Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 37

Цифра после дефиса характеризует группу плотности: 1 – пористость 25…16 %; 2 – 15…10 %; 3 – 9…2 %. Буква Апосле цифры указывает на повышенное качество материала.Например, порошковая сталь третьей группы плотности, содержащая 0,5 % углерода, хром, никель и марганец в пределах1 %, имеет следующую маркировку: СП50ХНМ-3.20.3. Проектирование технологичных заготовокПри проектировании порошковых деталей следует максимально уменьшать количество изменений толщины или диаметра заготовки вдоль оси, особенно тогда, когда это не вызываетсяконструктивной необходимостью (рис.

20.2, 1). Толщина стенкиизделия диаметром 10..15 мм и высотой 15…20 мм должна бытьне менее 1,2…1,5 мм. У более крупных заготовок минимальнаятолщина стенки возрастает примерно по 0,8 мм на каждые25 мм длины. Толщина донной части глухих отверстий должнабыть не менее 2…3 мм. Отверстия располагаются на расстояниине менее 2…3 мм от края заготовки и друг от друга.В конструкциях изделий следует избегать:− резких изменений толщин ы стенок (рис.

20.2, 2);− узких и длинных выступов (рис. 20.2, 3) и выемок (рис. 20.2, 4);обратной конусности (рис. 20.2, 5);− острых углов (рис. 20.2, 6) и других форм, приводящих к ослаблению пресс-форм;− радиальных канавок (рис. 20.2, 8), выемок и отверстий, расположенных перпендикулярно к оси прессования (рис.

20.2, 9).При сопряжении поверхностей следует предусмотреть радиусзакругления не менее 0,25 мм для внутренних и не менее 2,5 ммдля наружных поверхностей. Рекомендуется заменить фигурныеотверстия в деталях круглыми (рис. 20.2, 7), что упрощает конструкцию пресс-формы.С усложнением формы прессуемой заготовки затрудняетсядостижение 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 резкоувеличивает их стоимость и снижает производительность труда.

Внекоторых случаях части фасонного изделия формируют отдельно,а затем спекают их в одно целое.213абабРис. 20.2. Примеры конструкций порошковых заготовок:а – технологичных; б – нетехнологичных214Заготовки, получаемые холодным прессованием с последующим спеканием, как правило, должны отвечать следующим требованиям:− поперечное сечение 50…6 000 мм²;− высота 2…60 мм;− масса не более 5…10 кг;− отношение высоты к диам етру не более 2,5…3;− острые углы и грани долж ны быть закруглены радиусом неменее 0,13 мм;− точность размеров некалиб рованных деталей 8–14 квалитет,калиброванных – 6–7 квалитет;− шероховатость поверхност и некалиброванных деталейRa 2,5…0,63 мкм, калиброванных – Ra 0,32…0,08 мкм.Точность изготовления порошковых заготовок зависит отточности пресса, пресс-форм, стабильности упругих последействий при холодном прессовании, объемных изменений приспекании и т. д.Методы порошковой металлургии позволяют экономить трудовые и материальные ресурсы при изготовлении и эксплуатациимашин.

Экономическая эффективность изготовления порошковыхзаготовок тем выше, чем больше их серийность. Поэтому такаятехнология целесообразна только при годовой программе выпускав несколько тысяч штук.Коэффициент использования металла при изготовлении порошковых деталей может достигать 90…98 %. Изделия из композиционных материалов, получаемые МПМ, обладают высокимиэксплуатационными характеристиками. Например, антифрикционные спеченные заготовки широко используют для изготовлениядеталей узлов трения (подшипников скольжения, колец, торцовыхуплотнений, шайб и др.) различных механизмов и машин.

Введение в состав антифрикционных порошков веществ, играющих рольтвердой смазки и повышающих прочностные свойства изделия, атакже наличие в материале подшипника пор, пропитанных смазочными жидкостями, увеличивает срок службы деталей в 1,5 иболее раз.Вопросы для самоконтроля1. Объясните особенности получения заготовок методами порошковой металлургии. Каковы области применения изделий, получаемых МПМ?2152. Сформулируйте физико-механические основы процессовпрессования и спекания порошков.

Какие существуют способыизготовления порошков?3. Какие физико-химические процессы протекают в заготовкахпри их спекании?4. Какие преимущества и недостатки изделий, получаемыхМПМ?5. Назовите общие правила конструирования заготовок, получаемых МПМ.6. Сформулируйте основные требования, предъявляемые кконструкции технологических заготовок, изготавливаемых из порошков.216Лекция № 21. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАГОТОВОКМЕТОДОМ ЛИТЬЯВ этой лекции рассмотрены основные особенности получениязаготовок методом литья и факторы, определяющие выбор рационального способа изготовления отливки проектируемой детали.

Приведены данные о литейных свойствах расплавов и об ихвлиянии на конструируемые размеры и форму изделия.21.1. Основные особенности получения отливокДля деталей с литой макроструктурой, как правило, характерны пониженная прочность, неравномерные свойства в различныхучастках отливки и склонность к образованию дефектов (усадочные и газовые раковины, горячие и холодные трещины и др.). Качество отливки зависит от ее конструкции и технологии литья, поэтому при проектировании литой детали необходимо знать особенности литейной технологии.

Оптимальная конструкция деталис литой макроструктурой должна наиболее полно соответствоватьтехнологическим возможностям выбранного способа литья в отношении заданного качества отливки и обеспечения минимальнойсебестоимости. Качество отливки определяется двумя группамивзаимосвязанных технологических факторов.Первая группа факторов связана с условиями заливки расплаваи качеством изготовления литейной формы, которые влияют нагеометрические и размерные характеристики заготовки.Вторая группа связана с условиями кристаллизации расплава иохлаждения отливки.

Эти факторы определяют возможность получения детали с заданным кристаллическим строением и вероятность появления в ней дефектов (раковин, трещин и др.)21.2. Выбор рационального способа изготовления отливкипроектируемой деталиИнструментами для изготовления отливок являются литейные формы, которые классифицируют по числу заливок: разо217вые и многократно используемые, а также по материалу формы:песчаные, металлические и т.

п. В зависимости от числа заливокв формы существующие способы литья можно разделить на двегруппы:– литье в разовые формы – п есчаные формы (ПФ), оболочковые формы (ОФ), по выплавляемым моделям (ВМ) и др.;– литье в многократно испол ьзуемые формы – в кокиль (К),центробежное (Ц), под давлением (ПД) и др.Сущность способов литья, их технологические возможности(табл. 21.1) и практическое освоение приемов изготовления отливок были изучены студентами при прохождении учебнотехнологического практикума. Поэтому в курсе лекций по ТКМосновное внимание уделено методике выбора рационального способа получения отливки при проектировании изделия.Таблица 21.1Технологические возможности способов изготовления литых заготовокПоказательПФОФМатериалотливокСталь,чугун,цветныесплавыСталь,чугун,цветныесплавыМаксимальнаямасса отливок,кг200 000150МаксимальныйНеограразмер отливнич.ки, мм3,0Толщина minстенок,Неограmахммнич.Класс точности6–14отливокШероховатостьповерхности,80–20Ra, мкмМинимальныйприпуск намеханическую0,3–6,0обработку (насторону), мм218ВМКПДЦСталь,Сталь,чугун,Сталь, чугун, Цвет- чугун,цветныецветныеныецветсплавы,сплавысплавы ныеспецсплавысплавы7000 – чугун,4000 – сталь,1501000600500 – цветной сплав150010002000120060002,00,53,05,04,012,06,01006,02,04–113–84–113–86–1440–1020–540–1010–2,580–200,4–2,00,2–0,60,38–1,00,2–0,5 0,3–1,0Окончание табл.

21.1ПоказательПФОФМатериалотливокСталь,чугун,цветныесплавыСталь,чугун,цветныесплавыКоэффициентвесовой точно- 60–70сти, Kвт, %Относительнаясебестоимость1,01 т отливокЭкономическиоправданнаяНеогранич.серийность,шт/годВМСталь,чугун,цветныесплавы,спец.сплавыКСталь,чугун,цветныесплавыПДЦСталь,Цветчугун,ныецветныесплавысплавы80–9590–9575–8090–9570–901,5–2,02,5–3,01,2–1,51,8–2,00,6–0,7200–5001000400–8001000100–1000ПФ – литье в песчаные формы; ОФ – литье в оболочковые формы; ВМ – литье по выплавляемым моделям; К – литье в кокиль; ПД – литье под давлением;Ц – центробежное литьеОдну и ту же деталь можно изготовить из отливок, полученныхразличными способами. Одним из основополагающих принциповвыбора способы получения отливки (в условиях массового и крупносерийного производств) является обеспечение максимальногоприближения ее размеров к проектируемой детали.

В этом случаесущественно сокращается расход металла, объем механическойобработки и производственный цикл изготовления детали. Однакопри этом в заготовительном производстве увеличиваются расходына технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому при выборе способа получения заготовки следует проводить технико-экономический анализ двух этапов производства – заготовительного и механообрабатывающего.Основными факторами, определяющими выбор способа получения отливки, являются те же, что и при проектировании поковки(см.

лекцию № 17). Конструкторско-технологическими признаками изделия являются: форма и размеры заготовки; требуемая точность и качество поверхностного слоя; технологические свойстваматериала заготовки и программа выпуска.Форма и размеры заготовки. Литье в песчаные формы и повыплавляемым моделям позволяет получить заготовки сложнойформы с различными полостями и отверстиями. В то же время,219некоторые способы литья (под давлением, центробежное и др.)выдвигают определенные ограничения к свойствам расплава, форме отливки и условиям ее изготовления.Максимальные размеры и масса заготовок, минимальные значения толщины стенок и массы отливок, а также химический состав расплава часто являются параметрами, определяющими выбор оптимального способа литья. Так, масса и размеры отливокпри литье в песчаные формы практически не ограничены, а заготовки с толщиной стенки 0,5 мм могут быть получены литьем повыплавляемым моделям и под давлением.

При этом литьем поддавлением изготавливают, как правило, отливки только из цветных металлов и их сплавов.С увеличением точности отливок возникают затраты на их изготовление. Это определяется главным образом увеличениемстоимости оснастки, уменьшением допуска на ее износ, применением оборудования с более высокими параметрами точности, увеличением расходов на его содержание и эксплуатацию.Качество поверхностного слоя заготовки влияет на технологический процесс ее последующей обработки и на эксплуатационные свойства детали (например, усталостную прочность, износостойкость). Оно формируется практически на всех стадиях изготовления заготовки. Выбранный способ литья определяет не только макрогеометрию поверхности, но и физико-механические свойства поверхностного слоя.В качестве примера сравним заготовки, изготовленные литьемв песчаные формы и под давлением.