Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 14

7.1) целесообразно применить поковку, получаемую объемной штамповкой.абвРис. 7.1. Вал ступенчатый:а – деталь; б – штампованная поковка; в – заготовка из горячекатаного проката71Наиболее эффективными технологическими способами изготовления заготовок в крупносерийном и массовом производствеявляются специальные виды прокатки (поперечно-винтовая, поперечно-клиновая, прокатка в винтовых калибрах), которые позволяют получить периодические профили. Применение таких заготовок дает возможность повысить коэффициент использованияматериала и производительность труда.При конструировании деталей необходимо учитывать возможности предприятия, на котором предполагается их изготовление.Для этого необходимо располагать сведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных служб и т.

д.В соответствии с эскизом детали, полученной на основе расчетов,выбор метода изготовления заготовки осуществляется с учетом рассмотренных факторов, которые целесообразно располагать в порядкеубывания их значительности. Анализируя степень влияния рассмотренных выше факторов, выбирают один или несколько методов,обеспечивающих получение заготовок требуемого качества. На предварительном этапе выбора оптимального метода получения заготовкиможно воспользоваться так называемой матрицей влияния факторов(табл.

7.1). Каждый фактор в ней оценивают с помощью коэффициента удельного веса (0 или 1). Лучшим считают метод, набравшийбольшую сумму коэффициентов. В том случае, когда ни у одного израссмотренных методов получения заготовки нет явных преимуществ, проектируют несколько наиболее приемлемых вариантов изделия и технологических схем изготовления.Таблица 7.1Образец оформления матрицы влияния факторовМеталлургическоепроизводство профилейОбработка давлениемПорошковая металлургияЛитьеСварка72ТехнологическиесвойстваматериалаГодоваяпрограммавыпускаПроизводственныевозможностипредприятияСуммакоэффициентовМетоды изготовлениязаготовокФормаи размерызаготовкиТребуемаяточностьи качествоповерхностного слояФакторы111003101111100101101111114344Оптимальный метод изготовления заготовки находят на основеанализа конструктивно-технологических признаков проектируемой детали, технико-экономических показателей способов и программы выпуска деталей.

Затем конструируют заготовку с учетомтехнологии ее изготовления и определяют оптимальный метод изготовления заготовки для проектируемой детали.Вопросы для самоконтроля1. Сформулируйте основополагающий принцип выбора методаполучения заготовок деталей машин.2. Назовите основные методы получения заготовок и их технологические возможности.3. Какой метод изготовления заготовок обеспечивает получение крупногабаритных изделий сложной конфигурации (например,крупных коленчатых валов, станин кузнечно-прессового оборудования, конструкций из разнородных материалов и т. п.)?4. Сформулируйте основные факторы, определяющие методыполучения металлических заготовок проектируемых деталей.5. На основе анализа каких данных определяют оптимальныйметод и способ изготовления заготовки проектируемой детали?73Лекция № 8.

ПОЛУЧЕНИЕ ЗАГОТОВОКВ УСЛОВИЯХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВАВ этой лекции вы ознакомитесь с современными технологическими процессами металлургического производства, рассмотритеосновные химические закономерности выплавки чугуна и стали вметаллургических агрегатах.8.1. Современное металлургическое производствоМеталлургия – это сложная система различных производств,базирующихся на месторождении руд, коксующихся углей и энергетических комплексах.Для производства чугуна, стали и цветных сплавов используютруду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.Промышленной рудой называют горную породу, из которойпри данном уровне развития техники целесообразно извлекать металлы и их соединения.

Например, в настоящее время целесообразно извлекать металлы из руд, если их содержание составляет неменее 30…60 % Fe, 3…5 % Cu, 0,005…0,02 % Mo.Руды с малым содержанием добываемого металла обогащают,т. е. удаляют из руды часть пустой породы. В результате получаютконцентрат с повышенным содержанием металла. Использованиеконцентрата улучшает технико-экономические показатели работыметаллургических печей.Флюсы – это материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения (шлака) с пустой породой рудыи золой топлива. Обычно шлак имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому он располагается в печи над металлом и защищает выплавленный металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислые оксиды (SiO2, P2O5) иосновным, если в нем больше основных оксидов (CaO, MgO, FeO).Топливом в металлургических печах является кокс, природныйгаз, доменный (колошниковый) газ и мазут.

В коксе содержится7480…85 % углерода, 8…12 % золы, 2…5 % воды, 0,5…1,8 % серы,0,02…0,20 % фосфора. Природный газ содержит 90…98 % углерода и 1 % азота. Мазут содержит 84…88 % углерода, 10…12 % водорода, небольшое количество серы и кислорода.Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей иковшей для расплавленного металла. По химическому составу огнеупорные материалы разделяют на кислые, основные и нейтральные.При высоких температурах футеровка взаимодействует с флюсами и шлаками. Например, если в печи, выложенной основнымогнеупорным материалом, применять кислые флюсы, то взаимодействие шлака и футеровки приведет к ее разрушению.8.2.

Производство чугунаПодавляющее количество производимого в мире чугуна получают в домнах. Современные домны представляют собой автоматизированные агрегаты с полезным объемом до 5500 м3 и ежесуточной производительностью более 10…11 тыс. т чугуна.Для выплавки чугуна в доменных печах используют железныеруды, которые содержат железо в виде оксидов Fe3O4, Fe2O3, гидроксида Fe2O3 ⋅ Н2О, карбонатов FeСO3 и др. Топливом для доменнойплавки служит природный газ, кокс, мазут, пылевидное топливо,позволяющее получать необходимую температуру и создавать условия для восстановления железа из руды.

Флюсом при выплавкечугуна является известняк СаСО3 и MgCO3, так как в образующийсяпри выплавке шлак должно входить определенное количество оксидов (MgО, СаО). Это необходимо для удаления серы из металла, вкоторый она переходит из кокса и железной руды при плавке.Сущность процесса получения чугуна заключается в восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды, оксидом углерода, водородом, выделяющимся при сгорании топлива в печи, итвердым углеродом. Шихта, состоящая из агломерата (спеченныекуски обогащенной руды) и кокса, опускается навстречу потокугазов, и при температуре около 570 ºС начинается восстановлениеоксидов железа.

По мере опускания шихты в домне происходитповышение температуры, что сопровождается прямым восстановлением железа твердым углеродом.Восстановление железа из руды в доменной печи происходитпо мере продвижения шихты вниз и повышения температуры внесколько стадий – от высшего оксида к низшему:75Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → FeПри температуре 1000…1100 ºС восстановленное из рудытвердое железо, взаимодействуя с оксидом углерода, коксом и сажистым углеродом, интенсивно растворяет углерод, вследствиечего температура плавления железа понижается, и в нижней частидомны оно расплавляется. Капли железоуглеродистого сплава,протекая по кускам кокса, насыщаются углеродом (4 % и более),марганцем, кремнием, фосфором и серой.В доменных печах получают чугун различного химическогосостава в зависимости от его назначения.Передельный чугун выплавляют для передела его в сталь в конверторах или мартеновских печах.

Он содержит 4…4,4 % С,0,6…0,8 % Si, 0,25…1 % Mn, 0,15…0,3 % Р и 0,03…0,07 % S.Литейный чугун используют на машиностроительных заводахпри производстве фасонных отливок. Предусмотрены шесть мароклитейного чугуна: Л1, Л2, Л3, Л4, Л5, Л6. Они отличаются друг отдруга прежде всего содержанием кремния. Так, чугун Л1 содержит3,2…3,6 % Si, а чугун Л6 – 1,2…1,6 % Si. Кроме того, в домнахпроизводят рафинированный литейный чугун с низким содержанием фосфора и серы. Этот чугун маркируют ЛР1…ЛР7.В доменных печах выплавляют ферросилиций и ферромарганец, которые применяют для раскисления стали.