Технология изготовления кронштейна навески оборудования

Размещено на http://allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая характеристика легированных конструкционных сталей

1.1 Химический состав сплава 40ХН2МА

1.2 Механические свойства

1.3 Коррозионные свойства

1.4 Технологические свойства

1.5 Применение

2. Основные этапы изготовления кронштейна крепления вентилятора

3. Изготовление кронштейна крепления вентилятора

3.1 Паровоздушный штамповочный молот

3.2 Конструктивная особенность ковочного штампа

3.3 Нагрев заготовок

3.4 Правка в холодном состояние

3.5 Контроль качества поковки

4. Маршрутный технологический процесс изготовления кронштейна крепления вентилятора

5. Альтернативный метод изготовления кронштейна крепления вентилятора

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В данном проекте рассматривается технология изготовления кронштейна навески оборудования.

Кронштейн навески является нагруженной деталью, вследствие чего изготавливается из 40ХН2МА путем горячей штамповки, позволяющей повысить точность размеров, снизить шероховатость поверхности, улучшить механические свойства материала.

Курсовой проект включил в себя разработку заготовительной штамповочной оснастки (штампа, штамповочного молота), разработку маршрутного технологического процесса и предложение альтернативных методов изготовления детали.

Разработка велась на основе материалов ОАО «Улан-Удэнский авиационный завод».

1. Общая характеристика легированных конструкционных сталей

1.1 Химический состав сплава 40ХН2МА

Легированные конструкционные стали применяются для наиболее ответственных и тяжелонагруженных деталей машин. Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработке -- закалке с последующим высоким отпуском в районе 550--680 °С (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность, т.е. высокую прочность в сочетании с высокой пластичностью, вязкостью и малой склонностью к хрупким разрушениям. Ведущая роль легирующих элементов в этих сталях заключается в существенном повышении их прокаливаемости. Основными легирующими элементами для этой группы сталей являются хром, марганец, никель, молибден, ванадий и бор; содержание углерода находится в пределах 0,25--0,50 %.

Химический состав в % материала сталь 40ХН2МА

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	Cu
0.37 - 0.44	0.17 - 0.37	0.5 - 0.8	1.25 - 1.65	до 0.025	до 0.025	0.6 - 0.9	0.15 - 0.25	до 0.3

1.2 Механические свойства

Механические свойства при Т=20^oС материала сталь 40ХН2МА

Сортамент	Размер	Напр.	?в	?T	?5	?	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Пруток	? 25		1080	930	12	50	780	Закалка и отпуск

Твердость материала сталь 40ХН2МА после отжига ,	HB 10 -1 = 269 МПа

Таблица

?в	- Предел кратковременной прочности , [МПа]
?T	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
?5	- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
?	- Относительное сужение , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

1.3 Коррозионные свойства

Легированием повышают коррозионную стойкость сталей, придают им стойкость в условиях низких и высоких температур и давлений, повышают прочность, твердость, износостойкость и др. Отдельные легирующие элементы повышают у стали: Си, Si, Cr, Mo, Ni и др. -- коррозионную стойкость: Si, Cr, Mo, W, Mn, Ni и др. -- твердость и прочность; V, Со, Ni -- вязкость; Cr, Mn, Ni -- сопротивление истиранию и т. д

1.4 Технологические свойства

Легированные стали имеют меньшую или большую флокеночувствительность после горячей обработки давлением. В литом состоянии все стали обычно не имеют флокенов, поскольку в этом случае имеется достаточно большое количество усадочных пор -- резервуаров, в которые может выделяться водород з молекулярном состоянии при превращении аустенита и не создавать таких больших давлений в них, которые могли бы способствовать образованию флокенов при определенных температуре и времени. ,

1.5 Применение

Конструкционные легированные стали чаще всего используют для ответственных деталей машин, требующих высокой надежности работы и минимального веса. Большую часть легированных сталей применяют для деталей тракторов, автомобилей, поршневых и газотурбинных двигателей и других машин. Наиболее распространенные марки легированных сталей 15Х, 20Х, 40Х, 20ХН, 12ХН2, 12Х2Н4А, 40ХНМА, ЭИ355, ЗИ388. Из этих материалов изготовляют коленчатые валы.

2. Основные этапы изготовления кронштейна навески

Весь технологический процесс изготовления данного кронштейна можно разделить на следующие этапы:

1. Штамповочные операции:

Резка материала;

Поковка;

Штамповка окончательная;

Обрезка облоя;

2. Механическая обработка:

Фрезерование;

Фрезерование на ЧПУ;

Сверление;

Зенкерование

Развертывание;

1. Термическая обработка:

Закалка

Старение

2. Гальваническая обработка:

Анодирование;

3. Нанесение покрытия.

Так как деталь ответственная производятся различные виды контроля.

3. Изготовление кронштейна навески

сталь легированный кронштейн вентилятор

3.1 Паровоздушный штамповочный молот

К штамповочным молотам предъявляются очень высокие требования в отношении прочности и жесткости конструкции, точности направления бабы в направляющих станины и взаимного расположения основных деталей и узлов молота. Эти требования определяют различие в конструктивном исполнении ковочных и штамповочных молотов. Для моей поковки мне необходимо рассчитать вес падающего молота, чтобы потом подобрать подходящий штамповочный молот.

Вес падающих частей молота для штамповки поковок из алюминиевых сплавов определяется по формуле:

G=K·a·D_п·у,

где G - номинальный вес падающих частей молота, кг.

К=1 - коэффициент, учитывающий характер конфигурации поковок, выбираемый по таблице в зависимости от группы сложности поковки(высшая группа сложности, ответственная деталь);

a=1,55 - коэффициент, учитывающий размеры поковки, выбираемые по таблице в зависимости от приведенного диаметра поковки, который находится по формуле:

D_п=(1,13·vF_п)+0,16·L_п= (1,13·v2740)+0,16·151?144 (мм²),

где F_п=11200 (мм²) - площадь проекции поковки в плане (без облоя);

L_п=151мм - длина поковки;

у=8 кг/мм² - удельное сопротивление деформированию материала при температуре окончания штамповки.

Вес падающих частей молота

G=K·a·D_п·у =1·1,55·144·8=1185

Подбираем более подходящий штамповочный молот, который бы удовлетворял нашим требованиям.

Для определения массы падающих частей молота при штамповке в закрытых штампах можно также пользоваться номограммами. Полученное значение можно уменьшить на 20-25%.

Исходя, из веса падающих частей выбираем штамповочный молот М213.

На рисунке 2 показан двухстоечный паровоздушный штамповочный молот двойного действия.

Две стойки 1 устанавливаются на шаботе 2 и крепятся к нему подпружиненными болтами 3. При ударе стойки приподнимаются вверх, отрываясь от шабота, пружины при этом выполняют роль амортизатора. В следующий момент стойки под действием пружин резко садятся на место, что приводит к износу сопрягаемых поверхностей.

Для уменьшения износа между стойками и шаботом помещают прокладки из прорезиненной транспортерной ленты.

Шабот устанавливается на подкладке из дубовых брусьев.

Для предупреждения бокового смещения на стойках делают специальные приливы, воспринимающие поперечные нагрузки.

Сверху стойки связываются подцилиндровой плитой 4, на которой установлен цилиндр 5 с предохранительным буферным устройством 6, поршнем 7 и штоком 8. Баба 9 движется по регулируемым направляющим 10.

К бабе и подштамповой подушке 11 крепятся верхняя и нижняя половины штампа 12. Управление молотом осуществляется золотниковым устройством 13 и саблеобразным рычагом 14, действующими через систему тяг от педали 15. В исходное положение педаль возвращается при помощи пружины 16. Подача свежего пара в нижнюю и верхнюю части цилиндра осуществляется от трубопровода 17 по каналам 18 и 19, выхлоп через трубу 20. При штамповке необходимо соблюдать режим ударов молота в отношении их частоты и чередовании сильных со слабыми ударами.

В начальный момент деформации следует наносить слабые и частые удары, а в конце более мощные и редкие.

Рис. 2

Энергия удара	2500 кгс*м
Вес падающих частей	1200 кг
Наибольшее число ударов в минуту	80
Наибольший ход бабы	1200 мм
Расстояние между направляющими	500 мм
Размер бабы	450 мм
Размер штамподержателя	670 мм
Наименьшее расстояние от бабы до штамподержателя	220 мм
Габариты молота	3100х1390х5085 мм
Вес молота без шабота	12700 кг
Вес шабота	22000 кг

3.2 Конструктивная особенность ковочного штампа

1. Ковочные штампы для поковок из алюминиевых сплавов проектируются по методике, со следующими особенностями:

Размеры ручьев штампа изготавливаются с усадкой 0.8-1%;

2. Штамповка поковок производится в одноручьевых штампах;

3. Расположение ручья на поверхности штампа должно обеспечить совпадение центра удара молота с центром тяжести поковки;

4. Поверхность ручья тщательно полируется во избежание налипания металла на поверхность штампа;

5. Выполняются технологические уклоны для облегчения выемки поковки из штампа

6. Выполняется выемка для клещевины.

3.3 Нагрев заготовок

Нагрев заготовок является важнейшей составной частью всего процесса штамповки.

Для алюминиевых сплавов большое значение имеет не только температура нагрева заготовки перед ковкой или штамповкой, но важен сам режим нагрева, т. е. время нагрева и выдержки заготовки в печи.

Заготовки из алюминиевых сплавов не рекомендуется нагревать в камерных нефтяных или газовых печах, так как они не обеспечивают равномерного нагрева.

Наиболее рациональным является нагрев заготовок в электрических печах, преимущество которых - большая возможность точной автоматической регулировки температуры.

Особенно рекомендуются электрическая печь с принудительной циркуляцией воздуха, данные которой приведены в таблице. Равномерное распределение температур по зонам в печи (в пределах ±10 ?С) контролируется термопарами и автоматическими потенциометрами. До загрузки в печь заготовка очищается от масла, металлической пыли и других загрязнений.

Перед загрузкой заготовки, печь разогревают до температуры 400 ?С.

Отсчет времени нагрева ведется с момента загрузки заготовок в печь, имеющую заданную температуру, причем увеличение времени нагрева сверх указанного бесполезно, а уменьшение отрицательно сказывается на качестве поковки.

Температура печи до загрузки и во время нагрева заготовки должно быть выше верхнего предела температуры начала штамповки на 10-15 ?С.

3.4 Правка в холодном состояние

Правка необходима для устранения искривлений (коробления) поковок, которые превышают допуск на размеры и могут возникнуть в результате термической обработки, неравномерного охлаждения после штамповки, застревания поковки в ручье и последующего извлечения, при обрезке облоя.

Холодная правка является экономичным и высокопроизводительным способом обработки, её применяют, в основном, после термической обработки. Как правило, для правки используют молоты.

Штампы для правки в основном имеют один ручей, который при холодной правке выполняют по чертежу поковки. Ручей правочного штампа в сравнении со штамповочным делают упрощенным и без облойной канавки.

3.5 Контроль качества поковки

Готовая поковка может быть передана на дальнейшую обработку цех механической обработки только после контроля её качества; точности геометрической формы и размеров, выявления возможных поверхностных и внутренних дефектов, структуры и механических свойств металла.

Основным документом, по которому проверяют качество поковки, является чертеж поковки, в котором кроме формы и размеров, а так же допусков на размеры приводятся технические требования (условия) на изготовление поковки.

В кузнечных цехах применяют три вида технического контроля: контроль исходного материала, межоперационный контроль заготовок и окончательный контроль поковок. Контроль исходного материала и межоперационный контроль предназначены для своевременного предупреждения брака. Задача окончательного контроля состоит в том, чтобы не допустить выхода из кузнечного цеха недоброкачественных поковок.

Контроль поковок в кузнечных цехах проводиться контролерами ОТК. Начальник ОТК кузнечного цеха находится в подчинение у начальника ОТК завода и отвечает за качество выдаваемой цехом продукции, своевременное предупреждение массового брака на основных операциях и за своевременную приемку представленных на контроль поковок. Начальник ОТК осуществляет руководство участниками контроля через подчиненных ему мастеров или старших контролеров. Контроль штамповочных поковок проводят на всех этапах изготовления.

Наружный осмотр поковок невооруженным глазом или при помощи лупы применяют для выявления поверхностных дефектов. Контроль геометрических размеров поковок проводят, применяя универсальный и специальный контрольно- измерительный инструмент. Для обнаружения особо мелких дефектов поверхности пользуются магнитным и люминесцентным методами контроля. Внутренние дефекты контролируют ультразвуком и рентгеновским контролем. Все эти методы контроля несут неразрушающий характер.

§ Магнитный метод контроля заключается в намагничивании поковки в специальном устройстве (дефектоскопе), после чего её покрывают порошком окиси железа или поливают жидкостью, содержащей этот порошок. Притягиваясь к поковке, опилки показывают наличие трещин, раковин, распределяясь на поверхности в соответствии с формой дефекта;

§ Люминесцентный контроль основан на способности минеральных масел, проникающих в трещины на поковке, излучать свет под воздействием ультрафиолетовых лучей. Перед проверкой поковки погружают в раствор минерального масла в керосине, промывают, просушивают и опыляют порошком окиси магния (магнезией). Подготовленные таким образом поковки просматривают в затемненной кабине под лучами ртутной кварцевой лампы. Если на поверхности поковки имеются трещины, они светятся ярко- белым светом на фоне темно- фиолетовой поковки;

§ Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых колебаний отражаться от дефекта внутри металла. Отраженный ультразвуковой луч преобразуется в электрический ток, который усиливается и поступает на экран осциллографа. При выявлении дефекта горизонтальная линия на экране дает пик;

§ Рентгеновский контроль в основе лежит способность рентгеновского излучения проникать через металл и поглощаться им в различной степени в зависимости от плотности металла. Если на пути излучения находится трещина, то в этом месте лучи поглощаются меньше, что фиксируется на фотографической пленки.

Качество термообработки поковок определяют проверкой на твердость. Твердость поковок определяют специальными приборами. Широкое применение при испытании на твердость нашли метод по Бринеллю и Роквеллю. Так как поковка изготовлена из алюминиевого сплава АК-6, то твердость у нее будет низкая, по сравнению со стальной поковкой. Соответственно целесообразно выбрать определение твердости по Бриннелю.

4. Маршрутный технологический процесс изготовления кронштейна навески оборудования

5. Альтернативный метод изготовления кронштейна

Изготовление кронштейна из прутка 40ХН2МА механической обработкой:

· Отрезать заготовку с необходимыми размерами;

· Фрезеровать заготовку на станке с ЧПУ по управляющим программам;

· Контроль дефектоскопом;

· Сверлить необходимые отверстия;

· Контроль детали на соответствие чертежу;

· Контроль детали на КИМ;

· Нанести покрытия на деталь.

Заключение

В данном проекте был рассмотрен технологический процесс изготовления кронштейна крепления вентилятора методом горячей штамповки, а так же предложен альтернативный способ изготовления детали, мех. обработкой по управляющим программам на станке с ЧПУ.

Несмотря на наличие недостатков горячей штамповки, заключающихся в высокой трудоемкости изготовления штампов, их ограниченной стойкости, этот способ более выгоден, вследствие использования универсального оборудования, инструментов и меньших затрат материала.

Список использованной литературы

1. Хацинский М.Т. «Горячая штамповка алюминиевых сплавов» Москва, 1964г.

2. Бойцов В.В. «Горячая штамповка» Москва, 1978г.

3. Килов А.С. «Обработка давлением в промышленности».

4. Абибов А.Л, Бирюков Н.М, Бойцов В.В. «Технология самолётостроения» Москва, «Машиностроение», 1970;

5. Технологические материалы ОАО «У-УАЗ».

Размещено на Allbest.ru