Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Из нескольких возможных методов получения изделия при прочих равных условиях выбирают наиболее экономичный, апри равной экономичности – наиболее производительный.7.2. Технологические возможностиосновных методов получения заготовокВ условиях металлургического производства машиностроительные профили изготавливают прокаткой, прессованием и воло66чением. При этом получают заготовки в виде сортовых профилей, листового проката, труб и периодических профилей. Прокатвыпускают горячекатаным и калиброванным. При изготовлениидеталей из калиброванных профилей, отличающихся высокойточностью размеров и низкой шероховатостью поверхности, возможна только отделочная механическая обработка поверхностейзаготовок.Сортовые профили подразделяют на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонные (швеллер; рельс; угловой, тавровый профили ит.

п.). Листовой металл делят на толстолистовую сталь (толщиной 4…160 мм), тонколистовую сталь (толщиной менее 4 мм) ифольгу (толщиной менее 0,2 мм). Трубы могут быть бесшовными и сварными. Бесшовные трубы используют в наиболее ответственных трубопроводах, работающих под внутренним давлением в агрессивных средах. Периодические профили имеютизменяющиеся форму и площадь поперечного сечения вдольоси заготовки. Их применяют как фасонные заготовки для последующей объемной штамповки и механической обработкирезанием.Легкие, но жесткие тонкостенные профили (толщиной менее3 мм) весьма сложной конфигурации и большой длины можно получать методом профилирования листового материала в холодномсостоянии на профилегибочных станах.

Гнутые профили применяют при изготовлении изделий для машиностроения, автомобильной и авиационной промышленности, строительных конструкций.Для получения заготовок из стали и цветных металлов, имеющих форму и размеры, близкие к форме деталей машин, целесообразно применять метод обработки давлением (ковку, объемную илистовую штамповку).Ковку применяют для изготовления заготовок в единичномпроизводстве путем пластической деформации профилей илислитков.

При производстве крупных и уникальных заготовок массой до 250 т ковка – единственно возможный способ обработкидавлением.Заготовки, полученные объемной штамповкой, отличаютсяболее высокой точностью размеров, качеством поверхностногослоя по сравнению с коваными поковками. Применение этого видаобработки давлением для получения заготовок деталей машинэкономически целесообразно в условиях крупносерийного и мас67сового производств.

При изготовлении поковок объемной штамповкой применяют сортовые и периодические профили массойменее 400 кг. По точности и шероховатости поверхностей заготовки, получаемые холодной объемной штамповкой, не уступают изделиям, изготавливаемым специальными способами литья. Приэтом механические свойства поковок выше, чем отливок.Листовой штамповкой изготавливают самые разнообразныеплоские и пространственные изделия массой от долей граммов додесятков килограммов.

В качестве заготовок при листовой штамповке используют полученные прокаткой листы, полосы или ленты, толщина которых обычно не превышает 10 мм. При заданнойпрочности и жесткости этим видом обработки давлением получают изделия минимальной массы с высокой точностью размерови качеством поверхности. Это позволяет сократить количествоотделочных технологических операций механической обработкирезанием.Методами порошковой металлургии получают заготовки, которые по размерам и форме близки к форме и размерам деталей,поэтому при изготовлении изделий требуется небольшой объеммеханической обработки. Технологии порошковой металлургиипозволяют практически полностью исключить из производстваобычные металлургические процессы, а также значительно улучшить экологические условия.

Коэффициент использования металла увеличивается до 0,98, производительность труда возрастает в 2раза по сравнению с изготовлением деталей из сортовых профилей, получаемых в условиях металлургического производства.Статистические данные свидетельствуют о том, что перевод 1 тдеталей из стали на изготовление методом порошковой металлургии обеспечивает в машиностроении экономию 2 т профилей ивысвобождает 80 металлорежущих станков.Методом литья получают заготовки практически любыхразмеров, как простой, так и очень сложной конфигурации.

Приэтом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности заготовки зависят от способа литья. Отливки можно изготавливатьпрактически из всех металлов и сплавов. В некоторых случаяхвнутри стенок образуются дефекты (усадочные раковины, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки.68Сварные заготовки изготавливают различными видами сварки – от электрошлаковой до сварки трением. В ряде случаевсварка упрощает изготовление заготовок сложной конфигурации.Слабым местом сварной заготовки является шов или околошовная зона.

Как правило, их прочность ниже, чем основного металла. Кроме того, неправильная конструкция заготовки илитехнология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, трещины), которые трудно исправить последующейобработкой. Заготовки сложной конфигурации дают значительный экономический эффект при изготовлении элементов изделий штамповкой, литьем, прокаткой с последующим соединением их сваркой. Такие заготовки применяют при изготовлениикрупных коленчатых валов, станин кузнечно-прессового оборудования и т.

п.7.3. Факторы, определяющие выбор методаполучения заготовкиМетод получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, атакже от ее конфигурации и размеров, марки материала, типа производства и других факторов.Наиболее сложные по конфигурации заготовки можно изготавливать методом литья.

Изделия, получаемые методом обработкидавлением, должны быть более простыми по форме. Изготовлениев поковках отверстий и полостей объемной штамповкой в рядеслучаев затруднено, а использование напусков резко увеличиваетобъем последующей механической обработки.Размеры заготовок, получаемых методами литья и обработкидавлением, практически не ограничиваются.

Нередко определяющим параметром в этом случае являются минимальные размеры(например, минимальная толщина стенок отливки, минимальнаямасса поковки). Объемной штамповкой и большинством специальных способов литья получают заготовки массой до несколькихдесятков или сотен килограммов.Форма и размеры заготовок, получаемых методами порошковой металлургии, ограничены как максимальными, так и минимальными размерами. При этом площадь поперечного сечения изделий, получаемых холодным формированием порошков с последующим спеканием, может быть от 50 мм2 до 6000 мм2, высота –от 2 до 60 мм, а масса заготовок, как правило, не превышает 10 кг.69В процессе конструирования деталей выбор марки материалаопределяется не только условиями ее функционирования, но и условиями изготовления в реальном производстве.

В то же времятехнологические свойства материала существенно влияют на выбор метода и способа получения заготовок. Так, серый чугун имеет прекрасные литейные свойства, но обладает низкой деформированностью и плохой свариваемостью.Заготовки из одного и того же материала, полученные методами литья, обработки давлением и сваркой, обладают различными свойствами. Так, литой металл характеризуется большимразмером зерен, неоднородностью химического состава и механических свойств по сечению отливки, наличием остаточныхнапряжений и т. д.После обработки давлением заготовки имеют мелкозернистуюструктуру и определенную направленность расположения волокон(неметаллических включений).

После холодной обработки давлениемвозникает наклеп, поэтому холоднокатаный металл прочнее литого в1,5–3 раза. Пластическая деформация металла приводит к анизотропии свойств: прочность вдоль волокон (неметаллических включений)примерно на 10…15 % выше, чем в поперечном направлении.Сварка приводит к образованию неоднородных структур всварном шве и околошовной зоне. Неоднородность зависит от вида и режима сварки. Так, наиболее резкое отличие в свойствахсварного шва возникает при ручной сварке, а электрошлаковая,автоматическая и дуговая сварки обеспечивают формированиенаиболее качественных однородных швов.Программа выпуска продукции, т.

е. количество изделий, выпускаемых в течение определенного времени (обычно за год), является одним из важнейших факторов, определяющих выбор метода и способа производства заготовок.В условиях единичного производства и для простых по конфигурации деталей заготовками часто являются профили (сортовойпрокат, трубы и т. п.), получаемые в условиях металлургическогопроизводства. Стоимость механической обработки заготовок приизготовлении деталей в этом случае высока.

Однако такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимостипроката, почти полного отсутствия подготовительных операций ивозможности автоматизации процесса механической обработки.При крупносерийном и массовом производстве конструкциизаготовок следует максимально приближать к конфигурациям деталей. Например, для изготовления ступенчатого вала из стали 4570(рис.

Характеристики

Список файлов лекций