Технология конструкционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Машины и технология обработки металлов давлением"

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:

"Технология конструкционных материалов"

Выполнил: Студент группы 2142213:

Зямилов А.Р.

Проверила: Преподаватель

Шутова Л.А.

Набережные Челны

2015

1. Схема обработки поверхности заготовки

Механическую обработку резанием наружных поверхностей тел вращения выполняют точением, шлифованием, а также отделочными технологическими процессами (полированием и суперфинишированием). В процессе черновых переходов параметры шероховатости снижаются в 4 - 5 раз, а при отделочных - в 1,5 - 2 раза. При этом принимают такой процесс обработки или сочетание нескольких, технологические возможности которых обеспечивают выполнение технических требований к детали.

Наружные цилиндрические поверхности обтачивают на станках токарной группы (токарно-винторезные, токарно-револьверные, карусельные, многорезцовые одно- и многошпиндельные автоматы и др.) прямыми или отогнутыми проходными резцами. Для обработки нежестких валов рекомендуют использовать проходные резцы, у которых главный угол в плане f= 90o (рис. 13.1). При обтачивании заготовок валов такими резцами радиальная составляющая силы резания Ру равна нулю, что снижает деформирование заготовок в процессе обработки и повышает их точность.

Точение длинных пологих конусов выполняют при смещении в поперечном направлении корпуса задней бабки относительно ее основания или с использованием специального приспособления - конусной линейки. Механическую обработку на станках с ЧПУ конических поверхностей с любым углом конуса при вершине осуществляют подбором скоростей продольной и поперечной подач. Для заготовок из закаленных сталей, обладающих высокой твердостью, шлифование является одним из наиболее распространенных технологических процессов обработки резанием. Наружные поверхности шлифуют на кругло шлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках. Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем

Схемы обработки наружной цилиндрической поверхности заготовок на круглошлифовальных станках: а - шлифование с продольной подачей; б - врезное шлифование; в - глубинное шлифование; г - шлифование уступами

Отверстия в изделиях чаще бывают цилиндрические гладкие или ступенчатые, сквозные или глухие. Обработка отверстий может производиться резанием лезвийными и абразивными инструментами, а также электроэрозионной обработкой. Для улучшения условий работы инструмента, снижения энергозатрат сверление отверстий большого диаметра выполняется за несколько переходов (чаще за два). Первый переход - предварительное сверление инструментом диаметром примерно равным 0,25d , где d - окончательный диаметр отверстия. Далее выполняют рассверливание отверстия сверлом диаметром d.

В серийном производстве мелкие корпусные изделия, масса которых не превышает 30 кг, можно обрабатывать на вертикально-сверлильных станках. В крупносерийном и массовом производстве отверстия обрабатывают на агрегатных многошпиндельных сверлильных станках.

На токарно-винторезных станках обработку поверхностей выполняют сверлами (рис.15.4, а), зенкерами и развертками. В этом случае обработку ведут с движением продольной подачи режущего инструмента. Сквозные отверстия на токарно-винторезных станках растачивают проходными расточными резцами (рис. 15.4, б), глухие - упорными (рис. 15.4, в). Внутренние конические поверхности средней длины (рис.15.4, г) с любым углом конуса при вершине располагают с наклоненным движением подачи резца при повороте верхнего суппорта.

Типовые схемы обработки цилиндрических и конических отверстий в заготовках на станках токарной группы: а - сверлом; б - проходным расточным резцом; в - упорным резцом; г - проходным резцом при повороте верхнего суппорта

Схема нарезания резьбы резьбовым резцом.

Обработка поверхностей заготовок деталей с периодически повторяющимся профилем:

Детали с периодически повторяющимся профилем (с равным шагом) широко распространены в машиностроении. К ним относятся зубчатые, червячные и храповые колеса, зубчатые рейки, шлицевые соединения и т.д. Зубчатые колеса широко применяют в передачах современных машин и приборов, поэтому основное внимание в этой лекции уделено обработке эвольвентных зубчатых колес.

Обкатка - технологический процесс, основанный на зацеплении зубчатой пары: режущего инструмента и заготовки. Режущие кромки инструмента имеют профиль зуба сопряженной рейки (рис. 15.6, а) или сопряженного колеса (рис. 15.7, а). Боковая поверхность зуба на заготовке образуется как огибающая последовательных положений режущих кромок инструмента в их относительном движении (рис. 15.6, б; рис.15.7, б). Этот метод обеспечивает непрерывное образование зубьев колеса, высокую производительность и значительную точность обработки.

Схема нарезания зубьев цилиндрического колеса червячной фрезой: схема (а) и огибающая последовательность положений режущей кромки инструмента (б): 1 - фреза; 2 - нарезаемого колесо

Схема нарезания зубьев цилиндрического колеса долбяком(а) и огибающая последовательность положений режущей кромки инструмента (б): 1 - долбяк; 2 - нарезаемое колесо.

Схемы фрезерования плоскости цилиндрической (а) и торцовой (б) фрезами.

При цилиндрическом фрезеровании плоскостей работу выполняют зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы. При торцовом фрезеровании плоскостей в работе участвуют зубья, расположенные на цилиндрической и торцовой поверхностях фрезы.

2. Физическая сущность обработки металлов давлением

обработка заготовка металл давление

Обработка давлением основана на способности металлов в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело.

При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, большие межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в исходное положение, а занимают новые положения равновесия. Для начала перехода атомов в новые положения равновесия необходима определенная величина действующих напряжений, зависящая от межатомных сил и характера взаимного расположения атомов (типа кристаллической решетки, наличия и расположения примесей, формы и размеров зерен поликристаллов и т.п.)

Величина пластической деформации не безгранична. При определенном ее значении, называемом предельной деформацией, может начаться разрушение металла. На величину предельной деформации оказывают влияние такие факторы, как механические свойства сплавов, температурно-скоростные условия деформирования и схема напряженного состояния

С увеличением степени деформации при обработке металла в холодном состоянии (листовая штамповка, волочение, прокатка тонких листов) возрастают прочностные и понижаются пластические характеристики металла, одновременно меняются и физические свойства.

Если обработка давлением протекает ниже температуры рекристаллизации и сопровождается поверхностным упрочнением (наклепом), то такая обработка называемся холодной

Если обработка давлением протекает выше температуры рекристаллизации и не сопровождается поверхностным упрочнением (наклепом), то такая обработка называется горячей. Преимущества горячей пластической деформации:

1) Меньшая опасность разрушения металла (с повышением температуры прочность металла снижается и благодаря рекристаллизации становится возможным значительное формоизменение)

2) Снижение необходимых усилий и энергии деформирования, так как деформирующее усилие при горячей пластической деформации, по сравнению с холодной деформацией, может быть меньше в 30--40 раз, что очень важно при ковке и штамповке крупногабаритных поковок

3) Снижение необходимых усилий и энергии деформирования, так как деформирующее усилие при горячей пластической деформации, по сравнению с холодной деформацией, может быть меньше в 30--40 раз, что очень важно при ковке и штамповке крупногабаритных поковок

4) Возможность формирования мелкозернистой структуры. Если в результате горячей пластической деформации необходимо формировать мелкозернистую структуру, температура на заключительной стадии ковки или штамповки должна быть выше температуры рекристаллизации.

5) Уменьшение анизотропии механических характеристик, так как текстура после горячей деформации выражена слабее, чем после холодной

Недостатки горячей пластической деформации:

1) Трудность поддержания постоянной температуры при проведениипроцесса деформирования.

2) Низкое качество поверхности за счет того, что металлы и сплавы при нагреве до температур горячей пластической деформации покрываются окалиной. Окалина обладает достаточно высокой твердостью и заковывается (заштамповывается) в поверхностные слои поковки. При этом необходимо увеличение припусков на механическую обработку.

3) Затруднение точного контроля размеров изделия -- угар металла в условиях пластической деформации не позволяет точно учесть изменения размеров поковки при ее охлаждении. При ковке крупных поковок из-за тепловой радиации подход к заготовке для определения ее размеров затруднен

4) Неоднородность формируемой структуры и свойств, так как конечные размеры зерен в поковке, изготовленной в условиях горячей деформации, никогда не бывают одинаковыми, поскольку в поверхностных слоях металла деформация всегда более интенсивна. Размер зерен возрастает от поверхности к центру поковки, что обусловлено более быстрым охлаждением поверхностных слоев, и собирательная рекристаллизация не успевает произойти.

3. Производство нормалей методами холодной высадки

Холодная высадка является одним из прогрессивных методов получения узлов и деталей в различных отраслях промышленности. Наиболее широко холодная высадка применяется при изготовлении крепежных изделий: гайки, болты, заклепки, шплинты и т.д. Характерными чертами процессов холодной высадки, обеспечивающими её широкое распространение, являются:

высокая производительность труда;

малая себестоимость болта;

применение инструмента, автоматически обеспечивающего необходимые точность детали;

малые потери материала, высокий коэффициент его использования;

возможность механизации и автоматизации процессов.

Операция холодной объёмной штамповки заключается в получении холодновысадочных гаек с местными утолщениями путём уменьшения длины части заготовки (местная осадка) без нагрева металла. Для изготовления применяются холодновысадочные автоматы, на которых, кроме высадки, производятся другие операции (отрезка, прошивка, нарезка резьбы и т.п.), что позволяет получать гайку, не требующую дополнительной обработки. Производительность данных автоматов составляет до нескольких сотен гаек в минуту.

Холодная высадка обеспечивает благоприятное расположение волокон макроструктуры, в результате чего повышаются прочность гайки и сопротивление истиранию. Увеличение диаметра заготовки при высадке ограничивается её продольной устойчивостью или вероятностью разрушения с образованием продольных трещин. Для уменьшения опасности разрушения холодновысадочной гайки заготовки применяют многопереходную высадку с промежуточным рекристаллизационным отжигом. Образование головок различной конфигурации методом холодной высадки производится посредством последовательных, быстрых и сильных ударов ( одного или нескольких), под влиянием которых металл начинает перемещаться и заполнять форму матрицы и пуансона. Таким образом, процесс холодной высадки заключается в том, чтобы из проволоки, профиль которой меньше головки и внутреннего диаметра матрицы, осадить металл до нужных размеров

Законченный технологический процесс холодной высадки состоит из следующих операций:

1) подготовка металла (волочение, травление, промывка и т.д.);

2) высадка;

3) обрезка граней, овалов, лысок, зубьев и т.д.;

4) сужение диаметра стержня;

5) подорезка;

6) накатывание;

7) промывка;

8) мателлопокрытие.

Типовой технологический процесс для высадки болта состоит из пяти операций:

1) холодной высадки за два удара:

а) подачи материала до упора (рис. 49, а);

б) отрезки заготовки ножом (рис. 49, б);

в) предварительной высадки (рис. 49, в);

г) окончательной высадки (рис. 49, г);

2) обрезки граней и сужения стержня;

3) подрезки под головкой стержня и снятия фаски на конце;

4) накатывания резьбы ; 5) промывки.

4. Расшифровать марки сталей

1) Сталь АС14:

Классификация материала: Сталь конструкционная повышенной обрабатываемости резанием

Дополнительные сведения о материале: Сернистомарганцовистая свинецсодержащая сталь.

Применение: Для изготовления паропроводных и пароперегревательных труб установок сверхвысокого давления с длительным сроком службы при температурах до +700 °С- фасонных профилей высокой точности

Химический состав материала АС14 в процентном соотношении:

2) Сталь 12Х17:

Классификация материала: Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

Применение: крепежные детали, валики, втулки и другие детали аппаратов и сосудов, работающих в разбавленных растворах азотной, уксусной, лимонной кислоты, в растворах солей, обладающих окислительными свойствами.

Химический состав материала 12Х17 в процентном соотношении:

3) Сталь Сталь 3К-7:

Классификация материала: Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Применение: Для производства холоднотянутой проволоки, применяемой для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.

Химический состав материала 3К-7 в процентном соотношении:

4) Сталь СрМ 92,5

Классификация материала: Сплав серебряно-медный

Применение: для изготовления разрывных и скользящих контактов, электротехнических проводников и других изделий технического назначения; предметов сервировки стола (ложек, вилок, ножей)

Список используемой литературы

1. Дальский А.М. "Технология Конструкционных Материалов", "Машиностроение".

2. Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман "Материаловедение и ТКМ" .

3. Солнцев Ю.П. "Технология Конструкционных Материалов".

Размещено на Allbest.ru