Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Разработка сквозной технологии производства пружин

Разработка сквозной технологии производства пружин

Выбор материала и разработка технологии для изготовления пружин. Особенности добычи и подготовки железных руд, производства чугуна, стали и прута. Слесарно-механическая обработка прутков: навивка спиралью, закалка и нанесение защитного покрытия.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.01.2012
Размер файла 3,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

4.2.1 Производство стали в кислородных конвертерах

Конвертор имеет грушевидную форму с концентрической горловиной. Это обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих материалов. Кожух конвертера выполняют сварным из стальных листов толщиной от 20 до 100 мм. К центральной части корпуса конвертера крепят цапфы, соединяющиеся с устройством для наклона. Механизм поворота конвертера состоит из системы передач, связывающих цапфы с приводом. Конвертер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360° со скоростью от 0,01 до 2 об/мин. (Рисунок 5.1).

Рисунок 5.1. Конвертор с двухсторонним приводом механизма поворота.

В шлемной части конвертера имеется летка для выпуска стали. Выпуск стали через летку позволяет исключить попадание шлака в металл. Летка закрывается огнеупорной глиной, замешанной на воде

Футеровка конвертера. На рисунке 5.2. представлена конструкция трехслойной футеровки конвертера. Футеровка состоит из арматурного слоя 3, прилегающего к кожуху, промежуточного 2 и рабочего слоя 1, обращенного внутрь конвертера. Арматурный слой выполняется из обожженного магнезитового кирпича.

Рисунок 5.2. Футеровка кислородного конвертера.

Промежуточный слой, защищающий основной арматурный слой, выполняется из набивной смолодоломитовой массы. Рабочий слой выполняют из доломитомагнезитового кирпича. Футеровку выполняют из необожжённых кирпичей.

Кислород поступает в конвертер по водоохлаждаемой фурме, изготовленной из трёх цельнотянутых труб, концентрически входящих одна в другую.

Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса состоят из металлической части (чугун и металлический лом) и неметаллической (известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, охладители - железная руда, окалина и т.д.) и добавок (легирующих и раскислителей). Кроме указанных материалов иногда применяют агломерат, окатыши, рудоизвестковые брикеты, марганцевую руду. Доля чугуна в металлической части шихты колеблется от 70 до 100 %. Известь применяют для формирования жидкоподвижного шлака. Боксит и плавиковый шпат используют в качестве разжижителей шлака.

Процесс производства стали в кислородном конвертере состоит из следующих основных периодов (рисунок 5.4):

· загрузки металлолома (скраб или железный лом, заливки чугуна,

· продувки кислородом;

· загрузки флюса - шлакоорбразующих смесей (известь, железная руда, окалина),

· слива стали и шлака.

Рисунок 5.3. Технологическая схема производства стали в кислородном конверторе.

Загрузка конвертера начинается с завалки стального лома. Лом загружают в наклоненный конвертер через горловину при помощи завалочных машин лоткового типа. Затем с помощью заливочных кранов заливают жидкий чугун, конвертер устанавливают в вертикальное положение, вводят фурму и включают подачу кислорода с чистотой не менее 99,5% 02. Одновременно с началом продувки загружают первую порцию шлакообразующих и железной руды (40--60% от общего количества). Остальную часть сыпучих материалов подают в конвертер в процессе продувки одной или несколькими порциями, чаще всего через 5--7 мин после начала продувки.

Важным моментом в технологии кислородно-конвертерного процесса является шлакообразование. Шлакообразование в значительной мере определяет ход удаления фосфора, серы и других примесей, влияет на качество выплавляемой стали, выход годного и стойкость футеровки. Основная цель этой стадии плавки заключается в быстром формировании шлака с необходимыми свойствами (основностью, жидкоподвижностью и т. д.). Сложность выполнения этой задачи связана с высокой скоростью процесса (длительность продувки 14--24 мин). Формирование шлака необходимой основности и с заданными свойствами зависит от скорости растворения извести в шлаке. На скорость растворения извести в шлаке влияют такие факторы, как состав шлака, его окисленность, условия смачивания шлаком поверхности извести, перемешивание ванны, температурный режим, состав чугуна и т. д. Окисление всех примесей чугуна начинается с самого начала продувки. При этом наиболее интенсивно в начале продувки окисляется кремний и марганец. Это объясняется высоким сродством этих элементов к кислороду при сравнительно низких температурах (1450-- 1500°С и менее).

Окисление углерода в кислородно-конвертерном процессе имеет важное значение, так как влияет на температурный режим плавки, процесс шлакообразования и рафинирование металла от фосфора, серы, газов и неметаллических включений.

Характерной особенностью кислородно-конвертерного производства является неравномерность окисления углерода как по объему ванны, так и в течение продувки.

С первых минут продувки одновременно с окислением углерода начинается процесс дефосфорации -- удаление фосфора. Наиболее интенсивное удаление фосфора происходит в первой половине продувки при сравнительно низкой температуре металла, высоком содержании в шлаке (FeO); основность шлака и его количество быстро увеличивается. Кислородно-конвертерный процесс позволяет получить <0,02% Р в готовой стали. По достижении заданного содержания углерода дутьё отключают, фурму поднимают, конвертер наклоняют и металл через летку выливают в ковш. Полученный металл содержит повышенное содержание кислорода, поэтому заключительной операцией плавки является раскисление металла, которое проводят в сталеразливочном ковше. Одновременно со сливом стали по специальному поворотному желобу в ковш подают раскислители и легирующие добавки. Шлак сливают через горловину в шлаковый ковш. Управление конвертерным процессом осуществляется с помощью компьютеров.

Получаем сталь с определенным составом, соответствующим требованиям:

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

V

Cu

0.56 - 0.64

1,4 - 1.8

0.4 - 0.7

до 0.25

до 0.025

до 0.025

0.9 - 1.2

0.1 - 0.2

до 0.2

4.3 Разливка стали

Непрерывная разливка стали - процесс получения из жидкой стали слитков-заготовок для дальнейшей обработки металла давлением, формируемых непрерывно по мере поступления жидкого металла.

Готовая сталь после окончания процесса плавки выпускается в разливочный ковш и разливается при помощи крана. Из конвертора сталь с заданным составом выпускается в ковш путем наклона. Ковши для разливки стали чаще всего делаются стопорными. Сталь из таких ковшей разливается через отверстие в особом огнеупорном стакане 4. (рис. 4.4), вставленном в днище. Выпуск стали приостанавливается стопором 5, который представляет собой стальной стержень, защищенный от действия металла и шлака огнеупорными трубками с укрепленной снизу специальной пробкой 7, закрывающей отверстие в стакане. Пробки и стаканы изготовляются из шамота, графита и магнезита. Стопор с помощью вилки соединен с рычажным механизмом 4, служащим для поднятия и опускания его при открытии и закрытии отверстия во время разливки. Кожух 3 ковша изготовляется из листовой стали. По окружности он опоясывается стальным кольцом с цапфами 6, служащими для захвата крюками мостового разливочного крана. Футеруют ковш шамотным кирпичом. Футеровка 2 ковшей делается тщательно, с незначительной толщиной швов во избежание разрушения металлом. Стойкость футеровки составляет 25--50 плавок. Перед наполнением жидким металлом ковши сушат и нагревают до 700--800° С.

Изложницы, в которые заливается сталь, отливаются главным образом из чугуна и редко из стали. Размеры изложниц зависят от веса заливаемого слитка, который достигает от 100 кг до 100 т и более.

Стойкость чугунных изложниц 60--100 плавок.

Рисунок 5.4. Схема устройства стопорного разливочного ковша для разливки стали.

Существует три основных способа разливки стали: сверху, сифонный и непрерывный.

Наиболее прогрессивным способом является непрерывная разливка стали, который мы и выбираем основным для разливки стали в заготовки-слитки.

Металл из ковша 1 (рис. 4.5) заливается непрерывной струей в промежуточное устройство 2, а из него поступает в охлаждаемые водой кристаллизаторы 3, в которые предварительно закладываются стальные заготовки, образующие дно. При соприкосновении жидкого металла с этими заготовками (затравками) и стенками кристаллизаторов начинается быстрое затвердевание его, еще более усиливающееся при проходе через зону 4 вторичного охлаждения. Затвердевшая заготовка вытягивается роликами 5, действующими от специального механизма к тележкам газорезок 6, разрезается на куски, а затем по конвейеру поступает в прокатный цех. Применение способа непрерывной разливки стали позволяет сократить отходы металла с 15--20% при обычной разливке до 3--5%, т. е. в 5 раз.

Рисунок 5.5. Схема непрерывной разливки стали

Полученные слитки из стали заданного состава и определенного размера и массы отправляются в цех горячей прокатки.

5. ЭТАП ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНОГО ПРУТКА

5.1 Горячая прокатка

Полученные после разливки стали заготовки-слитки необходимых размеров отправляются в цех горячий прокатки, которая позволяет изменить размеры слитка ближе к требуемой форме, и способствует повышению механических свойств стали.

Прокатке подвергаются 80% всех выплавляемых металлов.

После прокатки необходимо получить заготовку в форме прутка (рисунок 5.1.) с размерами, близкими к требуемым размерам детали. В связи с этим выбираем определенное расстояние между прокатными валками прокатного стана, температуру и термическую обработку.

Рисунок 6.1. Стальной пруток.

Такой вид сырьевого металлопроката, как круг металлический представляет собой длинный стержень, имеющий круглое сечение. Обычно с металлургического комбината выходят стальные круги, имеющие длину 5-6 метров, сечением от 1.8 (пруток стальной), до 270 мм. Круг стальной благодаря форме своего сечения может легко обрабатываться на токарных станках, без необходимости предварительного формирования круглого сечения. Сортамент этого вида металлопроката чрезвычайно разнообразен. При производстве круга стального могут использоваться любые виды как углеродистой, так и легированной стали, которые позволяют осуществлять прокатку. Кроме сорта используемой стали, в зависимости от способа прокатки сталь круглая разделяется на горячекатаную, калиброванную и кованную.

Горячая прокатка позволяет осуществить гомогенизацию круга стального, и повысить его ударную вязкость.

Горячую прокатку производим при температуре 1760 до750оС (для повышения пластичности и понижения прочности) с последующим охлаждением.

Пластическое деформирование металлов основано на двух основных параметрах: предел упругости и предел временного сопротивления на разрыв.

Вид проката - периодический, сечение - круглое, форма - пруток.

Предварительно нагретая заготовка в печи поступает на стан, где и осуществляется ее прокатка.

Прокатный стан представляет собой установку типа токарного станка, на направляющих станины которой перемещается тянущая тележка с захватом для заготовки. Приводные прокатные валки смонтированы так, что могут изменять свое положение, образуя просвет определенных размеров; число валков -- три.

Таким образом, по мере изменения образующегося просвета между валками и протягивания заготовки получается готовый профиль переменного сечения.

Следует отметить, что получение профилей переменного сечения по данной технологической схеме не является сложным. Большим преимуществом является в известной мере независимость процесса прокатки и размеров заготовки от конечного профиля; переходы с одного профилеразмера на другой не требуют остановок стана для перевалок или смены калибра. Сам процесс прокатки на стане может быть непрерывным во времени, если стан обеспечивается необходимой заготовкой.

Рисунок 6.2. Схема прокатки на трехвалковом стане.

Прокатка осуществляется дисковыми или коническими валками, расположенными под углом 120о друг к другу. Валки могут быть установлены с некоторым перекосом. Способ заключается в том, что три приводных валка 1 вращают заготовку 2, которая принудительно перемещается в осевом направлении со значительным натяжением. Гидравлическое устройство перемещает зажимной патрон 3 вместе с металлом в направлении рабочего хода. Во время прокатки валки сближаются и разводятся на требуемый размер гидравлической следящей системой в соответствии с заданным профилем копировальной линейки или системой ЧПУ по заранее заданной программе. Переход от одного профиля к другому осуществляется без замены валков, только за счет смены копира или программы.

Далее раскат разрезается на мерные, согласно раскрою, длины и подвергаться обработке на последующих технологических операциях.

После этого следует термическая обработка заготовки - нормализация при температуре 880оС с последующим охлаждением на воздухе.

При нормализации происходит перекристаллизация стали, устраняющая крупнозернистую структуру.

5.2 Очистка от окалины

Удаление окалины производят механическим, химическим и электрохимическим способами, а также комбинациями этих способов.

При механической очистке поверхности от окалины пруток подвергают периодическим перегибам в разных плоскостях между роликами, после чего металл поступает на завершающую очистку стальными щетками. Такой способ экономически целесообразен, пригоден для очистки поверхности главным образом из углеродистой стали, окалина которой при перегибах сравнительно легко разрушается и опадает. Из механических способов, обеспечивающих достаточно успешную очистку поверхности металла, находит применение дробеструйная обработка. Под действием ударов дроби окалина на поверхности обрабатываемого изделия разрыхляется и удаляется. Этот способ очистки поверхности металла от окалины во многих случаях не требует дополнительного травления и наиболее часто применяется в калибровочных цехах.

Химические способы удаления окалины получили широкое распространение благодаря своей надежности, хотя они менее экономичны по сравнению с механическими способами. Травление углеродистых и ряда легированных сталей производят в серной или соляной кислотах. Высоколегированные стали (кислотоупорные, нержавеющие и др.) травят в смесях кислот (серная и соляная, серная и азотная и др.). Травление металла в кислотах для очистки от окалины обычно производят с добавлением в ванну присадок (ингибиторов травления), которые значительно уменьшают скорость растворения основного металла, но не влияют на скорость растворения окалины, что предотвращает перетравливание. Кроме того, присадки снижают диффузию водорода (Н2) в металл, уменьшают загазованность травильных отделений, улучшают условия труда.

Все операции по подготовке поверхности металла выполняют в специальном изолированном помещении. Для травления и обработки поверхности прутков существуют травильные машины периодического и непрерывного действия. Обработка в машинах непрерывного действия обеспечивает быстрое и равномерное травление изделий любых сечений. Этот способ является наиболее прогрессивным, так как в непрерывном процессе можно сочетать термическую обработку, удаление окалины и нанесение подсмазочного слоя. Такая поточная обработка обеспечивает полную автоматизацию процесса, повышает качество металла, снижает трудоемкость операций.

Рисунок 6.3. Схема непрерывного травильного агрегата башенного типа:

1 - разматыватель, 2 - правильная машина, 3 - гильотинные ножницы, 4 - сварочная машина с гратоснимателем, 5 - тянущие ролики, 6 - петлевое устройство, 7 - шахта травления, 8 - ванна промывки и нейтрализации, 9 - сушильное устройство, 10 - петлевая яма, 11 - моталка.

Скорость движения полосы через травильные ванны равна 3--5 м/с; скорость полосы на головном и хвостовом участках линий должна быть больше указанной, так как здесь необходимы периодические остановки для сварки концов двух полос, вырезки мест сшивки и разрезки полосы.

До последнего времени для травления углеродистой листовой стали раствор соляной кислоты применяли редко. Это объяснялось меньшим расходом серной кислоты и лучшей ее способностью удалять окалину. Кроме того, серную кислоту производят высокой концентрации (94--96 %); транспортировать ее можно в цистернах, а хранить в железных емкостях.

Большое распространение получило травление в растворе соляной кислоты в агрегатах горизонтального и вертикального типов (рис. 5.3).

При непрерывном травлении в агрегате башенного типа полоса проходит через закрытую башню, состоящую из нескольких секций, связанных одна с другой и хорошо изолированных от атмосферы. При движении полосы по этим секциям ее обрызгивают с обеих сторон соляной кислотой, которая с большой скоростью непрерывно течет по полосе и взаимодействует с окалиной. Хорошо изолированная закрытая башня позволяет работать с повышенной температурой травильного раствора и высокой концентрацией кислоты, что сокращает продолжительность травления.

Вертикальное строение башни позволяет использовать петлю непосредственно в башне вместо отдельной петлевой ямы. Механическое оборудование для транспортировки полосы при входе в агрегат и выходе из него соответствует оборудованию горизонтального непрерывного травильного агрегата.

Непосредственно после травления металл тщательно промывают для удаления остатков раствора кислоты, солей железа, шлама, травильной присадки, грязи. Промывку производят немедленно после травления, так как задержка ведет к высыханию травильной жидкости и выделению трудно растворимых солей железа. Обычно промывку ведут сначала в горячей воде, что обеспечивает интенсивное растворение солей, а затем для лучшего удаления шлама -- в струе холодной воды из шланга под давлением около 0,7 МПа.

После удаления окалины наносят подсмазочный слой, который должен хорошо удерживать смазку при волочении и способствовать предохранению налипания металла на рабочую поверхность волоки.

После травления, промывки, нанесения подсмазочного слоя металл сушат в специальных камерах при циркуляции воздуха температурой 300-350°С. Сушка удаляет влагу, а также устраняет возможную травильную (водородную) хрупкость, которая может возникнуть от того, что часть водорода, образующегося при травлении, диффундирует в металл и вызывает ухудшение его пластических свойств.

Таким образом, заготовка в форме прутка размерами, максимально приближенными к требуемым, очищенная от окалины непрерывным травлением в кислоте.

6. СЛЕСАРНО-МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

После того как мы, методом прокатки, получили прокатанный пруток круглого сечения из пружинной стали марки 60С2ГФ. Затем производят 5 операций:

1. Обработка прутков на токарных линиях

2. Нагрев и навивка спиралью.

3. Закалка и отпуск

4. Дробеструйная обработка

5. Холодная осадка или заневоливание

6. Контроль статистической нагрузки

6.1 Обработка прутков на токарных линиях

Чтобы получить точно обработанное изделие, необходимо снять, по крайней мере, две стружки. Первый проход называется черновым, второй -- чистовым или отделочным. нам требуется, обточить, заготовку диаметром 15 мм до 12,9±0,05 мм, то - есть снять 3 мм по диаметру, то глубина резания чернового прохода должна быть меньше 2 мм. При этом можно дать резцу довольно крупную подачу, не рискуя подвергнуть резец или изделие действию слишком больших усилий.

Рисунок 7.1

Для черновой обточки сдвигают верхние салазки суппорта как можно дальше влево и закрепляют резец в резцедержателе так, чтобы он выступал вперед лишь, на сколько, сколько требуется и притом был перпендикулярен к линии центров или повернут слегка вправо, а носок его был выше линии центров на 0,4--0,8 мм.

На один конец изделия надевают хомутик, в центровое отверстие другого торца пускают масла и ставят изделие на центра, так, чтобы оно не хлябало, но и не было слишком туго зажато. На чистовую обработку оставляют в среднем 0,7--0,8 мм по диаметру изделия, то - есть глубина резания чистового прохода должна составлять 0,35 -- 0,4 мм.

Пускают станок и подают резец вручную на длине 3--5 мм, следя за тем, чтобы не «запороть» изделие, при этом метал, слишком глубоко не снимается. Останавливают затем станок и измеряют диаметр в обточенном месте.

Если он больше окончательного на величину чистовой обработки 0,7-0,8 мм, выключают продольный самоход и обтачивают изделие, примерно, до половины длины. Затем снимают изделие со станка и, не трогая поперечной установки резца, отводят суппорт обратно к заднему центру, закрепляют хомутик на другом конце изделия ставят его на центра и обтачивают вторую половину до обработанной части. После чернового прохода диаметры обеих половин должны быть одинаковы, и граница обеих обработанных половин должна быть незаметна.

При чистовой обработке изделия диаметр его должен уменьшиться на 0,7--0,8 мм. Величина припуска, оставляемого на чистовой проход, зависит в значительной степени от характера черновой обработки (при очень большой подаче поверхность получается неровной даже в том случае, когда пользуются довольно остро заточенным резцом).

Глубина резания чистового прохода должна быть не меньше 0,4 мм (припуск по диаметру 0,8 мм), так как при более тонкой стружке режущее ребро не может забирать металл достаточно глубоко, и в результате резец будет не столько резать, сколько скоблить металл. Вследствие этого инструмент быстро тупится, и поверхность изделия получается недостаточно чистой.

Рисунок 7.2

Необходимое условие чистой обработки -- острое режущее ребро резца. После обдирки нескольких изделий часто бывает необходимо переточить резец, но если он обточил только одну - две штуки, достаточно слегка подправить его на оселке. Чистовая обточка производится следующим образом. Винтом поперечной подачи подводят конец резца к обточенной начерно поверхности изделия, затем подают резец вправо к заднему центру. Пользуясь делениями на втулке рукоятки поперечного винта, подают резец вперед, но не на полную требуемую величину, и снимают полоску, достаточно широкую для того, чтобы можно было проверить размер кронциркулем. Эта предосторожность отнимает немного времени, и никогда не следует упускать ее. Замечают, сколько еще надо снять по диаметру, выключают продольный самоход, отводят резец назад к заднему центру, затем устанавливают поперечные салазки точно на требуемый диаметр и обтачивают изделие до половины. Выключают самоход, останавливают станок и, не трогая рукоятки поперечной подачи, снимают изделие и отводят суппорт в начальное положение (к заднему центру). На обработанный начисто конец изделия надевают хомутик, подложив под его зажимной винт полоску меди или латуни. Смазывают задний центр, снова ставят изделие на центра и обтачивают остающуюся часть таким же порядком. Если положение поперечных салазок оставалось неизменным, диаметры обеих частей изделия будут одинаковы; если передний центр не бьет, то граница обточки обеих половин будет совершенно незаметна; если центра станка установлены правильно, изделие будет цилиндрическим, то-есть диаметр его по всей длине будет одинаков.

6.2 Нагрев и навивка спиралью

Материал перед навивкой проходит обязательный разогрев.

Способы нагрева :

- проходные электрические печи (показана на рисунке 7.3)

- проходные газовые печи

- нагрев с использованием токов высокой частоты 

После того как заготовка прошла обработку на токарных линиях и была нагрета в проходной печи, она отправляется на горячую навивку.

Навивка пружин это технологическая операция, при которой проволока или лента изгибается в цилиндрическую, Навивка пружины делается на специальных полуавтоматах (Рисунок 7.5) или на переоборудованных токарных станках (Схема 7.1, Рисунок 7.4).

Рисунок 7.3 проходная электрическая печь

Схема 7.1 схема навивки цилиндрических пружин с помощью подающих роликов и двух упорных штифтов на пружинонавивочном автомате: 1 -- ролики, подающие проволоку; 2 -- шаговая лапка; 3 -- наружный нож; 4 -- внутренний нож; 5 -- наружный штифт; 6 -- внутренний штифт; 7 -- шаговый клин.

Рисунок 7.4 способы навивки цилиндрических винтовых пружин: а- на оправке, б- на штифтах

Рисунок 7.5. пружинонавивочный автомат модели А450 для горячей навивки пружин: 1 - электродвигатель, 2 - шпиндель с зажимным устройством, 3 - копир, 4 - привод копира, 5 - траверса, 6 - задняя стоика, 7 - гладкая оправка, 8 - панель кнопок управления, 9 - передняя стойка

Винтовые цилиндрические пружины навивают на пружинонавивочных станках -- автоматах моделей А540, А540А и А541. Автоматы предназначены для горячей навивки пружин из прутков круглого и квадратного профиля и из полосы. На автоматах (рис. 36) предусмотрены наладочный и автоматический режимы работы. При наладке можно кнопками включать любой механизм. При автоматической работе совершается законченный цикл навивки по заданному режиму, по окончании навивки пружина сбрасывается со станка.

Станина автомата имеет стол, на котором установлена с левой стороны бабка, вращающая оправку. С правой стороны стола расположена стойка. К стойке прикреплена траверса, связанная другим концом с бабкой вращения. Взаимное расположение стола, корпуса бабки и траверсы обеспечено штифтами. Траверса имеет направляющие, по которым перемещается механизм оправки. Ход оправки ограничивается упором. Левая часть стола имеет коробку, разделенную на две половины, в которых размещены пневматическая аппаратура и электроаппаратура. Через всю станину от бабки до стойки установлена стальная балка квадратного сечения, на которой находится привод узла копира.

Автоматы моделей А540 и А540А отличаются один от другого только узлами привода копира. Смазка отдельных узлов автомата индивидуальная. Система смазки снабжена шприцем для прокачивания шариковых и колпачковых масленок. Червячная пара в бабке вращения оправки смазывается погружением зубьев червячного колеса в масляную ванну.

Навивочное приспособление автомата снабжается набором гладких оправок, размер которых определяется внутренним размером навиваемых пружин. Оправка получает вращательное движение от червячной пары бабки вращения. Параллельно оправке устанавливается копир-червяк, который изготовляют по размерам горячей пружины. Горячая заготовка устанавливается в специальный захват -- прижим, который имеет профиль навиваемой заготовки. При наладке прижим захвата и начало ручья копира устанавливают так, чтобы они совпадали с направлением навивки пружины. Горячая заготовка устанавливается в зажимное устройство, копир и оправка приводятся во вращательное движение. По окончании навивки пружины автомат останавливает вращение оправки и копира. Под действием пневматического цилиндра оправка выводится из навитой пружины. Навитая горячая пружина свободно спадает с зажимного устройства по желобу в тару.

Оснастка к пружинонавивочному станку-автомату с оправкой состоит из копира, гладкой оправки и зажимного устройства.

Копир имеет форму червячного вала, ручей которого по форме и размерам соответствует форме и размерам навиваемой пружины. Копир устанавливают и закрепляют на приводе копира. Поджимной пружиной, установленной на приводе копира, устраняют несоответствие в расположении ручья копира и зажима.

Гладкая цилиндрическая оправка 'имеет на одном конце утолщенную часть с фланцем и резьбой. Оправка закрепляется колпачковой гайкой на штоке гидравлического цилиндра, который обеспечивает ее перемещение из зоны навитой пружины.

Зажимное устройство смонтировано в шпинделе навивочного станка. Оно состоит из выступа на шпинделе, образующего гнездо для установки конца заготовки и прижима. Прижим представляет рычаг, закрепленный на оси в шпинделе. Прижим срабатывает под действием пневматического устройства.

6.3 Закалка и отпуск

После того как пружина сформировалась её подвергают закалке.

Закалка пружины заключается в том что, пружину подают в закалочный барабан, частота вращения которого устанавливается с учетом времени на закалку пружины в зависимости от диаметра ее прутка. Температура закалки 830--870С.

Если технологически невозможно навить и закалить пружину с одного нагрева, то после навивки ее повторно нагревают под закалку. При массовом производстве пружин операции нагрева и закалки механизируют, для чего в цехе устанавливают печь с подвижным подом и рядом с ней располагают закалочный бак с конвейером. 

Пружины из нагревательной печи скатываются по наклонной плоскости на конвейер, а затем в бак, где закаливаются. Закалочная среда -- вода при температуре 30--40 °С (для пружин с диаметром прутка более 25 мм) или трансформаторное или веретенное масло при температуре не выше 60°С.Для улучшения механических свойств и устранения внутренних напряжений все пружины после закалки подвергают отпуску в двухзонных конвейерных печах. 

Сразу же после закалки пружины рекомендуется подвергать отпуску. Во избежание искривления длинные пружины перед отпуском надеваются на трубки из толстого листового железа. Перед отпуском необходимо удалить масло с поверхности пружин. Для этого их промывают в течение 10 мин. в нагретом до 40 - 60° содовом растворе и сушат в опилках. Если масло с пружин не удалено, оно сгорит при отпуске, что может привести к повышению температуры отпуска и понижению упругих свойств отдельных пружин. Для получения однородной структуры и одинаковой твердости металла по всей длине пружины отпуск лучше производить в селитровых или свинцовых ваннах; можно использовать также и электропечи типа ПН-31/31 с вентилятором.

Продолжительность отпуска устанавливается из расчета 1,5 мин. на 1 мм диаметра проволоки, но не менее 30 мин. Твердость пружин после закалки и отпуска должна составлять Ндс ~ 40 - 47. Необходимо иметь в виду, что на самой пружине точно определить твердость весьма затруднительно. Поэтому при обработке партии пружин к одной из них привязывают кусок проволоки, из которой изготовлена пружина. По твердости этого куска и судят о твердости пружины. Отпуск преследует цель уменьшить твердость этих витков во избежание их поломки. Такой отпуск производят в свинцовых или соляных ваннах. При этом крайние витки необходимо тщательно изолировать от соседних с помощью асбеста. Выше был рассмотрен процесс термической обработки пружин, изготовленных из отожженной проволоки.

6.4 Дробеструйная обработка

Дробемётный или дробеструйный наклёп также является одной из последних операций технологического процесса, повышающего динамическую прочность пружин. Из всех методов упрочнения пружин, применяемых в производстве, дробемётный наклёп наиболее распространён. Это объясняется, с одной стороны, высокой эффективностью упрочняющего воздействия и производительностью процесса, а с другой стороны, сложностью геометрии и профиля пружин, затрудняющих применение других методов поверхностного упрочнения, за исключением гидроабразивной обработки. Дробемётная обработка производится на механических дробемётных машинах стальной или чугунной дробью и является более экономичной (по сравнению с гидро- и пневмообработкой), так как создает более широкий и однородный по плотности поток дроби. При дробемётной обработке на поверхности витков создаются двухсторонние остаточные напряжения сжатия, препятствующие раскрытию усталостных трещин и повышающие предел выносливости на 40...80% .

Величина остаточных напряжений и их глубина (глубина наклёпа) зависят от режимов обработки и прочности обрабатываемого материала. С увеличением скорости (50...80 м/с), увеличением диаметра дроби (0,4...2 мм) и с уменьшением предела прочности (твёрдости) материала глубина наклёпа увеличивается. Для нетермообработанных низкоуглеродистых сталей глубина наклёпа может составлять 0,8...1 мм, а остаточные напряжения -40...-50 кг/мм2. Для прочных материалов (пружинная термообработанная сталь) глубина наклёпа 0,15...0,35 мм; напряжения 100...120 кг/мм2. После наклёпа пружины подвергаются низкотемпературному отпуску при 180...220°С в течение 30 минут.

Следует отметить, что дробемётный наклёп повышает релаксацию нагрузки у пружин, особенно у пружин из проволоки малого диаметра. Интенсивность наклёпа проверяют по величине прогиба контрольной пластинки, которая крепится одной стороной к державке и наклёпывается вместе с пружинами в дробемётной камере. По прогибу пластинки судят о степени наклёпа самих пружин .

6.5 Холодная осадка

Пластическая холодная осадка пружин, навитых с шагом, большим, чем у пружин по ГОСТ, также является последней операцией изготовления. Как правило, осадка производится до соприкосновения витков, при этом деформация наружных волокон сечения витка превышает упругую деформацию на 50... 100%. Осадка производится однократная или трёхкратная без значительной выдержки по времени. При разгрузке осаженной пружины сердцевина её витков, деформированная упруго, стремится освободиться от напряжений и вернуться в исходное положение, что не может осуществиться полностью, так как данный процесс тормозится пластически деформированными наружными слоями витков.

В результате такого взаимодействия в упругой части витков сохраняются в ослабленной степени напряжения, возникшие при осадке, в то время как пластически деформированные слои, расположенные ближе к поверхности витков, увлекаются упругой зоной и вновь получают некоторые деформации и напряжения, но по направлению уже противоположные тем, которые они имели при первичном нагружении

Возникшие таким образом отрицательные остаточные напряжения, складываясь с положительными от рабочего нагружения, уменьшают последние, что позволяет повысить нагрузку пружин в эксплуатации. Иными словами, в упругой области нагружения промежуточные волокна витков, находящиеся на середине радиуса, работают при напряжениях, в два раза меньших, чем наружные. А в момент пластической осадки в них возникают такие же высокие напряжения, как и на наружном волокне, если не учитывать упрочнения. При этом крутящий момент в сечении витка и усилие в пружине значительно возрастают.

Известно, что в пружинах малого индекса C=D/d, вследствие значительной кривизны витков, коэффициент концентрации напряжений на внутреннем волокне достигает 1,25...1,35.

Операция глубокой осадки уменьшает этот коэффициент почти до нуля, т.е. суммарные рабочие и остаточные напряжения, рассчитанные после осадки как для кривого бруса, мало отличаются от напряжений, рассчитанных для прямого бруса Поэтому упрочняющий эффект при осадке пружины малого индекса С<4 значительно выше, чем у нежёстких пружин с большим индексом С>10.

6.6 Нанесение защитного покрытия

Для того чтобы защитить поверхностный слой пружины от атмосферного воздействия или от воздействия среды, в которой работает пружина, поверхность пружины покрывают специальным слоем, который защищает ее от преждевременного разрушения. Существует много видов защитных покрытий. Выбор того или иного вида покрытия зависит от условий работы пружины.

Антикоррозионные покрытия должны обеспечивать прочное сцепление покрытия с основным металлом; гладкое и равномерное распределение защитного слоя по всей поверхности пружины; защитный слой должен быть плотным и беспористым; защитное покрытие не должно приводить к ухудшению механических свойств пружин.

Самыми распространенными видами покрытий являются металлические, неметаллические и химические.

Металлические покрытия получают нанесением на поверхность основного металла другого металла. Процессы нанесения покрытия именуют по названию металла, который наносится на поверхность основного металла. Нанесение хрома на основной металл называют хромированием, никеля -- никелированием. Поверхность пружин может быть покрыта цинком, кадмием, оловом, медью и другими металлами.

Неметаллические покрытия получают нанесением на поверхность металла лака, краски, эмали, различных смазок и т. п. Этот вид покрытия применяют для крупных и средних пружин, а также для пружин, находящихся на длительном хранении.

Химические покрытия заключаются в нанесении защитных пленок под действием химической реакции. К этому виду покрытий относят оксидирование, фосфатирование и др.

При нанесении защитного слоя особо важное значение имеет подготовка поверхности пружин. Только по еле тщательной подготовки поверхности под покрытие можно получить высококачественную защиту от вредного воздействия среды, которая разрушает основной материал пружины.

Распространенным видом покрытия является воронение. Существуют два основных способа воронения: термический и химический.

Термический способ воронения заключается в нанесении на поверхность тонкого слоя раствора масляного или асфальтного лака, в нагреве до температуры 350-- 450° С, выдержке при этой температуре и охлаждении в масле.

Химический способ воронения самый распространенный и заключается в обработке деталей в концентрированном растворе щелочи и азотнокислых солей при температуре 120--150° С. Детали, обработанные этим способом, имеют темную глянцевую поверхность.

Химический состав щелочной ванны должен постоянно корректироваться при строгом соблюдении температуры нагрева. Правильная подготовка поверхности пружин также имеет большое значение для воронения.

Другой способ нанесения защитного покрытия - олифование поверхностного слоя пружин -- заключается в обезжиривании поверхности в течение 15--20 имя в бензине, промывке в бензине и собственно в олифовании, для чего пружины погружают в раствор натуральной олифы с авиационным бензином. При этом на 1 часть олифы берется 9 частей по объему авиационного бензина. После олифования нанесенный слой просушивают в течение 20 -- 25 мин при температуре 100° С и осуществляется полимеризация пленки олифы в сушильном шкафу при температуре 180--220° С с выдержкой в течение 30 мин.

Олифование дает прочное покрытие. Однако в массовом производстве олифование не обеспечивает высоких производительности и качества из-за потеков олифы между витками и на кольцах пружины. Последнее препятствует равномерной сушке пленки, которая разрушается при испытании и сборке.

Хорошими защитными свойствами обладают лакокрасочные покрытия. Лакокрасочное покрытие должно быть беспористым, оплошным и плотным во избежание проникновения влаги и вредных химических веществ. Оно должно обладать эластичностью и не снижать рабочую характеристику пружин. Такое покрытие выдерживает большое число растяжений и сжатий и гарантирует удовлетворительную защиту поверхности пружин.

Олифование, лакирование и окраска применяются в мелкосерийном производстве крупных и средних витых пружин.

6.7 Контроль статистической нагрузки

Контроль статической нагрузки -- последняя операция в изготовлении пружин подвески автомобиля. Этот этап проходят абсолютно все изделия. Он заключается в том что пружину сжимают с определенной нагрузкой и измеряю расстояние между витками. Если пружины не попадают в допуск, они выбраковываются, а остальные в зависимости от полученного значения контрольной нагрузки делятся на 2 класса. Пружины с плюсовым полем допуска по нагрузке относятся к классу А, с минусовым -- к классу В. При этом пружины подвески метятся краской (распылителем наносится полоса на внешней стороне витков), соответствующей классу.

Большая часть устанавливаемых на автомобили пружин метятся либо зеленой, либо желтой краской. Вполне резонно возникает вопрос: какие пружины лучше подобрать для своего автомобиля? Конечно, как пружины класса А, так и пружины класса В имеют равное право на существование. Деление же на классы принято для того, чтобы уменьшить разницу в длине пружин правого и левого бортов автомобиля -- а это неизбежно при массовом производстве, -- которая отрицательно сказывается на его управляемости и устойчивости (так как приводит к перекосу автомобиля относительно продольной оси). Если вы часто ездите на своем автомобили с полной нагрузкой, вам следует выбрать пружины класса А, так как они выдерживают чуть большую нагрузку. Но при этом следует иметь в виду, что разница (проконтролировать которую сложно) незначительна и может составить от 0 до 25 килограмм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был разобран процесс изготовления пружины. Предложена схема маршрутной технологии производства детали, разработаны режимы термической обработки, обеспечивающие необходимый уровень механических свойств металла.

В работе обосновано применение материала - стали 60С2ХФА для изготовления пружин и предложены ее заменители.

Также была рассмотрена технология изготовления пружины автомобиля, основанная на этапах производства детали:

1) Горно-рудный этап;

2) Металлургический этап;

3) Обработка металла давлением;

4) Слесарно-механическая обработка готового металла.

Было предложено и рассмотрено производственное оборудование на каждом из этапов производства детали, его механизмы и особенности, поэтапные процессы изготовления детали автомобиля - пружины подвески автомобиля и методы обработки уже готовой детали.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Пружины и рессоры Радчик А.С. Буртковский И.И 1973

http://www.sak.ru/reference/material/steel/steel1-1.html

http://ru.wikipedia.org/wiki/

В.К. Бабин, Н.Д. Лукашкин, А.С. Морозов. Основы металлургического производства - Металлургия,1988 г.

Размещено на Allbest.ru

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены