123942 (Производство металлоизделий прокаткой. Технологические процессы сборки изделий машиностроения)

Содержание

1. Технология из металлургии (производство металлоизделий прокаткой)

2. Технология машиностроения (технологические процессы сборки изделий машиностроения)

Список использованных источников

1 Технология из металлургии (производство металлоизделий прокаткой)

Сортамент прокатных изделий весьма разнообразен: листы, сортовой прокат (профили круглого, квадратного, шестигранного сечений, уголок, швеллер, тавр, двутавр, балки и т.д.), трубы, специальный прокат (кольца, бандажи, зубчатые колеса и шестерни, оси и валы, периодический профиль и т.д.). Совокупность профилей и их размеров, а также сплавов, из которых их изготавливают, называют сортаментом. Металлопрокат преимущественно выпускают металлургические заводы (комбинаты). Однако прокатка металлоизделий в последние годы широко применяется и на машиностроительных и приборостроительных предприятиях, поскольку является прогрессивным способом металлообработки, позволяющим обеспечить высокое качество продукции, огромную производительность и экономическую эффективность. В некоторых случаях прокатка является единственным способом производства изделий, в частности, листов, труб, высокопрочных сортовых профилей. По качеству выпускаемых изделий и производительности прокатка не имеет себе равных среди других способов металлообработки.

Важнейшим преимуществом прокатки является то, что наряду с формоизменением заготовки сплаву придают уникальные прочностные свойства. Поэтому не менее 80% выплавляемых металлов и сплавов прокатывается, что позволяет многие предприятия обеспечить высококачественными заготовками и готовыми профилями (рельсы, балки, профили для рессор и пружин, колес, напильников, зубил, деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин и т.п.). Для получения всего сортамента проката исходным материалом служат слитки, непрерывно литые заготовки, полупродукт (катанные блюмы, слябы, заготовки), а также сортовой, листовой и полосовой подкат. Различают прокат горячекатаный и холоднокатаный. Холодной прокаткой получают изделия, площади поперечного сечения которых относительно небольшие (тонкие листы, тонкостенные трубы и т.д.). Холодная прокатка отличается высокой точностью геометрических размеров получаемых металлоизделий и соответствующим качеством формируемых поверхностей.

Прокаткой называют процесс пластического формоизменения материала, последовательно увлекаемого в очаг деформации силами трения, действующими на контактной поверхности «деформируемая заготовка – движущийся инструмент». При прокатке одновременно подвергается пластической деформации не весь объем материала, а лишь его часть, находящаяся в очаге деформации. Это позволяет обрабатывать большие массы материала при оптимальных энергозатратах и размерах оборудования, производить обработку с огромными скоростями, обеспечивать высокую точность получаемых изделий при минимальном износе инструмента.

Различают три основных способа прокатки, отличающиеся направлением обработки или характером выполнения деформации: продольная, поперечная и поперечно-продольная (винтовая). Каждый из этих способов можно производить при нагреве обрабатываемых заготовок (горячая) и без нагрева (холодная прокатка).

Продольная прокатка наиболее распространена и, как правило, предшествует остальным способам. Сущность продольной прокатки состоит в том, что деформация заготовки осуществляется движущимся инструментом, векторы скоростей вращения которого на выходе из очага деформации параллельны оси обрабатываемой заготовки. Продольной прокаткой изготавливают листы, сортовой профиль, трубы, периодический прокат и ряд специальных видов металлоизделий.

Поперечная прокатка характеризуется движением обрабатывающего инструмента перпендикулярно оси прокатываемой заготовки (например, вращением валков в одну сторону, а круглой заготовки – в противоположную). Обжатие заготовки и придание ей формы обеспечивается соответствующей профилировкой валков и изменением межосевого расстояния. К поперечной прокатке относят поперечноклиновую прокатку, деформация заготовки при которой осуществляется поступательно или вращательно перемещающимся клиновым инструментом, который внедряется в исходную заготовку, вызывая ее вращение. Поперечной прокаткой формируют на заготовке поверхности вращения и изготавливают ступенчатые валы и оси.

При поперечно-продольной прокатке деформация заготовки осуществляется вращающимися в одну сторону валками при вращении заготовки в противоположную сторону и непрерывном перемещении ее вдоль своей оси в направлении меньшего расстояния между валками. Перемещение заготовки вдоль своей оси осуществляется за счет контактного трения или за счет внешних сил. Винтовой прокаткой изготавливают периодический прокат, ступенчатые валы и оси, трубы.

Технологический процесс прокатки включает в себя следующие операции:

1) подготовка заготовки к деформации (разупрочняющая термообработка, удаление поверхностных дефектов, очистка поверхности от окалины и т.п.);

2) нагрев заготовки, многократная деформация в прокатных валках;

3) резка проката на мерные длины;

4) охлаждение;

5) термообработка;

6) правка;

7) отделка;

8) контроль качества;

9) упаковка.

Нагрев слитков и заготовок перед прокаткой имеет целью улучшение исходной структуры металлов и сплавов, уменьшение сопротивления деформации и повышение технологической пластичности материала. Прокатка нагретой заготовки до оптимальной температуры (для сталей – 800 – 1250 °С) обеспечивает высокое качество проката, минимальный расход энергии, позволяет применить повышенные обжатия за проход, сокращает аварийные остановки оборудования.

К технологическим параметрам прокатки относят: температуру деформируемой заготовки, частное (за один проход между валками) и общее обжатие заготовки, скорость прокатки (скорость выхода заготовки из валков может достигать до 100 м/с), диаметр валков и коэффициент контактного трения между инструментом и деформируемой заготовкой. Для характеристики деформации при прокатке используют абсолютные и относительные показатели:

1) абсолютное обжатие ;

2) относительное обжатие ;

3) коэффициент вытяжки ;

где h₀ – высота заготовки до деформации;

h₁ – высота заготовки после деформации;

L₀ – длина заготовки до деформации;

L₁ – длина заготовки после деформации/

Абсолютное и относительное обжатие заготовки за один проход ограничено условием захвата металла прокатными валками, а также их прочностью. Поэтому в зависимости от условий прокатки относительное обжатие за проход обычно не превышает 0,35 – 0,45. Кроме того, определенные ограничения накладывают физико-механические свойства деформируемого материала, особенно при холодной прокатке.

Основным деформирующим инструментом для прокатки металлоизделий обычно являются прокатные валки, в редких случаях используется и плоский клиновой инструмент. При изготовлении труб используют оправки (короткие, длинные, плавающие), назначение которых – оформлять внутреннюю поверхность полых изделий. Валок состоит из рабочей части, или бочки, двух опор, или шеек, и хвостовика для передачи крутящего момента вращающемуся валку. Валки бывают цельные и составные, ручьевые и безручьевые (с гладкой цилиндрической или конической поверхностью, например, для прокатки листов или сортового профиля). Прокатные валки являются деформирующим инструментом, воспринимающим высокие удельные и суммарные давления и работающим в тяжелых условиях (температура, трение скольжения). Валки изготавливают из чугуна, стали и твердых сплавов. Обычно рабочая поверхность валков должна иметь высокую твердость, особенно при холодной прокатке, которая характеризуется большими удельными нагрузками. Диаметр рабочей поверхности валка в зависимости от назначения прокатного оборудования может лежать в широких пределах – от 1 мм до 1800 мм. Малые диаметры применяют при холодной прокатке высокопрочных сплавов. В этом случае для обеспечения их нормальной эксплуатации применяют так называемые опорные валки, которые устанавливаются в специальных многовалковых клетях.

Прокатку осуществляют на специальном оборудовании, которое принято называть прокатным станом. Он включает комплекс технологических машин и устройств. Оборудование прокатного стана подразделяют на основное и вспомогательное. Основное оборудование предназначено для выполнения главной операции в технологическом процессе – прокатки, т.е. для осуществления вращения валков и непосредственной пластической деформации заготовки для придания ей необходимой формы, размеров и свойств. Это оборудование принято называть главной линией прокатного стана. Различают станы: одновалковые, двухвалковые, многовалковые, линейные, непрерывные, полунепрерывные, заготовочные, листовые, сортовые, балочные, специальные и т.д.

Помимо пластической деформации, на прокатном стане выполняют другие разнообразные операции, которые можно разделить на четыре группы, предназначенные для: подготовки металла к прокатке; нагрева металла; транспортировки; отделки и контроля.

Подготовка металла к прокатке включает в себя удаление с его поверхности дефектов и окалины, травление, очистку и соответствующее покрытие поверхности с целью оптимизации процесса прокатки и получения качественного изделия.

Удаление поверхностных дефектов производится строганием, обдиркой на токарных и абразивных станках, вырубкой пневматическими молотками и специальными машинами, огневой зачисткой.

Для нагрева заготовок применяют нагревательные устройства, тип и конструкция которых зависит от прокатного стана. На блюмингах и слябингах применяют нагревательные колодцы; мелкие слитки и заготовки нагревают в методических пламенных или электрических печах.

Транспортные устройства перемещают заготовки вдоль и поперек стана, поднимают и опускают, поворачивают вокруг горизонтальной и вертикальной оси. К ним относят: рольганги, манипуляторы, кантователи и поворотные механизмы, подъемно-качающие столы, опрокидыватели, слитковозы и т.д.

Оборудование для отделки и контроля проката включает: устройства для резки металла, машины для правки проката, устройства для термообработки проката, агрегаты для металлических и полимерных покрытий, устройства и приборы для контроля качества проката, машины для увязки и пакетирования проката.

Технико-экономические показатели прокатных станов следующие: производительность (часовая, годовая), число часов работы стана в год, расход металла (выход годного %), расходный коэффициент, расход электроэнергии на тонну проката (кВт/т), расход топлива (кДж/т), расход воды (м³/т), расход технологической смазки (кг/т), расход валков (кг/т), количество валков прокатной клети, количество прокатных клетей и их расположение в главной линии, диаметр и длина бочки валков, скорость прокатки (м/с).

2 Технология машиностроения (технологические процессы сборки изделий машиностроения)

Сборочный чертеж является основным исходным документом, по которому разрабатывается последующий технологический процесс сборки металлоизделия. Сборочный чертеж должен содержать: необходимые проекции, разрезы и сечения; спецификацию элементов изделия; размеры, выдерживаемые при сборке; посадки в сопряжениях; данные о массе изделия и его составных частей. В технических условиях указывают точность сборки, качество сопряжений, их герметичность, жесткость стыков, моменты затяжки резьбовых соединений, точность балансировки, методы выполнения соединений, последовательность сборки, методы контроля и другие сведения.

Изучение собираемого изделия завершается составлением технологических схем общей и узловой сборки. Эти схемы, являясь первым этапом разработки техпроцесса, в наглядной форме отражают маршрут сборки изделия и его составных частей. При определении последовательности сборки анализируют размерные цепи изделия, сборку начинают с наиболее сложной и ответственной цепи. Последовательность сборки четко отражается в технологической карте (схеме). Если цепи равноценны по точности, то сборку начинают с более сложной цепи. На последовательность сборки влияют: функциональная взаимосвязь элементов изделия, конструкция базовых элементов, условия монтажа, установка легкоповреждаемых элементов в конце сборки, размеры и масса присоединяемых элементов, а также степень взаимозаменяемости элементов изделия.

По разработанным технологическим схемам узловой и общей сборки определяют технологические сборочные операции. Содержание операций сборки устанавливают так, чтобы на каждом рабочем месте выполнялась однородная и законченная работа, что способствует специализации сборщиков, повышению качества и производительности их труда. Затем определяют темп общей и узловой сборки, по которому устанавливают тип производства.

Маршрутная технология включает установление последовательности и содержание технологических операций, в том числе и вспомогательных. На этапе разработки маршрутной технологии нормы времени выполнения операций назначают на все операции технологического процесса после выявления их структуры и содержания. Для серийного производства при нормировании используют укрупненные нормативы, для массового – проводят детальный расчет.