как правило, отвечать следующим требованиям:
                - поперечное сечение - 50…6000 мм²;
                - высота - 2…60 мм;
                - масса не более 5…10 кг;
                - отношение длины к диаметру не более 2,5…3;
                - острые углы и грани должны быть закруглены радиусом не менее 0,13 мм;
                - точность размеров некалиброванных деталей - 8 - 14 квалитет, калиброванных - 6 - 7 квалитет;
                - шероховатость поверхности некалиброванных деталей Ra 2,5…0,63 мкм, калиброванных - Ra 0,32…0,08 мкм.
        
        Методы порошковой металлургии позволяют экономить трудовые и материальные ресурсы при изготовлении и эксплуатации машин. Экономическая эффективность изготовления порошковых заготовок тем выше, чем больше их серийность. Поэтому такая технология целесообразна только при годовой программе выпуска в несколько тысяч штук.
        Коэффициент использования металла при изготовлении порошковых деталей может достигать 90…98%. Изделия из композиционных материалов, получаемые МПМ, обладают высокими эксплуатационными характеристиками.