Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Технология конструкционных материалов

Введение

Технология конструкционных материалов (ТКМ) -- это наука о металлах и сплавах, которая изучает их состав, характеристики и свойства, а также способы улучшения этих свойств с помощью изменения химического состава, термической обработки и других способов воздействия на структуру металла и сплавов. ТКМ изучает способность материалов в процессе обработке резанием и эксплуатации готовых изделий. С основе ТКМ лежат такие науки как химия и физика [1].

Главная задача технологии конструкционных материалов - это изучение строения и свойств металлов и сплавов, а также связь между ними.

Большой вклад в изучение технологии конструкционных материалов внес русский знаменитый ученый Чернов Дмитрий Константинович. Наблюдая за сталью в процессе нагрева, он установил, что сталь меняет свое строение, которое приводит к изменению свойств и характеристик стали.

1. Литье под низким давлением. Сущность метода. Оборудование. Область применения

Литье под давлением - это процесс, который был изучен и разработан около ста лет назад. Преимущества литья под низким давлением - это способ получения заготовок, не требующих дополнительного снятия слоя металла или минимального припуска под механическую обработки. Достижение малой шероховатости поверхности заготовок. Литье под низким давлением позволяет снизить трудоемкость изготовление деталей и повысить производительность.

-Сущность процесса заключается в том, что в камеру сжатия машины заливают расплавленный металл и далее выталкивают его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется под давлением. При высокой скорости впуска металла, которая обеспечивает высокую кинетическую энергию, поступающего в форму металла происходит заполнение полости.

При литье под давлением Скорость выпуска может быть в пределах от 0,5 до 120 м/с в зависимости от типа отливки и сплава. Различают три способа литья под давлением[2].

-Виды.

- Литье с низкими скоростями впуска (0,5-2,5 м/с) - происходит заполнение формы сплошным ламинарным потоком. Применяют этот способ из алюминиевых сплавов и латуней для изготовления толстостенных отливок.

- Литье со средними скоростями впуска (2-15м/с)-происходит турбулентное движение расплавленного металла. В результате срыва струй захватываются пузырьки воздуха в поток металла, и оттесняют затвердевающим сплавом к середине отливки. Это создает воздушную пористость, которую удалить почти невозможно, но можно уменьшить под действием высокого давления. При этом изготовляют отливки средней сложности.

- Литье с высокими скоростями впуска (более 30 м/с)-происходит заполнение только в режиме турбулентного течения истока расплава, но и со значительным его распылением, результатом которого является еще больший объем захваченного в полость отливки воздуха, для уменьшения воздушной пористости и в этом случае создают высокое давление [до 500МПа(н/мм2)] Этот способ применяют для тонкостенных отливок сложной конфигурации .

Оборудование.

Установки для литья под низким давлением обычно состоят: из гидравлической, пневматической и электрической систем управления , агрегата заливки, механизмов сборки и разборки форм, отделения отливок от формы и стержней. Разработанные многочисленные конструкции универсальных и специализированных установок различаются:

· числом подвижных элементов для сборки и разборки формы,

· размерами рабочей зоны для размещения формы,

· компоновочной схемой, реализующей варианты обслуживания отдельных агрегатов установки,

· типами печей-металлораздатчиков,

· степенью автоматизации вспомогательных операций.

Ha рисунке 1 показана установка литья под низким давлением для получения отливок из алюминиевых сплавов в металлических формах с горизонтальным разъемом. Металлораздатчик установки - герметизированная электропечь сопротивления ванного типа с заливочной горловиной, закрывающейся футерованной крышкой на поролоновой прокладке. На раме печи расположена плита из жаростойкого материала. К нижней стороне этой плиты на болтах подвешен свод печи с нагревателями, а на верхней плоскости закреплена нижняя неподвижная половина формы. Верхняя половина формы крепится в пазах подвижной траверсы. Гидроцилиндр размещен на неподвижной траверсе, предназначенный для перемещения верхней половины формы. Для выталкивания отливки плитой толкателей из верхней половины служат регулируемые по высоте штанги. Отливка из рабочего пространства установки удаляется вспомогательным устройством, состоящим из приемного лотка, перемещаемого рычажным механизмом. При раскрытой форме лоток находится под отливкой, при закрытой - отходит в сторону, сбрасывая отливку на склиз. Металлопровод погружают в расплав таким образом, чтобы его конец не доходил до дна тигля на 40 - 60 мм. Полость в отливке может быть выполнена металлическим, оболочковым или песчаным стержнем[3].

Воздух или инертный газ под давлением до 0,05 МПа через систему регулирования поступает по трубопроводу внутрь камеры установки и давит на зеркало расплава. Вследствие разности давления в камере установки и атмосферного давления расплав поступает в форму снизу через металлопровод со скоростью, регулируемой давлением в камере установки. После окончания заполнения формы давление в системе можно увеличивать до конца затвердевания отливки, после чего автоматически открывается клапан, соединяющий камеру установки с атмосферой. Давление воздуха в камере снижается до атмосферного и незатвердевший расплав из металлопровода сливается в тигель. После охлаждения отливки до заданной температуры форма раскрывается, отливка выталкивается и цикл повторяется.

Литье под низким давлением применяется и самостоятельно, и как дополнение к другим способам литья в качестве эффективного метода автоматического заполнения формы жидким металлом. В последнем случае удобство способа связано с отсутствием необходимости герметизации формы. Его используют для получения отливок в песчаные, металлические и графитовые формы. Самостоятельно способ литья под низким давлением используют чаще для литья в кокили или в кокили с песчаными оболочковыми стержнями, так как процесс сборки кокиля легче автоматизировать.

-Область применения.

Литье под низким давлением наиболее широко применяют для изготовления сложных фасонных и особенно тонкостенных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, простых отливок из медных сплавов и сталей в серийном и массовом производстве.

Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготовляют литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм.

Некоторые отливки имеют сложные криволинейные поверхности и каналы, которые при заданных точности и шероховатости и экономической целесообразности не могут быть выполнены никакими другими способами, кроме как литьем под давлением, например головка блока цилиндров и диск вентилятора компрессора. Эти отливки имеют значительную толщину стенки (до 12 мм), что позволяет использовать направленное затвердевание, при увеличенной толщине питателя, создающего оптимальные гидродинамические и тепловые условия подпрессовки.

Разработанные в отечественной промышленности технология и оборудование литья под давлением позволяют получать отливки, толщина стенки которых в некоторых местах равна 1 мм, например детали фотоаппаратуры. На специально созданной специализированной машине и с применением вакуума, термостатирования формы и других технологических приёмов были получены отливки с толщиной стенки 0,6 мм.

Расширяется область применения литья под давлением магниевых сплавов. Наряду с использованием этих сплавов для корпусных деталей пишущих машинок, приборов, биноклей, фото- и киноаппаратуры, бензопил они успешно применяются в авиационной технике для деталей, несущих определённую нагрузку. Например, фирма Volkswagen (ФРГ) изготавливает из магниевых сплавов диски колёс спортивных автомобилей, а Мелитопольский завод «Автоцветлит» - детали мотора автомобилей. Литьём под давлением можно получать отливки с внешней или внутренней резьбой: барашковые гайки и винты, колпачковые гайки с фигурными головками, штепсельные разъёмы. Литая резьба также имеет более постоянный профиль, который является негативным отпечатком резьбовой вставки пресс-формы, выполняемой с точностью, значительно превосходящей обычную точность обработки на резьбонарезных станках. Качество поверхности литой резьбы выше, чем механически нарезанной, так как рабочие поверхности пресс-формы шлифуют и полируют. Литьём под давлением можно изготавливать отливки со специальной резьбой, которую почти невозможно бой, которую почти невозможно получить другим способом, например прямоугольную или спиральную резьбу треугольного профиля для ниппелей, ввинчиваемых в гибкие шланги.

маркировка шлифовальный круг сварка

2. Продольная прокатка. Продукция прокатного производства. Оборудование

Прокатку производят на металлургических заводах и машиностроительных заводах, при этом получают прокат - готовые изделия или заготовки для последующей обработки ковкой, штамповкой прессованием, волочением или резанием. В прокат перерабатывается около 80% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов.

В зависимости от вида проката его делят на: сортовой, листовой, трубный и специальный.

Сортовой прокат общего назначения сортовой прокат специального назначения и листовой прокат имеют одинаковое сечение по всей длине.

Трубы в зависимости от технологии изготовления делят на бесшовные и сварные. К специальным видам проката относят: цельнокатаные колеса, бандажи, валы, шары, зубчатые колеса, сверла и др.



Рис. Виды профилей сортового проката

При прокатке нагретые или холодные заготовки - слитки, блюмы, слябы пропускают между вращающимися валками прокатных станов. Существуют три основных вида прокатки, продольная (для сортовых и фасонных профилей), поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).

При продольной прокатке (рис.) валки вращаются в разные стороны, деформируя заготовку: толщина её уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Важнейшим технологическим показателем при прокатке является обжатие.

Рис. Схема продольной прокатки

Абсолютное обжатие h=h0-h1; относительное обжатие вычисляют по формуле

Относительное обжатие за один проход зависит от угла захвата и составляет 10 - 60%.

Можно найти, что h = D(1-cos), т.е. абсолютное обжатие увеличивается с увеличением диаметра валков D и угла захвата

Во время деформации заготовка находится под действием двух основных сил: силы трения Т между валком и заготовкой и силы реакции R:

Для увеличения коэффициента трения ?при прокатке производят насечку валков. Угол захвата в насеченных валках 27 - 340, при прокатке сортового материала - 22 - 240, при горячей прокатке листов - 15 - 220, при холодной - 3 - 80.

Для горячей прокатки сталь нагревают до температуры выше линии GSK (диаграмма Fe-C); медь, алюминий и их сплавы также прокатывают в горячем состоянии. Из горячекатаной заготовки (лист толщиной 1,25 мм) холодной прокаткой получают тонкие изделия до 0,1 мм и меньше.

Рис. Калибровка валков для прокатки тавровой балки

Валки для прокатки отливают из закаленного чугуна или выковывают из углеродистой и легированной стали. Их делают гладкими или калиброванными, с канавками (ручьями) по окружности. Первые применяют при прокатке листов, вторые - для сортового и фасонного проката. Профиль, составляемый смежными ручьями двух валков называют калибром (рис.4).

Прокатные станы различают по назначению, количеству валков и схеме их расположения.

По назначению прокатные станы делятся на обжимные, заготовительные, сортовые, листовые и специальные. В начале слиток или прессованную заготовку обрабатывают на обжимном стане, затем на заготовительном и, наконец, на сортовом, листовом или специальном.

По количеству валков и их расположению станы делятся на двух-, трех-, четырех-, многовалковые и универсальные.

Универсальные станы имеют горизонтальные и вертикальные валки и обеспечивают обжатие с четырех сторон.

Существуют также следующие виды станов.

Блюминг является двухвалковым реверсивным станом. На блюминге стальные слитки весом 5 - 15 т прокатываются на блумы (квадратные заготовки) сечением от 150х150 мм до 450х450 мм.

На слябинге слитки весом 7 - 25 т прокатываются на слябы (листовые заготовки) толщиной от 125 до 225 мм и длиной до 5000 мм. Средняя годовая производительность блюминга или слябинга около 1.5 млн. т.

Сортовые станы предназначены для прокатки сортовых и фасонных профилей. В соответствии с размерами проката сортовые станы делят крупносортовые, среднесортовые и мелкосортовые. У сортовых станов в отличие от блюминга не одна, а несколько рабочих клетей с валками.

В цехах холодной прокатки рулоны горячекатаной листовой стали сначала разматывают для травления (обычно серной кислотой), чтобы снять окалину. После холодной прокатки листы отжигают для устранения наклепа, затем дрессируют и разрезают. Дрессировкой называют операцию холодной прокатки с малыми (2-3%) обжатиями для правки и получения гладкой поверхности.

К числу специальных относят станы для прокатки бесшовных труб -трубопрокатные, станы для прокатки железнодорожных колес и бандажей, цепей и др.

Станы для производства сварных труб - трубосварочные станы представляют систему машин для формовки заготовки в трубу и последующей сварки (электродуговой или электроконтактной)[4].

3. Сварка в углекислом газе. Свариваемые материалы. Способы Оборудование

Сущность способа состоит в следующем: голая электродная проволока диаметром 0,5--2 мм подается с постоянной скоростью в зону сварки. Одновременно в зону сварки поступает углекислый газ, который защищает переплавляемый электродный и основной металл от окружающего воздуха. Окислительное действие углекислого газа на расплавленный металл компенсируется повышенным содержанием в электродной проволоке элементов раскислителей (марганца, кремния и др.) [5].

Оборудование. Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа выполняется автоматами и полуавтоматами. Наибольшее распространение в промышленности нашли полуавтоматы. Полуавтомат А-537 показан на рис.



Рис. Схема поста А-537 для полуавтоматической сварки в углекислом газе поволокой диаметром 1,6-2мм: 1-источник сварочного тока; 2- резиновая трубка (шланг) для подвода углекислого газа в горелку; 3-расходомер газа; 4- баллон с жидкой углекислотой; 5-подогреватель газа; 6- предредукторный осушитель; 7-газовый редуктор; 8-шкаф управления; 9-спецпровод с проводами управления; 10-кассета с проволокой; 11-резиновая трубка (шланг) для подвода охлаждающей воды; 12-подающий механизм полуавтомата; 13-газоэлектрическая горелка с принудительным охлаждением водой.

Для сварки в среде углекислого газа применяют следующие источники постоянного тока:

преобразователи ПСО-ЗОО, ПС-500-3, ПС-500, ПСМ-1000, предназначенные для питания сварочной дуги при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом;

сварочные преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500 и ПСУ-500, специально разработанные (с жёсткой вольт-ампер ной характеристикой) для сварки в защитных газах, в том числе в углекислом газе;

генераторы, обычно используемые не для целей сварки, но характеристика которых позволяет использовать их для сварки в среде углекислого газа (зарядные агрегаты АЗД, ЗП и генераторы ГСР);

выпрямители селеновые ВС-200, ВС-400, ВС-600, специально разработанные для автоматической и полуавтоматической сварки и в том числе для сварки в углекислом газе.

Рис. Схема поста А-547Р для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа проволокой диаметром 0,8-1,0 мм; 1 -- газоэлектрическая горелка; 2 -- подающий механизм; 3 кнопка включения; 4 -- щиток для защиты дуги; 5 -- ацетиленовый манометр; 6 -- переходный штуцер для установки ацетиленового манометра; 7 -- редуктор кислородный; 8 -- осушитель газа (на случай работы с неосушенной углекислотой); 9 подогревательгаза; 10 -- баллон с жидкой углекислотой; 11 -- источник сварочного тока (выпрямитель или генератор); 12 -- пульт управления

Для сварки тонкого металла применяют полуавтомат А-547Р, предназначенный для сварки металла толщиной до 3 мм и угловых соединений при катетах шва до 4 мм. Сварку можно выполнить во всех пространственных положениях электродной проволокой диаметром 0,8--1,0 мм постоянным током обратной полярности. Общий вид полуавтомата А-547Р показан на рис.

Институтом электросварки имени Е. О. Патона и ЦНИИТМАШем к полуавтоматическим постам газоэлектрической сварки спроектированы рукава для одновременной подачи тока 500--600 А и охлаждающей воды и рукава обычного исполнения (без принудительного охлаждения) для силы тока до 300 А. Газоэлектрические горелки для автоматической и полуавтоматической сварки в среде углекислого газа показаны на рис. 3 и 4.

Автоматическую сварку в углекислом газе можно выполнять специальными автоматами, а также сварочными тракторами ТС-17М, АДС-1000-2 после комплектования их специальными приставками (конструкции приставок разработаны в Институте электросварки и в ЦНИИТ- МАШе).

Рис. Газоэлектрические горелки: а-с гибким шлангом КШПЭ-1х75; 3х1,5 мм2; б- с направляющим концом НК-4,7 мм и отдельным сварочным кабелем ПРГН-70 для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа проволокой диаметром 1,5-2 мм применительно к падающим механизмам ПШ-5, ПШ-54; 1 -- наконечние; 2 -- сопло; 3,6 -- гайка; 4 -- патрубок; 5 -втулка изоляционная;7 -- переходная трубка; 8 -- мундштук; 9 -- соединительная муфта; 10 -- соединительный корпус; 11, 13 -- изоляционная трубка; 12 -- токоподвод; 14 -- соединительная муфта большая; 15 -- сединительный конус большой

Горелки для полуавтоматической и автоматической сварки разделяют на горелки для сварки на малых силах тока (250--300 А) без водяного охлаждения и горелки для сварки на больших силах тока.

Рис. Газоэлектрическая горелка для авоматической сварки в среде углекислого газа с принудительным водяным охлаждением: 1 -- вставка стальная сменная; 2 -- втулка бронзовая; 3 -- трубка токоподводящая; 4 -- втулка изоляционная; 5 -- гайка накидная; 6 -- корпус горелки; 7 -- мундштук токоподводящий; 8 -- сопло; 9 -- трубка для подвода защитного газа; 10 -- трубка для подвода охлаждающей воды в горелку; 11 -- гайка специальная

Материалы. Углекислый газ или углекислота (С02) -- бесцветный газ с едва ощутимым запахом; при растворении в воде придает ей слабый кисловатый вкус. При 0° С и давлении 760 мм рт. ст. плотность 1,97686 г/л, плотность по отношению к воздуху 1,524. Жидкую углекислоту транспортируют в стальных баллонах или специальных контейнерах. Обычно в стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг углекислоты, образующей при испарении 12,725 м3 газа. Для сварки используют сварочную углекислоту 1 и 2-го сорта и в силу необходимости (с условием осушения) пищевую углекислоту по ГОСТ 8050-64.

Электродная проволока для сварки в среде защитных газов плавящимся электродом обеспечивает необходимый состав металла шва только при повышенном содержании в ней. элементов раскислителей. Для получения качественных швов при сварке в углекислом газе углеродистых и некоторых низколегированных и легированных сталей применяют проволоку, регламентированную по ГОСТ 2246--70. Сварочную проволоку непосредственно перед использованием тщательно очищают до металлического блеска.

4. Обработка на шлифовальных станках. Характеристика и маркировка шлифовальных кругов. Выбор шлифовальных кругов. Классификация шлифовальных станков

Шлифование - один из прогрессивных методов обработки металлов резанием. При шлифовании припуск на обработку срезают абразивными инструментами - шлифовальными кругами. Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого числа абразивных зерен, скрепленных между собой связкой. Между зернами круга и связкой расположены поры. Материалы высокой твердости, из которых образованы зерна шлифовального круга, называют абразивными.

Шлифование состоит в том, что шлифовальный круг, вращаясь вокруг своей оси, снимает тонкий слой металла (стружку) вершинами абразивных зерен, расположенных на режущих поверхностях шлифовального круга (периферия круга).

Число абразивных зерен, расположенных на периферии круга, очень велико; у кругов средних размеров оно достигает десятков и сотен тысяч штук. Таким образом, при шлифовании стружка снимается огромным числом беспорядочно расположенных режущих зерен неправильной формы, что приводит к очень сильному измельчению стружки и большому расходу энергии.

Режущая поверхность шлифовального круга состоит из множества абразивных зерен, расположенных на его поверхности на некотором расстоянии друг от друга и выступающих на различную высоту. Этим объясняется то, что не все абразивные зерна работают одинаково.

Абразивное зерно, вращаясь с очень большой скоростью (90 м/с и более), срезает металл с поверхности заготовки, следовательно шлифование необходимо рассматривать как сверхскоростное резание (царапанье) поверхностных слоев заготовки большим числом мельчайших шлифующих зерен (резцов), соединенных в круге с помощью связки. Полученная таким образом шлифованная поверхность представляет собой совокупность шлифовочных рисок, оставляемых вершинами абразивных зерен круга. Образование каждой шлифовочной риски происходит в результате последовательного внедрения режущей кромки зерна в обрабатываемую поверхнос ть.

Детали современных машин представляют собой сочетание плоских и круговых цилиндрических, конических наружных и внутренних поверхностей. Другие поверхности встречаются редко. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис.



Рис. Основные схемы шлифования: а - плоское; б - круглое; в - внутреннее

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания Vк (в м/с) является вращение круга.

При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки является продольной подачей Sпр (в м/мин). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемешаться с поперечной подачей Sп (в мм/дв. ход). Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически производится и подача Sв (в мм) на глубину резания, которая осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шлифовании продольная подача происходит за счет возвратно-поступательного движения заготовки. Подача Sпр (в мм/об) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей Sкр(в м/мин)

Sкр = ? · Dзаг · nзаг/1000

где nзаг - частота вращения заготовки, об/мин;

Dзаг - диаметр заготовки, мм.

Подачу Sп (в мм/дв.ход, мм/ход) на глубину резания для приведенной схемы обработки производят при крайних положениях заготовки.

Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании (рис. 1. в).

Некоторые трудности вызывает шлифование отверстий малого диаметра. Для обеспечения необходимой скорости резания шлифовальный круг имеет частоту вращения, доходящую до десятков и сотен тысяч в минуту. Шлифование на более низких скоростях не обеспечивает необходимого качества обработки и снижает стойкость кругов.

Характеристика и маркировка шлифовальных кругов

Шлифовальные круги характеризуются геометрической формой (типом), видом абразивного материала, его зернистостью, типом связки, твердостью.

Для производства зёрен шлифовальных кругов используют:

-- традиционные абразивы - электрокорунд и карбид кремния;

-- сверхтвёрдые материалы - алмаз и кубический нитрид бора (эльбор).

Твёрдость круга характеризует способность связки удерживать абразивные зёрна от вырывания их с рабочей поверхности круга в процессе шлифования под действием силы резания. По степени твёрдости различают круги: мягкие (М1, М2, М3); среднемягкие (СМ1, СМ2); средние (С1, С2); среднетвёрдые (СТ1, СТ2, СТ3); твёрдые (Т1, Т2); весьма твёрдые (ВТ1, ВТ2) и чрезвычайно твёрдые (ЧТ1, ЧТ2) [8].

Полная маркировка шлифовальных кругов содержит:



Выбор шлифовальных кругов.

При выборе шлифовального круга такие характеристики как степень твердости или структура могут оказаться более значимыми, чем вид абразива.

Твёрдость круга выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала, припуска на обработку и жёсткости шпиндельного узла станка. При назначении твёрдости учитывают следующее основное правило: чем твёрже обрабатываемый материал, тем мягче должен быть круг. Это правило не распространяется на весьма мягкие и вязкие материалы и сплавы (алюминий, медь, свинец, латунь и др.). Их лучше обрабатывать мягкими кругами (М1, М2, М3). Рекомендации по выбору твёрдости круга для основных видов шлифовальных работ приведены в таблице 1.

Обобщённые рекомендации по выбору твёрдости круга Таблица 1

Вид шлифования	Твёрдость круга
Круглое наружное: врезанием	С1…СТ1
с продольной подачей	СМ2…СТ1
Внутреннее	С1…СТ1
Плоское периферией круга	М3…СМ2 М2…М3
Зубошлифование: модуль менее 3 мм модуль более 3 мм	М3…СМ2 М2…М3
Резьбошлифование: шаг резьбы: от 0,5 до 1,0 мм свыше 1,0 до 1,5 мм свыше 1,5 до 2,0 мм более 3 мм	СТ1…СТ3 С2…СТ1 СМ2…С2 СМ1…СМ2
Заточка инструмента: из твёрдого сплава: черновая обработка чистовая обработка	М2…СМ1 СМ1…СМ2
из быстрорежущей стали: черновая обработка чистовая обработка	М3…СМ1 СМ1…СМ2

Материал абразивных зёрен выбирают в зависимости от марки, свойств обрабатываемого материала и от вида операции шлифования: черновая, чистовая или отделочная.

Выбор зернистости круга осуществляют с учётом толщины снимаемого припуска и требуемой шероховатости. Учитывают также вид используемой связки. Круги зернистостью 63 и более применяют при обдирочном шлифовании и отрезке, при этом особые требования к шероховатости обработанной поверхности не задаются.

В таблице 2 приведены данные о взаимосвязи зернистости кругов и шероховатости шлифованных поверхностей деталей, изготовленных из закалённых сталей и обработанных кругами с керамической связкой.

Таблица 2

Зернистость круга	Параметр шероховатости, Ra, мкм
50; 40	2,5-1,25
32; 25	0,80-0,50
20; 16	0,40-0,30
12; 10	0,30-0,16
6…М28	0,12-0,10
М28…М14	0,10-0,08

Для прецизионного шлифования с получением шероховатости Ra менее 0,12 мкм применяют круги из микропорошков зернистостью М28...М14. При использовании кругов на органической связке зернистость круга увеличивают на один номер. При шлифовании незакалённых сталей и цветных сплавов следует использовать круги на один -- два номера зернистости меньше.

Выпускаются следующие типы шлифовальных кругов (в скобках даны обозначения по старому ГОСТ 2424-75):

· 1 (ПП) - прямого профиля;

· 2 (К) - кольцевой;

· 3 (3П) - конический;

· 4 (2П) - двухсторонний конический;

· 5 (ПВ) - с односторонней выточкой;

· 6 (ЧЦ) - чашечный цилиндрический;

· 7 (ПВД) - с двумя выточками;

· 9 - с двусторонней выточкой;

· 10 (ПВДС) - с двусторонней выточкой и ступицей;

· 11 (ЧК) - чашечный конический;

· 12 (Т) - тарельчатый;

· 13 - тарельчатый;

· 14 (1Т) - тарельчатый;

· 20 - с односторонней конической выточкой;

· 21 - с двусторонней конической выточкой;

· 22 - с конической выточкой с одной стороны и цилиндрической с другой;

· 23 (ПВК) - с конической и цилиндрической выточками с одной стороны;

· 24 - с конической и цилиндрической выточками с одной стороны и цилиндрической выточкой с другой;

· 25 - с конической и цилиндрической выточками с одной стороны и конической с другой;

· 26 (ПВДК) - с конической и цили нд риче ской выточками с обеих сторон;

· 27 - с утопленным центром и упрочняющими элементами;

· 28 - с утопленным центром;

· 35 - прямого профиля, работающий торцом;

· 36 (ПН) - с запрессованными крепежными элементами;

· 37 - кольцевой с запрессованными крепежными элементами;

· 38 - с односторонней ступицей;

· 39 - с двусторонней ступицей.

Некоторые типы шлифовальных кругов

Все типы описаны в ГОСТе 2424-83.

Кроме формы профиля, круги характеризуются размером DхТхН, где D - наружный диаметр, Т - высота, Н - диаметр отверстия.

Тип и размеры круга выбираются, исходя из вида и конфигурации шлифуемых поверхностей, а также характеристики используемого оборудования или инструмента.

Выбор диаметра круга обычно зависит от числа оборотов шпинделя на выбранном станке и от возможности обеспечить окружную скорость оптимальной величины. Удельный износ будет наименьшим при наибольшем размере круга по диаметру. На рабочей поверхности кругов с меньшими размерами расположено меньшее количество зерен, каждому зерну приходится снимать большее количество материала, и поэтому они быстрее изнашиваются. При работе кругами небольших диаметров часто наблюдается неравномерный износ.

Классификация шлифовальных станков

По классификатору ЭНИМС предусмотренно разделение всех металлорежущих станков на 9 групп. Группы делят на типы, а типы по размерам станков или обрабатываемых заготовок.

Группа станков с абразивным инструментом обозначена цифрой 3 (первая цифра в обозначении модели). Вторая цифра указывает тип станка:

1 - круглошлифовальные станки (3161);

2 - внутришлифовальные станки (3228);

3 - обдирочношлифовальные станки (332);

4 - специализированные шлифовальные станки, например, шлицешлифовальные (3451);

5 - не предусмотренно;

6 - заточные (364);

7 - плоскошлифовальные с прямоугольным (371) или круглым (3756) столом;

8 - притирочные и полировальные станки (3816);

9 - разные станки, работающие с применением абразивного инструмента (395).

Когда необходимо указать, что рассматриваемая конструкция станка усовершенствована, то есть принадлежит к новому поколению станков, то в условное обозначение вводят букву А (3А64).

Металлорежущие станки, в том числе станки шлифовальной группы, делят на универсальные, специализированные и специальные.

Отечественная станкостроительная промышленность изготовляет металлорежущие станки пяти классов точности; Н - нормальной, П - повышенной, В - высокой, А - особо высокой, С - особо точной [7].

5. Электрохимическая обработка. Сущность метода. Виды. Оборудование. Выполняемые работы

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металлов при электролизе.

При прохождении электрического тока через электролит на поверхности заготовки происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение.

Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.

Производительность этого способа зависит от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого материала и плотности тока.

Различают следующие методы электрохимической обработки:

- поверхностная электрохимическая обработка (электрохимическое полирование);

- электрохимическая размерная обработка (электрохимическое объёмное копирование, прошивание, калибрование и т.д.);

- электрохимическая комбинированная с другими технологическими методами обработка (анодно-механическая, электрохимическое шлифование, электрохимическая доводка, электрохимическая ультразвуковая, электрохимическое хонингование и др.);

- электрохимическое удаление заусенцев;

- электрохимическое маркирование.

По характеру воздействия на материал заготовки различают многоэлектродную, непрерывную, импульсную и циклическую электрохимическую обработку.

Электрохимическое полирование.

Электрохимическое полирование осуществляется в ванне, заполненной электролитом (растворы кислот и щелочей). Обрабатываемую заготовку подключают к катоду. Катодом служит металлическая пластинка из свинца, меди, стали (иногда электролит подогревают).

Рис. Схема электрохимического полирования: 1 - ванна; 2 - обрабатываемаязаготовка; 3 - пластина-электрод; 4 - электролит; 5 - микровыступ;6 - продукты анодного растворения

При подаче напряжения начинается процесс растворения металла заготовки (в основном на выступах микронеровностей). В результате избирательного растворения, микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск.

Улучшаются электрофизические характеристики деталей: уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой не деформируется, исключаются упрочнения и термические изменения структуры, повышается коррозионная стойкость. Этим методом получают поверхности под гальванические покрытия, доводят рабочие поверхности режущего инструмента, изготовляют тонкие ленты и фольгу, очищают и декоративно отделывают детали.

Электрохимическая размерная обработка

Электрохимическая размерная обработка выполняется в струе электролита, прокачиваемого под давлением через межэлектродный промежуток.

Электролит растворяет образующиеся на поверхности заготовки - анода соли и удаляет их из зоны обработки. Высокая производительность процесса заключается в том, что одновременно обрабатывается вся поверхность заготовки.

частки, не требующие обработки, изолируют. Инструменту придают форму, обратную форме обрабатываемой поверхности. Формообразование происходит по методу копирования (рис.).

Рис. Схема электрохимической размерной обработки: 1 - инструмент катод; 2 - заготовка - анод

Точность обработки повышается при уменьшении рабочего зазора. Для его контроля используют высокочувствительные элементы, которые встраивают в следящую систему.

Этот способ рекомендуют для обработки заготовок из высокопрочных сталей, карбидных и труднообрабатываемых материалов. Также можно обрабатывать тонкостенные детали с высокой точностью и качеством обработанной поверхности (отсутствует давление инструмента на заготовку).

Станки для электрохимического полирования представляют собой ванну с электролитом и источник постоянного тока. В ванну помещают заготовку и электрод-катод, изготовленный из свинца, меди, стали и т.д. Растворение материала заготовки происходит в основном на выступах микронеровностей. Это объясняется двумя факторами. Во-первых на микровыступах имеет место наибольшая плотность тока. А во-вторых, впадины между микровыступами в процессе обработки заполняются шламом, который имеет пониженную проводимость. Таким образом, имеет место избирательный процесс растворения микровыступов поверхности заготовки, в результате чего шероховатость поверхности уменьшается, поверхность приобретает металлический блеск.

Данный метод применяют для чистовой обработки рабочей поверхности инструмента, подготовки поверхности под гальванические покрытия, для декоративных отделки тонких лент и фольги и т.д.

При размерной обработке инструменту придаётся форма и размеры, обратные обрабатываемой поверхности. Струя электролита непрерывно подаётся в межэлектродный промежуток, растворяет материал на поверхности заготовки и удаляет продукты анодного растворения из зоны обработки.

Важным обстоятельством при размерной электрохимической обработке является практически полное отсутствие износа инструмента и высокая производительность за счёт одновременной обработки всей поверхности.

Станки электрохимической размерной обработки бывают универсальными и специальными.

К универсальным электрохимическим станкам, которые выпускаются серийно, относятся копировально-прошивочные станки, На них реализуется метод размерной обработки, и на них можно обрабатывать широкую номенклатуру деталей прямым копированием. Для этого инструменту придаются форма и размеры, соответствующие обратной форме и размерам обрабатываемой поверхности (с учётом межэлектродного промежутка). Формообразующим движение на этих станках является перемещение по координате Z. Дополнительные перемещения по координатам X и Y служат в качестве установочных.

С их помощью заготовка и инструмент устанавливаются в нужное взаимное положение перед началом обработки. Станки этого типа широко применятся в инструментальной промышленности для производства штампов, пуансонов и других формообразующих деталей из высокопрочных и высокотвёрдых материалов. Основные размерные параметры универсальных электрохимических копировально-прошивочных станков, в том числе и с ЧПУ, регламентирует ГОСТ 24772-81. К таким параметрам относятся: ширина рабочей поверхности стола В, длина рабочей поверхности стола L и наибольшее расстояние от торца инструментальной головки до рабочей поверхности стола Н. Указанный стандарт устанавливает следующий размерный ряд универсальных копировально-прошивочных станков (В х L x H): 125х200х125; 200х320х250; 400х630х450; 800х1250х800 мм. Им должны соответствовать токи источников питания (не более) 630 А, 2000 А, 6300 А и 20000 А.

Примером специального станка для размерной обработки служит электрохимический станок для обработки лопаток турбореактивных двигателей, который широко применяют в авиационной промышленности. Специальные станки изготавливаются по техническому заданию, согласованному с заказчиком.

Станки, в которых воздействие на заготовку осуществляется комбинацией электрохимического метода обработки с другими технологическими методами, сохраняют основные черты серийно выпускаемых станков: шлифовальных, хонинговальных и т.д.

Список используемой литературы

1. Дальский А.Н., Арутюнова И.А., Технология конструкционных материалов, Учебник. - М.: Машиностроение 1985. - 450 с.

2. «Литьё под давлением» М.Г. Беккер, М.Л. Заславский, Ю.Ф. Игнатенко, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1998

3. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. -- М.: «Мир», ООО «Издательство ACT», 2003.-- 528с.

4. Бахтинов В.Б. Технология прокатного производства. - М.:Металлургия, 1983.

5. Копытов Г. Т. Сварка в среде углекислого газа. В кн.: Производство крупных машин. М., «Машиностроение», 1967, с. 113 -- 132.

6. «Литьё под давлением» М.Г. Беккер, М.Л. Заславский, Ю.Ф. Игнатенко, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1998

7. Лоскутов В.В. Шлифовальные станки 1988 (М. Машиностроение 1988).

8. Лоскутов В.В. Шлифование металлов Учебник 1985 (М. Машиностроение 1985).

Размещено на Allbest.ur