Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание.
Тема 1 Введение
Слесарные работы включают разнообразные технологические операции: разметку с целью нанесения границ обработки, рубку для разделения листового металла или грубого удаления излишнего металла с заготовки, правку и гибку металла, резку металла ножовкой и ножницами, опиливание заготовок с целью исправления неточностей формы размеров и относительного расположения поверхностей деталей, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание резьбы, шабрение, притирку и доводку для получения плотного прилегания сопрягаемых поверхностей деталей и требуемой по условиям работы точности формы и размеров, клепку и пайку для получения неразъемного соединения деталей. Сварка обычно не относится к слесарным работам.
Для выполнения слесарных работ различают следующие виды слесарного инструмента, для рубки металла (зубила, крейцмейсели), ударные (молотки, кувалды), для опиливания (напильники, рашпили, надфили), для шабровки (шаберы), для резки металла (острогубцы, ножницы, ножовки, труборезы), для обработки отверстий (дрели, сверла, зенкеры, развертки), для нарезания резьбы (метчики, плашки, воротки).
В качестве крепежно-зажимных слесарных инструментов применяются тиски, прижимы, струбцины, плоскогубцы, для сборки неразъемных соединений – клепальные молотки, клепальные машины, поддержки, роликовые вальцовки, паяльники, паяльные лампы, для сборки резьбовых соединений – гаечные ключи, отвертки, шпильковерты, фитинги; контрольно-измерительными и разметочными слесарными инструментами служат циркули, нутромеры, рейсмасы, линейки измерительные, рулетки, щупы, штангенциркули, штихмасы, микрометры, резьбомеры угольники, угломеры, уровни, поверочные линейки, поверочные плиты и др.
Под рабочим местом понимается определенный участок производственной площади, цеха участка, мастерской, закрепленной за данным рабочим (или бригадой рабочих), предназначенной для выполнения определенной работы и оснащенной в соответствии характером этой работы оборудованием, приспособлениями, инструментами и материалами. Организация рабочего места является важнейшим звеном организации труда. Правильный выбор и размещение оборудования, инструментов и материалов на рабочем месте создают наиболее благоприятные условия работы, при которых при наименьшем затрате сил и средств труда обеспечиваются безопасные условия работы, достигается высокая производительность и высокое качество продукции.
Основным оборудованием рабочего места слесаря является, как правило, одноместный слесарный верстак с установленными на нем тисками и представляет собой каркас сварной конструкции из стальных или чугунных труб, стального профиля (уголка).
Крышку (столешницу) верстаков изготавливают из досок толщиной 50-60 мм (из твердых пород дерева). Столешницу покрывают листовым железом толщиной 1-2 мм. Кругом столешницу окантовывают бортиком, чтобы с неё не скатывались детали. Остальные элементы слесарного верстака см. рис. 1.2.
1-регулировочный винт; 2 - каркас верстака; 3 - хвостовик тисков; 4 - защитная сетка; 5 - полочка для измерительного инструмента; 6 - планшет для рабочего инструмента; 7 - планка-бортики; 8 - маховичок
Рисунок 1.1 Слесарный верстак с регулируемыми по высоте тисками
Рисунок 1.2 Тиски слесарные параллельные,
поворотные
На верстаке располагаются параллельные поворотные тиски. Тиски устанавливают на верстаках и используют при различных слесарных работах: стуловые при рубке, гибке и других видах обработки с ударными нагрузками; параллельные, неповоротные и поворотные – при выполнении более сложных и точных работ, не связанных с сильными ударами по заготовке; ручные – для закрепления небольших заготовок, если их неудобно или опасно держать руками. Параллельные поворотные тиски (рис. 1.3) состоят из плиты основания – 3, поворотной части – 4 с неподвижной губкой – 9, подвижной губки – 7 со сквозным прямоугольным вырезом, в котором находятся гайка – 10 и зажимной винт – 11. Перемещение подвижной губки осуществляется упорной планкой – 6 при вращении рукоятки – 5.
Для поворота тисков на требуемый угол по круговому Т-образному пазу в основании тисков перемещается болт с рукояткой – 2, с помощью которой поворотная часть – 4 прижимается к основанию – 3. Для увеличения срока службы тисков к рабочим поверхностям губок привертывают стальные термически обработанные губки – 8 с насечкой. Тиски можно регулировать по высоте винтом – 8 (рис. 1.2).
Правильный выбор высоты тисков по росту рабочего влияет на точность слесарной обработки и предупреждает его преждевременную утомляемость. Для выполнения опиловочных работ правильный выбор тисков по высоте будет на рис. 1.4 а, 1.4 б. На рис. 1.4 в показана правильная высота стуловых тисков при рубке.
Рисунок 1.4 Пример рационального расположения
инструмента на слесарном верстаке
Рисунок 1.3 Высота установки тисков
Большое внимание на производительность труда слесаря оказывает правильная организация и оснащенность рабочего места. Пример удачной планировки и организации рабочего места изображен на рис. 1.5.
Хранить инструмент следует в выдвижных ящиках верстака в таком порядке, чтобы режущий и измерительный инструменты – напильники, молотки, зубила, ключи, сверла, угольники и т.п. – не портились от ударов, царапин и коррозии. Подробное описание и способы пользования слесарным инструментом даны при изучении конкретного вида работы.
противопожарные мероприятия в учебных мастерских.
Охрана труда.
Техника безопасности – это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов.
Основное содержание мероприятий по технике безопасности и производственной санитарии заключается в профилактике травматизма, т.е. предупреждении несчастных случаев на производстве, в частности в период прохождения учебной практики, регламентируется по отдельным справочникам Ю.К.Недоступова "Охрана труда в образовательных учреждениях", издательство УПЦ "Талант" – 2002. Каждый учащийся при выходе на практику обязан получить своевременный качественный инструктаж по технике безопасности, производственной санитарии и противопожарной защите. Ответственность за своевременное проведение инструктажа возлагается на мастера производственного обучения или заведующего мастерскими. Инструктаж учащихся желательно проводить в учебных мастерских, оборудованных наглядными пособиями, в форме живой беседы, подкрепляя примерами безопасных методов работы, а также подробным разбором случаев нарушения производственно-учебной дисциплины, правил и инструкций о безопасных приемах и методах работы и последствий, которые произошли или могли произойти в результате допущенных нарушений.
Инструктаж проводится перед началом учебной практики для всех вновь прибывших учащихся и в случаях, когда учащемуся предоставляется новая работа или при переходе с одного оборудования на другое.
При первичном инструктаже учащиеся получают сведения о технологическом процессе и возможных опасностях на данном участке: устройстве станка или другого оборудования с указанием опасных зон или защитных сооружений, порядка подготовки к работе (проверка исправности оборудования, пусковых приборов, заземляющих устройств, приспособлений, инструмента и т.п.), способах применения имеющихся в мастерских средств пожаротушения и сигнализации, местах их расположения, назначения и правилах пользования предохранительным и индивидуальными защитными средствами, требованиях к рабочей одежде, обуви, головным уборам и правильном их ношении во время работы, правильной организации и содержании рабочего места (рациональное и безопасное размещение и укладка материалов, готовых деталей, недопустимость загромождения и захламления рабочих мест проходов и проездов), правилах безопасной работы с ручным пневматическим и электрифицированным инструментом, взрывоопасными и вредными для здоровья химикатами (кислотами, бензином, растворителями и т.п.), правилах поведения в мастерских, необходимости строгого соблюдения производственной дисциплины и правил внутреннего распорядка.
Проведение инструктажа регистрируется в специальном журнале, к которому должны быть приложены (прошнурованы и пронумерованы) все инструкции об охране труда по изучаемым профессиям. При применении учащимся неправильных или опасных приемов работы, а также нарушений производственной и технологической дисциплины с учащимся проводят (внеплановый) внеочередной инструктаж.
К санитарно-гигиеническим мероприятиям по охране труда относятся обеспечение здорового самочувствия работающих, предупреждение профессиональных заболеваний и отравлений, производственного травматизма, применения средств индивидуальной защиты и др. На организм учащегося воздействуют различные факторы внешней среды так же как состояние воздушной среды, ее температуры, влажность, загрязненность пылью, вредными парами и газами, уровень освещенности рабочих мест, наличие и интенсивность шума, электромагнитных полей и др.
Противопожарные мероприятия в учебных мастерских играют важную роль, так как нарушение влечет за собой несчастные случаи и порчу имущества. Часто пожары возникают от небрежного обращения с огнем, курения, нарушения производственной и трудовой дисциплины, а также самовозгорания твердого минерального топлива, использованного обтирочного материала (концов, тряпок и др.), воспламенения смазывающих и горючих жидкостей, неисправности электропроводки и многих других причин. Загрязненное и захламленное рабочее место также способствует возникновению и распространению пожара, а разбитые стекла в окнах - тяге воздуха и усилению огня. В случае возникновения пожара необходимо строго соблюдать дисциплину и организованность, беспрекословно выполнять распоряжения мастера и руководителей учебного заведения или предприятия.
В учебных мастерских должен находиться полный и исправный комплект местного противопожарного оборудования и инвентаря: пожарный кран с рукавом и стволом, пенные, порошковые и углекислотные огнетушители, ящик с песком, ведра и другой инвентарь для пожаротушения. В мастерской должен висеть поэтажный план с указанием местонахождения пожарного инвентаря и маршрутов эвакуации людей из помещения при возникновении пожара.
Рациональное размещение оборудования в учебных мастерских и на учебных участках промышленных предприятий, научная организация рабочего места также положительно влияют на обеспечение безопасности труда. При размещении оборудования необходимо соблюдать установленные минимальные промежутки между верстаками, станками и отдельными элементами здания (стенами, колоннами), правильно определять ширину проходов и проездов. Расстояние между верстаками и станками должно быть достаточным для свободного прохода работающего, а ширина проходов в цехе не менее 1 м. В учебных мастерских верстаки целесообразно располагать в одном направлении (лицом к рабочему месту или столу мастера), что позволит мастеру проводить вводный инструктаж, личный показ приемов, наблюдать за работой и правильным выполнением приемов каждым учащимся. Кроме того, такое расположение верстаков снижает травматизм от отлетающей стружки, инструмента и т.п. Ширину рабочей зоны у верстака или станка принимают не менее 0,8 м. Рабочее место организуют в соответствии с характером выполняемой работы. Отсутствие на рабочем месте удобного вспомогательного оборудования и приспособлений или нерациональное его расположение, захламленность рабочего места, наличие неисправного инструмента создают условия для возникновения травматизма.
При работе в учебных слесарных мастерских к слесарю предъявляют следующие требования, несоблюдение которых может привести к несчастному случаю.
Общие требования:
1. Приступить к выполнению задания, если известны безопасные способы его выполнения. В сомнительных случаях обращаться к мастеру за разъяснениями. При получении новой работы (задания) требовать от мастера дополнительного инструмента по технике безопасности.
2. Без разрешения мастера не посещать другие участки мастерских. Проходить только в предусмотренных для прохода местах. Не ходить по сложенному материалу, деталям, заготовкам.
3. Проходя мимо или находясь вблизи от рабочего места электросварщика, не смотреть на электрическую дугу. Невыполнение этого требования может привести к серьезному заболеванию глаз и потере зрения.
4. Не курить вблизи ацетиленового (газо-сварного) аппарата, газовых баллонов, легковоспламеняющихся жидкостей, не подходить к ним с открытым огнем, так как это может вызвать взрыв.
5. Находясь около баллонов с кислородом не допускать, чтобы на них попадало масло, не прикасаться к ним руками, загрязненными маслом, так как даже незначительной доли масла (жира) с кислородом может вызвать взрыв большой разрушительной силы.
6. Не прикасаться к арматуре общего освещения, к оборванным электропроводам и другим легкодоступным токоведущим частям. Не открывать дверцу электрораспределительных щитов, не снимать ограждения и защитные колпаки с токоведущих частей оборудования.
7. Если электрооборудование неисправно, сообщить мастеру и вызвать электромонтера. Самому устранять неисправности не разрешается.
8. При любом несчастном случае немедленно обратиться в медпункт, сообщив мастеру о несчастном случае с вами или с товарищем по работе. При необходимости – обратиться в поликлинику, получив от мастера направление.
Специальные требования перед началом работы:
9. Привести в порядок рабочую одежду: застегнуть обшлага рукавов, подобрать волосы под плотно облегающий головной убор (косынку, берет, кепку). Не работать в легкой обуви (тапочках, сандалиях и т.п.).
10. Организовать рабочее место так, чтобы все необходимое для выполнения задания было под рукой. Проверить достаточность освещения рабочего места. О перегоревших лампах сообщить мастеру и потребовать замены.
11. Работать инструментом, отвечающим следующим требованиям: молотки должны быть насажаны на рукоятки из дерева твердых и вязких пород, овального сечения, расклиненные металлическими завершенными клиньями, гаечные ключи должны быть исправными и соответствовать размерам болтов и гаек, наращивать ключи другими предметами запрещается, зубила, бородки, молотки, обжимки, керны и т. п. не должны иметь сбитых скошенных бойков и заусенцев, режущие инструменты (зубила, шаберы, сверла и т.п.) должны быть хорошо заточены и заправлены, напильники и ножовки должны иметь плотно насаженные деревянные ручки с металлическими кольцами.
12. Получая из кладовой электроинструмент, требовать проверки его в вашем присутствии и убедиться в его исправности (изоляция шлангового провода, штепсельная вилка, провод заземления и др.). При работе от сети с напряжением свыше 36 В обязательно пользоваться резиновыми перчатками и резиновым ковриком.
13. О всех обнаруженных неисправностях оборудования и инструмента сообщить мастеру и до его указания к работе не приступать.
Во время работы:
14. Пользоваться только исправным инструментом, предусмотренным для данной работы; не бросать инструменты друг на друга и на другие предметы.
15. При рубке металла и работая с абразивным кругом на заточном стане пользоваться защитными очками.
16. Не останавливать вращающийся инструмент (или обрабатываемую заготовку) руками или каким-либо предметом.
17. Отрубку в тисках производить только при наличии на верстаке сетки или экрана.
18. Тяжелые детали не поднимать одному, не класть тяжелые детали на край верстака.
19. Заготовки и обработанные детали укладывать в специальную тару или в стеллажи.
20. Перед началом работы на станках или с применением механизированного инструмента проверить их исправность на холостом ходу, а затем уже закрепить инструмент и заготовку. Работать только при наличии исправных ограждений движущихся и вращающихся частей.
21. Работы с применением кислот, щелочей, флюсов и т.п., а также работы, связанные с выделением пыли, дыма и газов, выполнять в хорошо проверенном помещении или под вытяжным колпаком.
22. Не сдувать опилки, не смахивать стружку рукой, пользовать для этих целей щеткой – сметкой.
23. При получении мелких травм обязательно обрабатывать рану настойкой йода и накладывать бинт.
24. Не выходить на сквозняк (а в зимнее время в неотопляемое помещение) в разгоряченном после работы состоянии.
По окончании работы:
25. Проверить наличие инструмента, протереть его концами обтирочного материала, а измерительный инструмент – хлопчатобумажной тканью, весь инструмент убрать в соответствующий ящик верстака.
26. Привести в порядок рабочее место. Дежурные проводят влажную уборку мастерской и проветривают помещение.
27. После работы с применением масла, смазывающе-охлаждающих жидкостей, кислот, соды, клеев и прочего обязательно вымыть руки горячей водой с мылом. Не мыть руки в масле, керосине, бензине и не вытирать их концами обтирочного материала, загрязненного стружкой и металлическими опилками.
28. Весь замасленный обтирочный материал собрать и сложить в специально выделенное место, так как он склонен к самовозгоранию.
Тема 2 Разметка заготовок
Разметкой называется операция нанесения на обрабатываемую заготовку или на поверхность материала, предназначенного для получения заготовки (лист, пруток, полоса и т.п.) разметочных линий (рисок).
Основное назначение разметки заключается в указании границ, до которых надо обрабатывать заготовку.
Разметку применяют в единичном, опытном, мелкосерийном производстве, она также необходима в инструментальном производстве при изготовлении различных шаблонов, штампов, приспособлений. При изготовлении деталей большими сериями и в массовом производстве, когда применяют специальные приспособления, кондуктора, специальные и комбинированные инструменты, например набор фасонных фрез.
При использовании станков с ЧПУ надобность в разметке отпадает.
Плоскостная разметка применяется для геометрических построений и очертания границ контура детали, нанесение межосевых расстояний отверстий на плоских поверхностях листового материала или заготовок. В этих случаях ограничиваются нанесением рисок только на одной плоскости. Погрешность размеров при плоскостной разметке, как бы аккуратно не наносились разметочные риски и как бы тонки они не были, колеблется от 0,2 до 0,5 мм.
Инструмент и приспособления, применяемые при разметке, делятся на основные следующие группы:
а - центроискателем, б - кернером-центроискателем, в - шарнирным центроискателем;1 - кернер, 2 - фланец, 3 - колокол, 4 - пружина, 5 – головка.
Рисунок 2.2 Отыскание центров окружностей
Рисунок 2.1 Простейший инструмент для плоскостной разметки
Разметочные плиты (рис.4.3), на которых выполняют разметочные работы, отливают из серого чугуна. Они имеют коробчатую форму и снабжены внутри ребрами жесткости. Верхнюю поверхность и боковые стороны точно обрабатывают и затем шабрят. Поверхность плиты всегда должна быть сухой и чистой.
Упражнения по плоскостной разметке должны содержать следующие приемы: подготовку поверхности к разметке, нанесение рисок чертилкой с помощью металлической измерительной линейки, угольника транспортира, кернение, пользование разметочным циркулем, штангенциркулем, пользование центроискателями, пользование рейсмасом, заточку и заправку разметочного инструмента (кернера, чертилки).
а - на столе, б - на фундаменте
Рисунок 2.3
Разметочные плиты
3. Подготовка заготовки к разметке.
Перед разметкой очистить заготовку от грязи, окалины, следов коррозии стальной щеткой, наждачной бумагой и т.п. Измерить размеры заготовки и сравнить их с размерами детали по чертежу. Изучая чертеж размечаемой детали, наметить последовательность разметки (установку заготовки на плите, ее выверку в горизонтальной и вертикальной плоскости). Определить поверхности (базы) заготовки, от которых следует откладывать размеры при разметке (основание детали, отверстие, ось симметрии и т.п.). Подготовить поверхности заготовки к окрашиванию. Заготовки из листового, полосового и круглого материала обязательно должны быть отрихтованы на специальной плите ударами молотка или под прессом.
Окрашивание поверхностей производят различными составами. Поверхности чисто обработанных заготовок (напильником, наждачной бумагой или иным способом) окрашивают раствором медного купороса, полученным путем растворения 2-3 чайных ложек купороса в стакане воды. После высыхания раствора на поверхности заготовки остается тонкий слой меди, на которой хорошо наносятся разметочные линии.
Для окрашивания можно применять быстросохнущие лаки и краски. Окрашивание мелких заготовок производят, держа их в левой руке в наклонном положении, а кистью наносят тонкий и равномерный слой краски или раствора (рис.4.4 а). При разметке черных необработанных заготовок, полученных путем отливки, ковки или штамповки, после очистки от окалины или формовочной земли их покрывают мелом, разведенным в воде до густоты молока. Для большей прочности и быстрого высыхания в раствор добавляют жидкий столярный клей и сиккатив.
Окраску следует вести на специальных стеллажах или на полу у разметочной плиты. Для экономии краски и времени у больших заготовок достаточно окрашивать лишь те места, на которые наносят разметочные риски. Если заготовки имеют отверстия, проемы, зевы и т.п., то в них забивают деревянные пробки с пластинками из белой жести, на которых ведут разметку.
Приемы плоскостной разметки (рис. 4.4 б, в, г, д, е, ж).
Разметочные линии наносят в следующем порядке: сначала проводят все горизонтальные риски; затем все вертикальные; после этого наклонные; последними наносят дуги, окружности, закругления и сопряжения. Если базой являются центровые риски, то разметку начинают с них, а затем, пользуясь ими, наносят все остальные риски. Вычерчивание дуг в последнюю очередь дает возможность проверить точность расположения прямых линий: если линии нанесены точно, дуга замыкает их и сопряжение получится плавным. Разметку можно считать законченной, если изображение на плоскости заготовки полностью соответствует чертежу.
Прямые линии наносят чертилкой, которая должна быть наклонена в сторону от линейки и по направлению перемещения чертилкой. Линейку или угольник плотно прижимают к заготовке левой рукой, а чертилкой, как карандашом, не прерывая движения, проводят риски необходимой длины. Риски проводят только один раз, иначе может получится раздвоенная риска. Если риска нанесена плохо, её закрашивают и проводят вновь.
Разметку параллельных, перпендикулярных и наклонных рисок, деление углов и окружности на равные части, построение овалов и сопряжений выполняют по методам, применяемым в курсе инженерной графики. При изготовлении партии одинаковых деталей применяют разметку по шаблонам. В этом случае из листовой стали изготовляют шаблон, конфигурация и размеры которого точно соответствуют детали. Затем шаблон накладывают на подготовленную для разметки поверхность заготовки и чертилкой обводят его контур.
Отыскание центров окружностей осуществляют с помощью центроискателей и центронаметчиков.
Убедившись в правильности выполнения разметки, все линии накернивают для того, чтобы они не стерлись при обработке заготовки, и чтобы при последующем сверлении имелось центровое, более глубокое, отверстие для предварительного направления сверла. Керны (конусные углубления) должны быть неглубокими и разделятся разметочной риской пополам. При накернивании длинных рисок расстояние между двумя соседними углублениями должно быть 25-30 мм; при накернивании коротких рисок 10-15 мм; на закруглениях, сопряжениях и других криволинейных участках 5-10 мм; линии малых окружностей накернивают в четырех взаимно перпендикулярных точках; линии больших окружностей - в 6-8 местах (на пересечениях и сопряжениях риски накернивать обязательно.
Пространственная разметка применяется для графических построений, осуществляемых на поверхности объемных деталей, расположенных в разных плоскостях под различными углами друг к другу. Трудность пространственной разметки заключается в том, что приходиться не только размечать отдельные элементы на одной поверхности (стороне) детали, а увязывать разметку этих отдельных поверхностей (плоскостей, осей отверстий, их соосности, углов наклона и т.п.) между собой.
Пространственную разметку производят на разметочной плите, установив и закрепив заготовку на ней таким образом, чтобы каждая плоскость или ось детали была параллельна или перпендикулярна общей плоскости разметочной плиты. Для установки и выверки на разметочной плите заготовки пользуются различными призмами, опорными прокладками, домкратами, разметочными кубиками и специальными (часто поворотными) приспособлениями. Прежде чем приступить к разметке, проверяют качество заготовки, выявляют дефекты поверхностей, изучают чертеж будущей детали, намечают последовательность разметки.
Выбор базы при разметке зависит от конструкционных особенностей и технологии изготовления детали. Базу выбирают, руководствуясь следующими правилами: у заготовок с уже обработанными плоскими поверхностями установочной базой является наибольшая обработанная поверхность; у заготовок с отверстиями или у заготовок цилиндрической формы установочными базами являются оси отверстия или заготовки и плоская поверхность, параллельная оси; у заготовок наружные и внутренние поверхности которых еще не обработаны, за базу принимают наружную поверхность; у заготовок, подвергающихся частичной обработке, за установочную базу принимают необрабатываемую поверхность.
Подготовка заготовки к разметке состоит из очистки поверхности металлической щеткой или другими способами, установки деревянных пробок в отверстия (проемы, пазы) с обоих концов заготовки, окраски мест, на которые будут наноситься разметочные риски меловым раствором (на необработанных поверхностях). Окраску заготовки производят около разметочной плиты.
Установка заготовки на плите производится следующим образом. При установке только первое положение заготовки на плите является независимым, а все остальные положения зависят от первого. Его выбирают так, чтобы было удобно начать разметку от выбранной базы, параллельной плоскости разметочной плиты. Заготовку устанавливают в требуемом положении с помощью подкладок, клиньев, домкратов или непосредственно на плоскость плиты, на угольники, разметочные ящики, призмы. Установка должна быть прочной (без качания).
Приемы пространственной разметки (рис.4.5, а, б, в, г) в основном совпадают с приемами проекционного технического черчения. При нанесении рисок заготовка остается неподвижной, а рейсмас или штангенрейсмас перемещается относительно её по разметочной плите. Риски проводятся с одного раза. Разметочные линии наносят в следующем порядке: сначала проводят все горизонтальные риски со всех четырех или двух противоположных сторон заготовки, затем вертикальные и в заключении все окружности, дуги, сопряжения, фасонные и наклонные линии.
Кроме основных разметочных рисок параллельно им на расстоянии 5-7 мм проводят контрольные риски, которые служат для проверки установки заготовки на станке при дальнейшей обработке, а также для возможности обработки в тех случаях, когда разметочная риска почему-то исчезла.
а - нанесение краски на заготовку, установленную на призму;
б - нахождение центра отверстия заготовки;
в - нанесение рисок на заготовку; г - разметка заготовки, установленной на разметочном приспособлении (ящике)
Рисунок 2.4 Приемы пространственной разметки
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
Раздвоенная риска |
Линейка слабо прижималась к детали. Риска проводилась дважды по одному и тому же месту. Разметка проводилась тупой чертилкой. |
Линейку плотно прижимать к детали, риску проводить только один раз. Заточить чертилку. |
|
Керновое углубление не на риске |
При установке кернера его острие не попало на риску. Кернение производилось тупым кернером. Кернер сместился с риски перед ударом молотком. |
Точно устанавливать кернер в углубление риски, прочно удерживать его при кернении. При необходимости кернер заточить. |
|
Раздвоенная или смещенная риска размеченной дуги или окружности |
Опорная (неподвижная) ножка циркуля тупая. Малая глубина кернового углубления в центре окружности или дуги. Сильное нажатие на подвижную ножку циркуля в процессе разметке. |
Разметку производить только циркулем с остро заточенными ножками, плавными несильными движениями циркуля, наклоняя его в сторону движения. |
|
Риски не сопряжены друг с другом |
Неточно установлена линейка по рискам. Смещение линейки во время нанесения риски. Неточно установлен размер циркуля; опорная ножка циркуля выскочила из кернового углубления при проведении риски. |
Точно соблюдать все правила разметки. Прочно удерживать линейку и циркуль в процессе разметке. |
|
Непараллельные или неперпендикулярные друг другу риски |
Керновые углубления на исходных рисках смещены. Неточно установлена линейка по рискам и дугам. Слабо закреплен зажимной винт циркуля. |
Точно устанавливать линейку по исходным рискам. Прочно прижимать ее к детали. Следить за зажимом ножек циркуля. |
|
Углы между рисками не соответствуют заданным |
Керновые углубления на исходных рисках смещены. Нарушена последовательность построения угла. Неточно установлена линейка по рискам и керновым углублениям. |
Керновые углубления наносить только по углублению риски. Следить за заточкой кернера и чертилки. Точно устанавливать линейку по рискам и керновым углублениям. |
|
Размеченный контур не соответствует шаблону |
Шаблон во время разметки был неплотно прижат к поверхности заготовки, в результате чего сместился при нанесении разметочных рисок. |
Плотно прижимать шаблон к поверхности заготовки в процессе разметки. При возможности закреплять шаблон на заготовке при помощи струбцины. |
|
При разметке при помощи рейсмаса риска не прямолинейна |
Неустойчиво установлена размечаемая деталь. Слабо закреплена игла рейсмаса на стойке. На разметочную плиту под основание рейсмаса попала грязь. |
Проверить прочность (без качки) установки детали на разметочной плите. Тщательно протереть разметочную плиту перед разметкой. Прочно закреплять разметочную иглу на штанге рейсмаса. |
|
Не совпадают центры отверстий и цилиндрических частей деталей. |
Некачественно определены центры отверстий и цилиндрических частей детали. |
Проверить разметку центров. |
Тема 3. Рубка, резка, правка и гибка металла.
Рубка металла представляет собой операцию обработки металлов резанием, при которой с помощью режущего инструмента – зубила, крейцмейселя или канавочника – с заготовки или детали удаляют излишний слой металла или заготовку разрубают на части, вырубают отверстие в листовом металле, прорубают смазочные канавки и т.п. Рубку производят в тех случаях, когда по условиям производства станочная обработка трудно выполнима или нерациональна и когда не требуется высокая точность обработки. Рубку мелких заготовок производят в тисках, крупные заготовки рубят на плите или наковальне, особо крупные на том месте, где они находятся. Для рубки применяются следующие инструменты: зубило, крейцмейсель, канавочники.
Зубило слесарное (рис. 3.1, а) состоит из 3-х частей: рабочей 2, средней 3 и ударной (бойка) 4. Рабочую часть зубила, заканчивающуюся клиновой режущей частью 1, и боек закаливают и отпускают.
Рисунок 3.1 Инструменты для
рубки
После термической обработки режущая кромка должна иметь твердость НRС 55...60; боек НRС 35...40. Зубила изготавливают длиной 100-200 мм, ширину режущей кромки соответственно выбирают 5...25 мм. Угол заострения зубила в зависимости от обрабатываемого материала затачивают на заточном станке до следующих размеров (град):
Твердые материалы (чугун, твердая сталь, бронза) - 70
Материалы средней твердости (сталь) - 60
Мягкие материалы (медь, латунь) - 45
Алюминиевые сплавы и цинк - 35
Чем меньше угол заострения, тем меньшую силу необходимо приложить для резания. Головка зубила - боек делается всегда в виде усеченного конуса с полукруглым верхним основанием, так как в этом случае наносимый молотком удар приходится по центру головки зубила. Конусная головка, кроме того, меньше расклепывается при работе.
Крейцмейсель (рис. 3.1, б) отличается от зубила более узкой режущей кромкой. Применяется для вырубания узких канавок, пазов и т.п. Чтобы крейцмейсель, углубляясь в канавку, не заклинивался, его режущую кромку делают несколько шире рабочей части. Крейцмейселем также пользуются для срубания поверхностного слоя с широкой чугунной плиты, когда сначала прорубают узкие канавки, а затем оставшийся металл зубилом. Углы заточки, твердость рабочей и ударной части крейцмейселя те же, что и у зубила.
Канавочники (рис. 3.1, в) отличаются от крейцмейселя только изогнутой формой режущей кромки и применяются для вырубания смазочных канавок во вкладышах и втулках подшипников и при других подобных работах.
Зубило располагают на верстаке с левой стороны тисков режущей кромкой к себе, а молоток – с правой стороны бойком направленным к тискам.
Большое значение при рубке имеет правильное положение корпуса слесаря: при рубке надо стоять у тисков устойчиво вполоборота к ним, левей тисков (рис. 3.2, а). Положение ног слесаря показано на рис. 3.2, б.
Качество и производительность рубки зависит от вида ударов молотком. Различают 3 вида удара молотком: а)кистевой, б)локтевой, в)плечевой (рис 3.3). Перед началом работы необходимо выполнить тренировочные упражнения по нанесению различных ударов молотком.
Рисунок 3.2 Положение при работе зуилом
Рисунок 3.3
Виды удара молотком
В процессе рубки металла руки должны действовать согласованно. Правой рукой нужно точно ударять молотком по зубилу, левой – в промежутках между ударами перемещать зубило по металлу. При ударе смотреть не на головку, а на режущую кромку зубила. При рубке полосового и листового металла по уровню губок тисков часть заготовки, уходящая в стружку (срубаемая), должна быть над губками тисков, риска разметки – находиться точно на уровне губок без перекоса, в начале рубки заготовка не должна выступать за правый торец губок, рубку выполнять локтевым ударом.
Заточку зубил и крейцмейселей производят на заточных (точильных) станках (рис. 3.4, а). Для заточки инструмента из инструментальных сталей (углеродистой, легированной и быстрорежущей) применяют шлифовальный круг из электрокорунда зернистостью 40, 50 или 63 на керамической связке (ПП 15А, 50Н СМ2 5 К5 А).
ПП – форма круга плоскопрямоугольная
15А – электрокорунд
50Н – зернистость круга нормальная
СМ2 – степень твердости
5 – структура круга
К5 – связка круга, керамическая
А – класс круга.
Угол заострения проверяют шаблоном, на котором имеются угловые вырезы 70, 60, 45 и 35о (рис. 3.4, б, в). После заточки мелкозернистым абразивным бруском снимают заусенцы (заправляют лезвие).
Рисунок 3.4.
Заточка зубила на заточном станке
Типичные дефекты при рубке, причины их появления и способы предупреждения.
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
Рубка листовой стали в тисках |
||
|
Обрубленная кромка детали прямолинейна |
Деталь слабо зажата в тисках |
Прочно закреплять деталь в тисках |
|
Стороны вырубленной детали непараллельные |
Перекос разметочных рисок. Перекос заготовки в тисках |
Соблюдать правила разметки, точно устанавливать деталь в тисках по разметочной риске |
|
«Рваная» кромка детали |
Рубка выполнялась слишком сильными ударами или тупым зубилом |
Перед рубкой убедиться в правильной заточке зубила. Силу ударов регулировать в зависимости от толщины заготовки. Угол наклона зубила должен быть не менее 300. |
Прорубание канавок |
||
|
«Рваные» кромки канавки |
Неправильная заточка крейцмейселя |
Крейцмейсель затачивать с поднутрением режущей кромки |
|
Глубина канавки неодинакова по ее длине |
В процессе рубки не производилось регулирование наклона крейцмейселя |
При рубке толщину срезаемого слоя материала, а следовательно, и глубину канавки регулировать наклоном крейцмейселя |
|
Сколы на конце канавки |
Не обрублена фаска на детали |
Перед началом рубки (особенно хрупких металлов) обязательно срубать фаску на ребре заготовки в месте выхода крейцмейселя |
Срубание слоя металла на широкой поверхности |
||
|
Грубые завалы и зарубы на обработанной поверхности |
Рубка осуществлялась тупым зубилом. Неправильная установка зубила в процессе рубки. Неравномерность силы ударов молотком по зубилу в процессе рубки |
Наиболее рационально производить срубание выступов между прорубленными ранее канавками способом «елочка». Толщину снимаемого слоя регулировать наклоном зубила |
|
Сколы на кромке детали |
Не обрублены фаски на детали |
Перед рубкой широкой поверхности детали (особенно хрупкого металла) обязательно срубить фаски со всех ребер детали |
Рубка листовой, полосовой и прутковой стали на плите |
||
|
Непрямолинейная кромка отрубленной детали |
Нарушение правил разметки детали. Рубка велась не по разметочной риске |
Следить за прямолинейностью риски разметки. Точно устанавливать зубило на риску |
|
Кромка отрубленной детали имеет глубокие зарубы и сколы |
Неправильная заточка зубила. Неточная установка зубила на разметочную риску. Рубка выполнялась слишком слабыми ударами с «пристукиванием» или тупым зубилом |
Для рубки листового металла зубило следует затачивать слегка закругленно. Рубку производить энергичными ударами без «пристукивания». Прочно удерживать зубило на риске разметки |
Резка металла – операция разделения на части круглого, полосового, профильного проката, а также труб ручным и механическим способом. Ручную резку заготовок в зависимости от профиля и площади сечения производят различными инструментами: ножовками, ножницами (ручными, стуловыми, рычажными), труборезами и газопламенными резаками.
Ручная ножовка – наиболее распространенный инструмент для разрезки толстых листов, полосового и профильного металла, а также для прорезания пазов, шлицев, обрезки и вырезки заготовок по контуру и т.п.
Она состоит из рамки (ножовочного станка) натяжного винта подвижной головки с хвостовиком и ручкой (рис. 4.1, а). Рамки ножовки бывают цельной и раздвижной конструкции. Ножовочное полотно представляет собой тонкую и узкую стальную пластину с зубьями на одном ребре. Каждый зуб ножовочного полотна (рис. 4.1, б, в) имеет форму клина (резца), на котором различают задний угол, угол заострения, передний угол.
Для уменьшения трения ножовочного полотна о стенки разрезаемого металла (пропила) зубья его разводят в разные стороны, увеличивая таким образом толщину полотна n до ширины пропила k.
Зубья с большим шагом отгибают по одному поочередно вправо и влево (рис. 4.1, д), зубья с малым шагом отгибают по 2-3 вправо и по 2-3 влево, при этом образуется волнистая линия (рис. 4.1, г).
Рисунок 4.2
Положение при работе ножовкой
Рисунок 4.1
Ручная ножовка
При резке металла ножовкой корпус слесаря необходимо развернуть вправо под углом 45о к оси тисков (рис. 4.2, а). Положение ног показано на рис. 4.2, б. Во время разрезки ножовку держат в горизонтальном положении. Двигать ее надо плавно, без рывков, производя 30-60 двойных ходов за минуту. При движении вперед рамку ножовки нажимать вниз.
Длина хода ножовки должна быть такой, чтобы работало не менее 2/3 ее длины, а не только ее средняя часть.
Основные правила резания металла ножовкой (полосовой, листовой, прутковый материал; профильный прокат; трубы)
Ручные ножницы бывают правыми и левыми. У правых ножниц скос на режущей части на каждой из половин находится с правой стороны, а у левых – с левой. Ручными ножницами можно резать листовую сталь толщиной до 0,7 мм, кровельное железо толщиной до 1,0 мм, листы меди и латуни толщиной до 1,5 мм. Такие ножницы предназначены для разрезания материала по прямой линии или по дуге большого радиуса. Если требуется вырезать в листовом материале отверстие или вырезать деталь по контуру с малыми радиусами кривизны, применяют ножницы с криволинейными лезвиями или пальцевые ножницы с тонкими и узкими режущими лезвиями.
Настольные ручные рычажные ножницы применяют для разрезания листовой стали толщиной до 4 мм, алюминия и латуни – до 6 мм. Рычажные ножницы могут несколько отличаться друг от друга по конструкции, но принцип их действия во всех случаях одинаков.
Труборезы (рис.4.3) применяют для разрезания труб различного диаметра вместо слесарной ножовки, а также более качественного разрезания труб. Труборез представляет собой специальное приспособление, у которого режущим инструментом служат стальные дисковые резцы-ролики. Наиболее распространены роликовые, хомутиковые и цепные труборезы.
а - роликовый: 1 - прижим; 2 - винт; 3 - винтовой рычаг; 4 - скоба; 5 - кронштейн; 6 - режущие ролики; 7 труба; б - хомутиковый; в - цепной; г - резцовый: 1 - нажимной винт; 2 - отрезной резец; 3 - винт
Рисунок 4.3 Труборезы
Роликовый труборез (рис.4.3, а) состоит из скобы 4, винтового рычага 3 и трех дисковых режущих роликов 6, два из которых установлены на осях в скобе 4, а третий смонтирован на оси, закрепленной в подвижном кронштейне 5. Разрезаемую трубу закрепляют в прижиме 1 винтом 2, после чего труборез устанавливают на трубу 7. При вращении винтового рычага 3 вправо кронштейн 5 переместит режущий ролик 6 до соприкосновения со стенкой трубы под некоторым нажимом. Труборез с тремя роликами режет одновременно в трех местах, поэтому при работе его слегка раскачивают при помощи рычага (примерно на одну треть оборота в каждую сторону). Для повышения качества разрезания место реза смазывают маслом.
Для разрезания труб большого диаметра применяют хомутиковые или цепные труборезы (рис. 4.3, б, в).
Основные правила резания листового и полосового
материала рычажными ножницами
Основные правила резания труб труборезом
- смазывать место реза,
- следить за перпендикулярностью рукоятки трубореза оси трубы,
- внимательно следить за тем, чтобы режущие диски располагались точно, без перекоса, по линии реза,
- не прикладывать больших усилий при вращении винта рукоятки трубореза для подачи режущих дисков,
- в конце разрезания поддерживать труборез обеими руками; следить за тем, чтобы отрезанный кусок трубы не упал на ноги.
Наряду с ручным инструментом используют механизированный. (Механическая ножовка, ручные электровибрационные ножницы, универсальная дисковая пила, маятниковая пила, ленточные пилы, гильотинные ножницы, роликовые ножницы, дисковые ножницы, вибрационные ножницы)
Таблица 4
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
Резание слесарной ножовкой |
||
|
Перекос реза |
Слабо натянуто полотно. Резание производилось поперек полосы или полки угольника |
Натянуть полотно таким образом, чтобы оно туго поддавалось нажатию пальцем сбоку |
|
Выкрошивание зубьев полотна |
Неправильный подбор полотна. Дефект полотна – полотно перекалено |
Полотно следует подбирать таким образом, чтобы шаг зубьев был не более половины толщины заготовки, т.е. чтобы в работе участвовало два-три зуба. Вязкие металлы (алюминий и его сплавы) резать полотнами с более мелким зубом, тонкий материал закреплять между деревянными брусками и разрезать вместе с ними |
|
Поломка полотна |
Сильное нажатие на ножовку. Слабое натяжение полотна. Полотно перетянуто. Неравномерное движение ножовкой при резании |
Ослабить вертикальное (поперечное) нажатие на ножовку, особенно при работе новым, а также сильно натянутым полотном. Ослаблять нажатие на ножовку в конце реза. Движения ножовкой производить плавно, без рывков. Не пытаться исправлять перекос реза перекосом ножовки. Если полотно тупое, то необходимо заменить его. |
|
Резание ручными ножницами |
||
|
При резании листового материла ножницы мнут его |
Тупые ножницы. Ослаблен шарнир ножниц |
Резание производить только острозаточен-ными ножницами. Перед началом резания проверить и, если необходимо, подтянуть шарнир ножниц так, чтобы раздвигание ручек производилось плавно, без заеданий и качки |
|
«Надрывы» при резании листового материала |
Несоблюдение правил резания |
Во время работы ножницами следить, чтобы лезвия ножниц не сходились полностью, так как это приводит к «надрывам» металла в конце реза |
|
Отступление от линии разметки при резании электровибрационными ножницами |
Несоблюдение правил резания |
При резании листового материала больших размеров (более 500 мм) лист задней кромкой упереть в какой-либо упор и разрезание производить перемещением (подачей) ножниц. При вырезании заготовок с криволинейными контурами (особенно при небольших размерах заготовок) подачу производить передвижением заготовки |
|
Ранение рук |
Работа производилась без рукавиц |
Работать ножницами следует только в брезентовых рукавицах (прежде всего на левой руке, поддерживающей разрезаемый лист) |
Резание труб труборезом |
||
|
Грубые задиры в местах закрепления трубы |
Нарушение правил закрепления труб |
Прочно закреплять трубу в трубном прижиме, чтобы она не проворачивалась в процессе резания. При закреплении трубы в тисках использовать деревянные прокладки |
|
«Рваный» торец отрезанной трубы |
Несоблюдение правил резания труб |
Точно устанавливать диски трубореза по разметочным меткам. Внимательно следить в процессе резания за перпендикулярностью рукоятки трубореза к оси трубы (при этом условии режущие диски трубореза не смещаются и линия реза не перекашивается). При каждом повороте трубореза поджимать его винт не более чем на половину оборота. Обильно смазывать оси режущих дисков и места реза |
3. Правка и гибка метала.
3.1. Правка.
Правка представляет собой первую операцию по подготовке заготовки или металла для ее последующей технологической обработки. Она предназначается для устранения искажений формы (вмятин, выпучиваний, волнистости, коробления, искривления и т.п.) путем пластического деформирования. Металл подвергается правке как в холодном, так и в нагретом состоянии. Правку можно выполнять ручным способом на стальной или чугунной плите или на наковальне, машинную правку производят на прессах и правильных вальцах.
Для правки применяют: молотки с круглым полированным бойком, так как молотки с квадратным бойком оставляют следы в виде забоин; молотки из мягких материалов (медные, свинцовые, деревянные); гладилки и поддержки (металлические или деревянные бруски) для правки тонкого листового и полосового металла; правильные бабки для закаленных деталей с цилиндрической, сферической и прочими фасонными поверхностями.
Кривизну заготовок проверяют на глаз или по зазору между плитой и уложенной на нее заготовкой. Изогнутые места отмечают мелом. Правку производят на правильной плите или наковальне (рис. 5.1).
Рисунок 5.2 Приемы правки металла
полосового и круглого сечения
Рисунок 5.1 Приемы правки листового
материала
Простейшей является правка металла изогнутого по плоскости. В этом случае молотком или кувалдой наносят сильные удары по наиболее выпуклым местам полосы, уменьшая силу удара по мере выпрямления и поворачивая полосу с одной стороны на другую по мере необходимости (рис. 5.2 а, б). Сложней правка металла, изогнутого по ребру. Если в первом случае правка заключалась в простом выравнивании полосы, то здесь прибегают к деформированию растяжением части металла (рис. 5.2, в). Правку полос, имеющих скрученный (спиральный) изгиб (рис. 5.2, г), рекомендуется проводить методом раскручивания, для чего один конец заготовки зажимают в слесарные тиски, а на втором конце закрепляют ручные тисочки. Затем рычагом выправляют спиральную кривизну. При необходимости окончательную правку проводят на плите. Результаты правки (прямолинейность заготовки) проверяют на глаз (рис. 5.2, д), а для более точной проверки – на разметочной или контрольной плите по просвету, наложением линейки на полосу или щупом.
Правка листового материала – более сложная операция. Она зависит от вида деформирования, как, например, выпуклости или вмятины в середине листа или заготовки, более сложного деформирования, когда заготовка имеет одновременно выпуклость и волнистость кромок листа (рис. 5.1). Предварительно обводят мелом или карандашом волнистые участки на заготовке, затем кладут её на плиту выпуклостью вверх так, чтобы заготовка металла всей поверхностью была на плите. Придерживая лист левой рукой в рукавице, правой наносят молотком удары от края листа по направлению к выпуклости (рис. 5.1, а), по мере приближения к выпуклости удары наносят слабей и чаще. Во время правки заготовку поворачивают в горизонтальной плоскости так, чтобы удары равномерно распределялись кругом по всей площади заготовки. Если на листе имеется несколько выпуклостей, то удары наносят в промежутке между выпуклостями. В результате этого лист растягивается, и все выпуклости сводятся в одну общую, которую выправляют указанным выше способом.
Если лист имеет волнистость по краям, но ровную середину, то удары молотком наносят от середины листа к краям (рис. 5.1, б). От воздействия этих ударов лист в середине вытягивается, и волны по кромкам листа исчезают. После этого лист следует перевернуть и продолжать правку таким же способом до получения требуемых допусков прямолинейности и плоскостности.
Правку тонких листов производят деревянными молотками–киянками (рис. 5.1, в), а очень тонкие листы проглаживают деревянным или металлическим бруском – гладилкой, придерживая их на плите левой рукой (рис. 5.1, г). При правке лист периодически переворачивают.
Правку закаленных заготовок, иногда называемую рихтовкой, вызванную короблением при термической обработке, проводят различными молотками с закаленным бойком или специальным молотком с закругленной узкой стороной бойка. Удары наносят не по выпуклой, а по вогнутой стороне заготовки. Таким образом достигается растяжение волокон металла на вогнутой стороне заготовки и её выпрямление. Правку заготовок более сложной формы, например угольника, у которого после закалки изменился угол между измерительными сторонами, производят следующими способами: если угол стал меньше 900, то удары молотком наносят у вершины внутреннего угла (рис.5.3, а), если угол стал больше 900, то удары наносят у вершины наружного угла (рис. 5.3, б).
Рисунок 5.3 Правка закаленных деталей
и места нанесения ударов
Типичные дефекты при правке, причины их появления
и способы предупреждения
Таблица 5
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
После правки обработанной детали в ней имеются вмятины |
Правка производилась ударами молотка или кувалды непосредственно по детали |
Правку производить через прокладку или наставку из мягкого металла, при правке обработанные цилиндрические детали устанавливать на призмы |
|
После правки листового материала киянкой или молотком через деревянную наставку лист значительно деформирован |
Применялись недостаточно эффективные способы правки |
Применять способ правки путем растяжения металла по краям выпуклости, чередуя этот способ с правкой прямыми ударами |
|
После рихтовки полоса непрямолинейна по ребру |
Процесс правки не окончен |
Правку заканчивать ударами по ребрам полосы, переворачивая ее в процессе правки на 1800 |
Гибка – одна из наиболее распространенных слесарных операций. Её применяют для придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру. В процессе гибки металл подвергается одновременному воздействию растягивающих и сжимающих сил, поэтому при гибки необходимо учитывать механические свойства металла, его упругость, степень деформирования, толщину, форму и размеры сечения заготовки, углы и радиусы изгиба детали. Радиус изгиба не следует принимать близким к минимально допустимому, если это не диктуется конструктивными требованиями. Целесообразно не допускать радиус изгиба меньше толщины заготовки, так как уменьшение радиуса приводит к появлению трещин и других дефектов. В холодном состоянии рекомендуется изгибать детали из листовой стали толщиной до 5 мм, из полосовой стали толщиной до 7 мм, из круглой стали диаметром до 10 мм.
Гибку полосы из листовой стали выполняют в следующем порядке: наносят риску загиба, зажимают заготовку в тисках между угольниками-нагубниками так, чтобы разметочная риска была обращена к неподвижной губке тисков и выступала над ней 0,5мм (рис. 5.4, а), и ударами молотка, направленными к неподвижной губке, загибают конец полосы (рис. 5.4, б). Для гибки скобы заготовку зажимают в тисках между угольником и бруском–оправкой загибают первый конец (рис. 5.4, в), затем, вложив внутрь скобы брусок–оправку требуемого размера, зажимают скобы в тиски на уровне рисок и сжимают вторую лапку (рис. 5.4, г). Гибка полосы под острым углом с применением специальной оправки показана на рис.5.4, д.
Гибку хомутика из тонкой полосовой стали выполняют в следующем порядке: зажимают в тисках оправку 1 требуемого диаметра (рис. 5.5, а), загибают заготовку 2 на оправке двумя плоскогубцами 3 и обрабатывают хомутик окончательно с помощью молотка на оправке в тисках (рис. 5.5, б, в).
Рисунок 5.4 Приемы гибки полос
1-оправка; 2 - заготовка; 3 - плоскогубцы; 4 - нагубники; 5 - медная пластина
Рисунок 5.5 Приемы гибки хомутика
Типичные дефекты при гибке, причины их появления
и способы предупреждения
Таблица 6
|
ДЕФЕКТ |
ПРИЧИНЫ |
СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ |
|
При изгибании уголка из полосы он получился перекошенным |
Неправильное закрепление заготовки в тисках |
Закреплять полосу так, чтобы риска разметки точно располагалась по уровню гибок тисков проверять угольником |
|
Размеры изогнутой детали не соответствуют заданным |
Неточный расчет развертки, неправильно выбрана оправка |
Расчет развертки детали производить с учетом припуска на загиб и последующую обработку. Точно производить разметку мест изгиба. Применять оправки, точно соответствующие заданным размерам детали |
|
Вмятины (трещины) при изгибании трубы с наполнителем |
Труба недостаточно плотно набита наполнителем |
Трубу при заполнении наполнителем (сухим песком) располагать вертикально. Постукивать по трубе со всех сторон молотком. |
Тема 4. Размерная слесарная обработка.
Опиливанием называют слесарную операцию по удалению с поверхности заготовки слоя металла (припуск) с помощью режущего инструмента – напильника, целью которой является придание заготовке заданных форм и размеров, а также обеспечение заданной шероховатости поверхности. Опиливание производят после рубки и резания металла ножовкой, а также при сборочных работах для пригонки детали по месту.
Напильниками обрабатывают плоские, криволинейные, фасонные сложного профиля поверхности, пазы, канавки, отверстия любой формы, поверхности, расположенные под любыми углами.
В зависимости от требуемой шероховатости поверхности опиливание выполняют напильниками с различной насечкой. Чем больше насечек на определенной длине напильника, тем мельче зуб. Опиливание подразделяется на предварительное (черновое) и окончательное (чистовое и отделочное). Припуски на опиливание предусматриваются в пределах 0,5–0,025 мм. Погрешность размеров детали может составлять 0,2-0,05 мм.
Рисунок 6.3 Виды насечек напильников
Рисунок 6.2 Геометрические элементы
напильников
Рисунок 6.1 Части и элементы
слесарного напильника
Напильник представляет собой режущий инструмент в виде стального закаленного бруска определенного профиля и длиной 100-400 мм с большим количеством насечек или нарезок, образующих мелкие и острые зубья (резцы), которыми напильник срезает небольшой слой металла в виде стружки.
Основные части и элементы напильника показаны на рис.6.1. Зубья напильника могут быть образованы насеканием (рис.6.2, а), фрезерованием (рис. 6.2, б), протягиванием (рис.6.2, в) и другими способами. Наиболее распространенным способом образования зубьев является насекание их на специальных пилонасекательных станках с помощью зубила. Каждый зуб напильника имеет задний угол α, угол заострения β, передний угол γ.
Различают напильники с одинарной или простой (рис.6.3, а), двойной или перекрестной (рис.6.3, б), рашпильной (точечной)
(рис. 6.3, в), и дуговой (рис. 6.3, г) насечками.
Рисунок 6.4 Формы сечения напильников и
примеры их применения
1.1 Приемы опиливания деталей
При опиливании напильник перемещают строго горизонтально вперед (рабочий ход) плавно, производя 40-60 двойных ходов в минуту. Напильник должен касаться обрабатываемой плоскости всей своей поверхностью. Нажимать на напильник только при движении вперед, строго соблюдая распределение усилий, как показано на рис.6.5.
Рисунок 6.5 Распределение усилий нажима при опиливании
Обрабатываемая поверхность должна выступать над губками тисков на 8-10 мм. Опиливание плоскостей является сложным и трудоемким процессом. Чаще всего дефектом при опиливании плоскостей является неплоскостность. Работая напильником в одном направлении, трудно получить правильную и чистую поверхность.
Положение штрихов (следов зубьев напильника) на обрабатываемой поверхности зависит от направления движения напильника, которое может быть прямым (продольным) (6.6, а), косым (поперечным) (рис. 6.6, б) и перекрестным (рис.6.6, в).
Рисунок 6.6 Опиливание плоских поверхностей
Типичные дефекты при опиливании металла,
причины их появления и способы предупреждения
Таблица 7
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
«Завалы» в задней части плоскости детали |
Тиски установлены слишком высоко |
Отрегулировать высоту тисков по росту |
|
«Завалы» в передней части плоскости детали |
Тиски установлены слишком низко |
То же |
|
«Завалы» опиленной широкой плоскости детали |
Опиливание выполнялось только в одном направлении |
При опиливании широкой плоской поверхности последовательно чередовать продольное, поперечное и перекрестное опиливание |
|
Не удается опилить сопряженные плоские поверхности под угольник |
Не соблюдались правила опиливания сопряженных плоских поверхностей |
Вначале точно, под линейку, и начисто опилить базовую плоскую поверхность детали, а затем по ней припиливать сопряженную плоскую поверхность |
|
Угольник не плотно прилегает к плоским поверхностям, сопряженным под внутренним углом. |
Некачественно отделан угол в сопряжении |
Отделку угла между сопрягаемыми плоскими поверхностями производить ребром трехгранного напильника или надфиля, сделать прорезь в углу сопряжения поверхностей |
|
Не удается опилить плоские поверхности параллельно друг другу |
Не соблюдаются правила опиливания плоских поверхностей |
Вначале точно, под линейку, и начисто опилить базовую плоскость детали. Опиливание сопряженной плоскости производить, чередуя с самого начала работы регулярную проверку ее плоскостности линейкой и размера штангенциркулем. Места опиливания определять по просвету между губками штангенциркуля и опиливаемой поверхностью, а также на основе сравнения результатов измерений |
|
Грубая окончательная отделка опиленной поверхности |
Отделка производилась «драчевым» напильником. Применялись неправильные приемы отделки поверхности. |
Отделку поверхности производить только личным напильником после качественного опиливания под линейку поверхности более грубым напильником. Отделку поверхности производить продольным штрихом, применяя захват напильника «щепотью». |
|
Опиленный круглый стержень не цилиндричен (овальность, конусность, огранка) |
Нерациональная последовательность опиливания и контроля. |
При опиливании чаще производить измерение размеров стержня в разных местах и с различных сторон. При необходимости снятия значительного слоя металла вначале опилить стержень на многогранник, проверяя размер и параллельность, а затем довести его до цилиндричности. |
|
Опиленная криволинейная поверхность плоской детали не соответствует профилю контрольного шаблона |
Не соблюдаются правила опиливания криволинейных поверхностей плоских деталей. |
При опиливании выпуклых поверхностей сначала опиливать на многогранник с припуском на отделку 0,1...0,2 мм, затем отделывать продольным штрихом с регулярным контролем поверхности по шаблону. При опиливании вогнутой поверхности малого радиуса кривизны диаметр круглого напильника должен быть меньше двойного радиуса выемки |
|
Опиленный сопряженный контур детали не соответствует профилю контрольного шаблона |
Неправильная последовательность обработки |
Соблюдать типовую последовательность обработки: вначале опилить плоские параллельные поверхности, затем выпуклые. Заканчивать обработку опиливанием вогнутых частей поверхности, внимательно следя за опиливанием мест сопряжения. Отделку производить продольным штрихом. |
Сверлением называется процесс образования отверстия в сплошном материале режущим инструментом – сверлом. Точность обработки не превышает 11…12-го квалитетов и шероховатость поверхности Rz=25…80 мкм. Сверление применяют для получения неответственных отверстий, служащих для облегчения деталей, отверстий под крепежные болты, заклепки, шпильки и т.п., отверстий, предназначенных для дальнейшей обработки: рассверливание, зенкерование, развертывание, нарезания резьбы.
Рассверливанием называется операция по увеличению диаметра ранее просверленного отверстия сверлом большего диаметра. Обычно ее выполняют, когда в сплошном металле нужно получить отверстие диаметром более 25 мм. Разница диаметров первого и второго сверла составляет примерно 10…15мм.
а - сверление; б - рассверливание; в - зенкерование; г - растачивание; д - зенкование; е - развертывание; ж проглаживание; з - нарезание внутренней резьбы; и цекование (подрезка) торцов; к - вырезание дисков (шайб); л - проточка внутренних канавок
Рисунок 7.1. Работы, выполняемые на
сверлильных станках
Спиральное сверло состоит из рабочей части и хвостовика. Сверла диаметром до 20 мм изготовляют с цилиндрическим хвостовиком, который иногда снабжают поводком. Сверла диаметром более 6 мм также изготовляют с коническим хвостовиком и лапкой. Переходный участок между рабочей частью и хвостовиком называется шейкой; он служит для маркирования на нем диаметра сверла, марки материала, из которого выполнена режущая часть сверла, и товарного знака завода–изготовителя (рис. 7.2, а, б).
Рабочая часть сверла состоит из режущей и направляющей части. Режущая часть сверла (рис. 7.3, а) имеет два зуба с режущими кромками 2 и 6, расположенными под углом 2φ, две канавки 5 и 9 для выхода стружки, две задние поверхности 4 и 8, поперечную режущую кромку (перемычку) 1, наклоненную под углом ψ=550. Зуб сверла имеет форму клина с соответствующими углами (рис. 7.3, б). Передний угол γ сверла в каждой точке режущей кромки является величиной переменной и по мере приближения к центру сверла уменьшается. Задний угол α увеличивается по направлению от периферии к центру сверла.
Рисунок 7.3
Части и элементы спиральных сверл с коническим и цилиндрическим хвостовиками
а - перовые; б - спиральные с цилиндрическим хвостовиком; в - спиральные с коническим хвостовиком; г - центровые; д - комбинированное сверло-зенкер
Рисунок 7.2
Различные конструкции сверл
Для увеличения диаметра отверстия, полученного сверлением, литьем или штамповкой, а также для получения конических и цилиндрических углублений, зачистки торцовых поверхностей бобышек и ступиц применяют следующие технологические операции: зенкерование, зенкование и цекование (рис.7.4).
Зенкерованием называется процесс обработки предварительно просверленных, штампованных, литых отверстий в целях придания им более правильной геометрической формы (устранение отклонения от круглости и других дефектов), достижения более высокой точности (9...11-го квалитетов) и снижения шероховатости поверхности до Rа=1,25...2,5 мкм. Эта обработка может быть либо окончательной, либо промежуточной (получистовой) перед развертыванием, дающим еще более точные отверстия (6...9-го квалитетов) и шероховатость поверхности до Ra=0,16...1,25 мкм. При обработке точных отверстий диаметром менее 12 мм вместо зенкерования применяют сразу развертывание.
Рисунок 7.4
Конструкции и элементы зенкеров
Зенкованием называется процесс обработки специальным инструментом- зенковками конических углублений и фасок под головки болтов, винтов, заклепок. В отличие от зенкеров зенковки имеют режущие зубья на торце иногда и направляющие цапфы, которыми зенковки вводятся в просверленное отверстие, что обеспечивает совпадение оси отверстия и образованного зенковкой углубления под головку винта. Крепление зенкеров и зенковок на сверлильных станках ничем не отличается от крепления сверл.
Развертыванием называется процесс окончательной чистовой обработки отверстий, обеспечивающий высокую точность размеров и шероховатость поверхности в пределах Ra=1,25...0,16 мкм. Развертывание отверстий выполняют как на сверлильных и других металлообрабатывающих станках, так и вручную при слесарной и слесарно-сборочной обработке. Ручные развертки (рис.7.5, а) – с прямым и винтовым зубом, насадная, регулируемая – снабжены квадратным концом на хвостовике для вращения их с помощью воротка.
Рисунок 7.5 Типы разверток
Типичные дефекты при обработке отверстий,
причины их появления и способы предупреждения
Таблица 9
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
Сверление |
||
|
Перекос отверстия |
Стол станка неперпендикулярен шпинделю. Попадание стружки под нижнюю поверхность заготовки. Неправильные (непараллельные) подкладки. Неправильная установка заготовки на столе станка. Неисправные и неточные приспособления |
Выверить правильность положения стола. При установке очищать стол и заготовку от грязи и стружки. Исправить или заменить прокладки. Проверить установку и крепление заготовки. Заменить приспособление исправным |
|
Смещение отверстия |
Биение сверла в шпинделе. Увод сверла в сторону. Неправильная установка или слабое крепление заготовки на столе (при сверлении заготовка сместилась). Неверная разметка при сверлении по разметке |
Устранить биение сверла. Проверить правильность заточки сверла, выверить его на биение и правильно заточить. Проверить установку и крепление заготовки, надежно закрепить ее на столе станка. Правильно размечать заготовку |
|
Завышенный диаметр отверстия |
Люфт шпинделя станка. Неправильные углы заточки сверла или разная длина режущих кромок. Смещение поперечной режущей кромки. |
Во всех перечисленных случаях следует правильно переточить сверло |
|
Грубо обработана поверхность стенок отверстия |
Завышена подача сверла. Тупое и неправильно заточенное сверло. Некачественная установка заготовки или сверла. Недостаточное охлаждение или неправильный состав охлаждающей жидкости |
Правильно заточить сверло. Проверить правильность крепления сверла и обрабатываемой заготовки. Увеличить охлаждение сверла или заменить охлаждающую жидкость |
|
Увеличение глубины отверстия |
Неправильная установка упора на глубину |
Точно установить упор на заданную глубину резания |
Зенкерование |
||
|
Грубая обработка, задиры на обработанной поверхности отверстия |
Под зубья инструмента попадает стружка |
Отверстия в заготовках из стали обрабатывать с применением смазывающе-охлаждающей жидкости |
|
Перекос отверстия, зенкерованного в необработанной корпусной детали |
Неправильная установка заготовки на столе станка |
При установке заготовки на столе станка особое внимание обращать на расположение оси обрабатываемого отверстия относительно оси инструмента. Прочно закреплять заготовку на столе станка |
|
Диаметр зенкованной части отверстия больше диаметра зенковки |
Диаметр штифта зенковки меньше диаметра отверстия |
Внимательно следить за тем, чтобы диаметр штифта зенковки точно соответствовал диаметру обрабатываемого отверстия |
|
Глубина зенкования части отверстия меньше или больше заданной |
Работа не окончена. Невнимательность при измерениях, невнимательность при работе |
Продолжить работу и более внимательно относиться к измерению глубины зенкования. Во втором случае брак является неисправимым |
|
Грубая обработка, задиры на обработанной поверхности |
Обработка производилась без смазывающе-охлаждающей жидкости. Применялись неправильные приемы развертывания |
И при черновом и при чистовом развертывании отверстий в стальных деталях обязательно применять смазывающе-охлаждающую жидкость. Развертывание производить только вращением воротка по часовой стрелке |
|
Диаметр развернутого отверстия меньше заданного, проходная пробка калибра не входит в отверстие |
Работа выполнялась сильно изношенной разверткой |
Сменить инструмент |
Нарезание резьбы можно производить на станках и вручную. В практике слесарной обработки для нарезания внутренней резьбы в отверстиях применяют метчики, а для нарезания наружной резьбы – плашки различной конструкции. Метчики по назначению делятся на ручные, машинно-ручные, машинные и гаечные. Метчик имеет рабочую часть и хвостовик, заканчивающийся квадратом для воротка (рис.8.2, а). Перо метчика имеет форму клина с соответствующими углами: передним γ, полученным путем заточки передней поверхности канавки (рис.8.2, б) и задним α, полученным путем заточки (затылования) по наружному диаметру режущей части (рис. 8.2, в). Ручные (слесарные) метчики для метрической и дюймовой резьб изготовляют комплектами из двух и трех метчиков. Комплекты из двух штук (черновой и чистовой) применяют для резьб с шагом до 3 мм включительно; из трех штук (черновой, средней и чистовой) – с шагом резьбы свыше 3 мм. Полный профиль резьбы имеет только чистовой метчик. Черновой и средний метчики имеют меньшие наружные диаметры. Различна и длина заборного конуса у каждого метчика: у чернового (4...5) Р, у чистового – (1,5...2) Р. Каждый метчик в комплекте имеет на хвостовой части соответственно одну, две или три риски (кольца). В таком же порядке их используют при нарезании резьбы.
Рисунок 8.2 Части и элементы метчика
Рисунок 8.1 Профили и элементы резьбы
В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют при нарезании резьбы в стальных и бронзовых заготовках раствор эмульсола, сульфофрезол, минеральное масло, при обработке чугуна и алюминиевых сплавов – керосин, а также без охлаждения.
Таблица 10 - Диаметры стержней под резьбу при нарезании
резьбы плашками, мм
|
Диаметр резьбы |
Шаг Р |
Диаметр стержня |
|
|
Наибольший |
допуск |
||
|
2,0 |
0,4 |
1,94 |
-0,06 |
|
2,3 |
0,4 |
2,24 |
-0,06 |
|
2,6 |
0,45 |
2,54 |
-0,06 |
|
3,0 |
0,5 |
2,94 |
-0,06 |
|
4,0 |
0,7 |
3,92 |
-0,08 |
|
5,0 |
0,8 |
4,92 |
-0,08 |
|
6,0 |
1,0 |
5,92 |
-0,08 |
|
8,0 |
1,25 |
7,90 |
-0,10 |
|
10,0 |
1,5 |
9,90 |
-0,10 |
|
12,0 |
1,75 |
11,88 |
-0,12 |
|
14,0 |
2,0 |
13,88 |
-0,12 |
|
16,0 |
2,0 |
15,88 |
-0,12 |
|
18,0 |
2,5 |
17,88 |
-0,12 |
Рисунок 8.3. Приемы нарезания
резьбы плашками
Типичные дефекты при нарезании резьб, причины их
появления и способы предупреждения
Таблица 11
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
Рваная резьба |
Диаметр стержня больше номинального, а диаметр отверстия – меньше. Нарезание резьбы без смазки. Стружка не дробиться обратным ходом инструмента. Затупился режущий инструмент |
Тщательно проверять диаметры стержня и отверстия перед нарезанием резьбы. Обильно смазывать зону резания. Следить за состоянием режущих кромок инструмента и при их затуплении инструмент заменять |
|
Неполный профиль резьбы (тупая резьба) |
Диаметр стержня меньше требуемого. Диаметр отверстия больше требуемого. |
Тщательно проверять диаметры стержня и отверстия под нарезание резьбы. |
|
Перекос резьбы |
Перекос плашки или метчика при врезании. |
Внимательно контролировать положение инструмента при врезании. |
|
Задиры на поверхности резьбы |
Малая величина переднего угла метчика. Недостаточная длина заборного конуса. Сильное затупление и неправильная заточка метчика. Низкое качество СОЖ. Высокая вязкость материала заготовки. Применение чрезмерно высоких скоростей резания. |
Использовать метчики необходимой конструкции и геометрии. Применять соответствующую СОЖ. Выбирать рациональную скорость резания с помощью справочных таблиц. |
|
Провал по калибр-пробкам. Люфт в паре винт-гайка |
Разбивание резьбы метчиком при неправильной его установке. Большое биение метчика. Снятие метчиком стружки при вывертывании. Применение повышенных скоростей резания. Использование случайных СОЖ. Неправильное регулирование плавающего патрона или его непригодность. |
Правильно (без биения) устанавливать инструмент. Выбирать нормальные скорости резания. Применять наиболее эффективные СОЖ для данных условий обработки. Выбирать исправный патрон. |
|
Тугая резьба |
Сработался (затупился) инструмент. Неточные размеры инструмента. Большая шероховатость резьбы инструмента. |
Заменить инструмент и нарезать резьбу заново. Применять метчики необходимых размеров. |
|
Конусность резьбы |
Неправильное вращение метчика (разбивание верхней части отверстия). Отсутствие у метчика обратного конуса. Зубья калибрующей части срезают металл. |
Правильно устанавливать метчик. Использовать метчики правильной конструкции. |
|
Несоблюдение размеров резьбы (непроходной калибр проходит, а проходной калибр не проходит) |
Неправильные размеры метчика. Перекос метчика при установке и нарушение условий его работы. Срезание резьбы при обратном ходе метчика. |
Заменить инструмент исправным. Правильно устанавливать метчик и соблюдать условия его работы. |
|
Поломка метчика |
Диаметр отверстия меньше расчетного. Большое усилие при нарезании резьбы, особенно в отверстиях малых диаметров. Нарезание резьбы без смазки. Не срезается стружка обратным ходом. |
Строго соблюдать правила нарезания резьбы. |
Тема 5. Пригоночные операции слесарной обработки
5.1 Распиливание и припасовка
Распиливание является разновидностью опиливания. При распиливании выполняется обработка напильником отверстия или проема для обеспечения заданных форм и размеров после того, как это отверстие или проем предварительно получены сверлением, обсверливанием контура с последующим вырубанием перемычек, выпиливанием незамкнутого контура (проема) ручной ножовкой, штамповкой или др. Эта операция часто применяется в слесарной практике, особенно при выполнении ремонтных, сборочных и инструментальных работ.
В зависимости от формы контура, подлежащего распиливанию, выбирается форма рабочего инструмента (напильника, надфиля), соответствующие приспособления и контрольно-измерительные инструменты. Особенность операции распиливания по сравнению с опиливанием состоит в том, что контроль качества обработки (размеров и конфигурации) производится специальными проверочными инструментами – шаблонами, выработками, вкладышами и т.д. наряду с применением универсальных измерительных инструментов.
Припасовка – это слесарная операция по взаимной пригонке способами опиливания двух сопряженных деталей (пары). Припасовываемые контуры пар деталей подразделяются на замкнутые (типа отверстий) и открытые (типа проемов). Одна из припасовываемых деталей (с отверстием, проемом) называется проймой, а деталь, входящая в пройму, - вкладышем.
Распиливание и припасовка – весьма трудоемкие слесарные операции, поэтому их стараются по возможности механизировать.
Основные правила распиливания и припасовки деталей
При распиливании проемов, открытых контуров и отверстий необходимо соблюдать следующие правила:
При выполнении припасовки необходимо соблюдать следующие правила:
Типичные дефекты при распиливании и припасовке деталей,
причины их появления и способы предупреждения
Таблица 12
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
Перекос проема или отверстия по отношению к базовой поверхности детали |
Перекос при высверливании или рассверливании. Недостаточный контроль при распиливании |
Тщательно следить за перпендикулярностью инструмента базовой поверхности заготовки при сверлении и рассверливании проема (отверстия). В процессе работы систематически проверять перпендикулярность плоскости распиливаемого проема (отверстия) базовой поверхности детали |
|
Несоблюдение формы проема (отверстия) |
Распиливание выполнялось без проверки формы проема (отверстия) по шаблону (вкладышу). «Зарезы» за разметку при вырезании контура |
Вначале распиливание выполнять по разметке (0,5 мм до линии разметки). Окончательную обработку проема (отверстия) производить с тщательной проверкой его формы и размеров измерительными инструментами или шаблоном (вкладышем) |
|
Несовпадение симметричных контуров припасовываемой пары (вкладыша и проймы) при их перекантовке на 1800 |
Одна из деталей пары (контршаблон) изготовлена не симметрично |
Тщательно выверить симметричность вкладыша при разметке и изготовлении |
|
Одна из деталей пары (пройма) неплотно прилегает к другой (вкладыш) в углах |
Завалы в углах проймы |
Соблюдать правила обработки деталей. Прорезать ножовкой или распилить круглым напильником углы проймы |
|
Зазор между припасовываемыми деталями больше допустимого |
Нарушение последовательности припасовки |
Соблюдать основное правило припасовки: вначале окончательно отделать одну деталь пары, а затем по ней припасовать другую |
5.2 Шабрение.
Шабрением называется слесарная отделочная операция, используемая для выравнивания и пригонки плоских и криволинейных (чаще цилиндрических) поверхностей для получения плотного прилегания. Шабрение применяют для обработки и ремонта трущихся поверхностей сопрягаемых деталей – станин, суппортов, подшипников скольжения и поверхностей проверочных инструментов – плит, угольников, линеек и др. Так же, как и опиливание, шабрение – одна из наиболее распространенных слесарных операций. В практике слесарных, слесарно-сборочных и ремонтных операций объем шабровочных работ достигает 20...25%. Широкое применение шабрения объясняется особыми свойствами полученной поверхности, которые состоят в следующем: шабреная поверхность, в отличие от шлифованной или полученной абразивной притиркой, более износостойкая, так как не имеет шаржированных в ее поры (риски, царапины) остатков абразивных зерен, ускоряющих процесс износа трущихся поверхностей; шабреная поверхность лучше смазывается и дольше сохраняет смазывающие вещества благодаря наличию так называемой разбивки этой поверхности на пятна (чередование выступающих и углубленных мест), что также повышает ее износостойкость и снижает коэффициент трения; шабреная поверхность позволяет применить самый простой и доступный способ оценки ее качества – по числу пятен на единицу площади. Шабрению предшествует обработка резанием, например опиливание, шлифование, строгание, фрезерование и т.п. Шабрение дает возможность получить поверхность с низкой шероховатостью (0,003...0,01 мм), так как за один проход шабером снимается слой металла толщиной 0,005...0,07 мм при чистовой обработке и не более 0,01...0,03 мм при предварительной обработке. Сущность шабрения заключается в том, что с выпуклых (возвышающихся) мест предварительно обработанной поверхности заготовки режущим инструментом – шабером соскабливаются очень тонкие частицы металла.
а - плоский односторонний; б - плоский двусторонний; в - с изогнутым концом;
г - трех- и четырехгранные
Рисунок 9.1 Шаберы
Шаберы – это металлические стержни различной формы с режущими кромками, изготовленные из углеродистой инструментальной стали марок от У10 до У13 и закаленные до твердости 56...64 HRCэ. Иногда изготовляют оснащенными пластинами из быстрорежущей стали или твердого сплава. По форме режущей части шаберы подразделяют на плоские, трехгранные, фасонные и специальные; по количеству режущих концов (граней) – на односторонние и двусторонние; по конструкции – на цельные и со вставными пластинами. Форму и геометрические параметры режущих кромок шаберы выбирают в зависимости от формы и размеров обрабатываемой поверхности и свойств материала заготовки. Так, для шабровки плоских поверхностей применяют плоские шаберы с прямолинейной или радиусной режущей кромкой, для криволинейных и внутренних (вогнутых) поверхностей – трехгранные и фасонные шаберы. Шаберы с прямолинейной режущей кромкой удобней применять при обработке краев заготовки, так как при работе он не соскочит с заготовки и не повредит ее поверхности. При обработке остальной части заготовки шабер с прямолинейной режущей кромкой менее удобен, так как боковые углы лезвия могут оставить на поверхности глубокие царапины. В этом случае удобнее применять шаберы с радиусными (дугообразными) режущими кромками, которые обеспечивают более низкую шероховатость шабруемой поверхности, чем при работе шабером с прямолинейной режущей кромкой.
Заточку шаберов выполняют на заточном станке с применением охлаждения. Для шаберов, изготовленных из инструментальных сталей, применяют мелкозернистые электрокорундовые шлифовальные круги (ПП 25А 16 В СМ1 6 К3 А), а для шаберов, оснащенных твердосплавными пластинами, шлифовальные круги из карбида кремния зеленого (ПП 63С 16 В СМ1 6 К3 А). Порядок заточки следующий: шабер берут правой рукой за рукоятку, а левой охватывают его как можно ближе к рабочему концу. Опираясь плоской гранью шабера на подручник, плавно подводят торцовый конец к шлифовальному кругу. Положение шабера должно быть горизонтальным или с наклоном, обеспечивающим требуемый угол заострения. Ось шабера должна совпадать с центром круга. Слегка покачивая шабер за хвостовик в горизонтальной плоскости, производят заточку шабера, выдерживая требуемый радиус закругления режущей кромки.
Альтернативные методы обработки
Применение ручных механизированных инструментов не позволяет кардинально решить проблему механизации шабрения. Поэтому на практике по мере возможности стараются заменить шабрение альтернативными методами обработки, позволяющими при меньших трудовых затратах получить аналогичные показатели точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей. К альтернативным методам обработки относятся тонкое строгание, шлифование на плоскошлифовальных станках, фрезерование (тонкое и финишное) и поверхностное пластическое деформирование.
Тонкое строгание применяется при обработке заготовок базовых деталей крупногабаритного оборудования, например направляющих станков. Обработка выполняется специальными строгальными резцами из быстрорежущей стали или резцами, оснащенными пластинами твердого сплава, отличающимися большой шириной режущей кромки (от 40 до 120 мм). Величина подачи при тонком строгании составляет приблизительно 0,5 ширины резца за один двойной ход, а глубина резания колеблется от 0,25 мм при черновой обработке до 0,05 при чистовой. Шероховатость поверхности при тонком строгании Ra 0,63, а отклонение от параллельности и плоскостности на 1000 мм длины обрабатываемой поверхности не превышает 0,02 мм. Недостатком этого метода обработки является большое время на установку, выверки и снятие обработанной заготовки со станка.
Шлифование взамен шабрения можно выполнять несколькими способами: на плоскошлифовальных и продольно-строгальных станках при использовании специальных головок и при помощи специальных переносных приспособлений, которые устанавливаются непосредственно на крупногабаритных заготовках, подлежащих обработке. Наиболее интересны самодвижущиеся шлифовальные головки, широко применяемые в условиях мелкосерийного производства и при ремонтных работах.
Самодвижущаяся шлифовальная головка монтируется на плите, которая своими направляющими устанавливается на обрабатываемую заготовку. Привод головки в поступательном движении осуществляется от роликовой цепи через звездочку (на рис. не показана). Звездочка получает вращательное движении от электродвигателя через червячную передачу. Движение шлифовальной головки в обратную сторону осуществляется за счет реверсирования вращательного движения двигателя переключателем.
На верхней плите с помощью двух поворотных суппортов установлен рабочий электродвигатель, на конце вала ротора которого находится шлифовальный круг. Положение головки под заданным углом регулируется при помощи рукояток суппортов. Перемещение шлифовальной головки в поперечном направлении осуществляется вращением рукоятки.
Фрезерование применяется как отделочная окончательная операция. В качестве инструмента используются однозубые фрезы со специальной заточкой режущей кромки. Скорость резания при этом виде обработки достаточна велика и составляет 200...250 м/мин, причем подача на один оборот фрезы не должна превышать 0,8 мм, а глубина резания – 1мм. Для окончательной обработки выполняется так называемое финишное фрезерование, при котором с поверхности заготовки снимаются очень малые припуски 75...125 мкм.
Вибрационное обкатывание позволяет увеличить прочность обработанной поверхности за счет ее пластического деформирования в процессе обработки (так называемое явление наклепа – упрочнения поверхностного слоя материала за счет воздействия на него высоких сдавливающих сил, изменяющих структуру материала). Вибрационное обкатывание, сопровождающееся выглаживанием микронеровностей за счет приложения вертикальных по отношению к обрабатываемой поверхности нагрузок, осуществляется при помощи специальных термически обработанных шариков и роликов, которым, помимо движения подачи в направлении перпендикулярном плоскости обрабатываемой заготовки, придается поступательное движение вдоль и поперек оси этой заготовки.
Типичные дефекты при шабрении, причины их появления и способы предупреждения
Таблица 13
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
Шабер потерял твердость при заточке |
Сильное прижатие шабера к заточному кругу при заточке |
Соблюдать все правила заточки. Периодически охлаждать затачиваемую часть шабера в воде |
|
Заточка шабера без закругления |
Не соблюдались правила заточки шаберов |
Руководствоваться следующими правилами заточки шаберов: шабер для чернового шабрения необходимо затачивать с небольшим закруглением; чем точнее шабрение, тем закругление режущей кромки инструмента следует делать больше |
|
При проверке по плите обрабатываемой поверхности она полностью покрыта краской |
На плиту нанесен слишком большой слой краски |
Снять краску с поверхности детали в нескольких местах плиты, остальную краску равномерно растереть по плите и повторить окраску поверхности детали для получения необходимой степени окрашивания |
|
Обрабатываемая поверхность детали долго не ложится на плиту |
Принят неправильный темп шабрения |
На плиту нанести тонкий слой краски, окрасившееся места поверхности детали сшабривать полностью энергичными движениями шабера до тех пор, пока деталь нормально не «ляжет» на плиту |
|
На шабруемой поверхности глубокие царапины и задиры |
Шабрение незаправленным шабером. На поверхность проверочной плиты попала стружка |
Тщательно заправить шабер на бруске; начисто протереть обрабатываемую поверхность детали и поверхность проверочной плиты. Заново покрыть ее слоем краски |
|
Пятна на пришабренной поверхности расположены равномерно, но слишком крупные |
Шабрение не окончено. Слишком большой слой краски на плите |
Продолжить работу, «разбивая» за каждый проход пятна в разных направлениях движения шабера. Следить за слоем краски на плите |
|
Пятна на пришабренной поверхности мелкие, но расположены неравномерно |
Шабрение не закончено |
При шабрении снимать пятна только в местах, где их много, до тех пор, пока пятна не расположатся на поверхности равномерно |
|
Сопряженные под углом поверхности детали при повторных проверках окрашиваются в разных местах |
Под поверхность базовой детали или под опорную поверхность проверочного угольника (призмы) попала стружка |
Тщательно протереть базовую и обрабатываемую поверхности, а также проверочную плиту и опорную поверхность проверочного угольника (призмы) перед проверкой обработанной детали |
|
На поверхности вкладыша (втулки) следы предварительной обработки, грубые царапины и задиры |
Шабрение не окончено |
Продолжить шабрение, проверяя его качество внешним осмотром и по контрольному валу |
5.3 Притирка и доводка.
Притиркой называется обработка поверхностей с помощью мелкозернистых шлифовальных порошков или паст, нанесенных на твердую поверхность инструмента – притира, или на сопрягаемую поверхность. Припуск, оставляемый на притирку, составляет 0,02...0,05 мм, а шероховатость поверхности после притирки достигает Rа 0,008. Поверхность притирают после окончательной механической обработки – шлифования, точного точения, фрезерования, развертывания, шабрения. Детали могут быть закаленные и термически не обрабатываемые. Детали, подвергающиеся притирке, могут иметь плоскую, цилиндрическую и фасонную поверхности. В машиностроении притирке подвергают поверхности арматуры, пробки и корпуса кранов, клапаны и седла двигателей и т.п. Особенно широко распространена притирка, а также более точная обработка – доводка, в инструментальном производстве.
Существуют два технологических способа выполнения притирки. Первый способ состоит в том, что сопрягаемые детали притирают одну по другой. Между притираемыми деталями помещают абразивные материалы в виде порошков или паст. Таким образом притирают, например, клапаны к седлам, пробки к корпусам кранов и др. Второй способ состоит в притирке каждой из двух сопрягаемых деталей по специальной третьей детали – притиру. Так притирают плиты, крышки и фланцы в плотных соединениях, рабочие поверхности линеек, шаблонов, калибров и т.п.
Притирочные материалы подразделяются на две группы: твердые и мягкие. К твердым относятся материалы, твердость которых выше твердости закаленной стали. Это шлифпорошки и микропорошки из наждака, корунда, электрокорунда нормального (12А...16А), электрокорунда белого (22А...25А), электрокорунда легированного (33А...37А), карбида кремния зеленого (63С и 64С), карбида бора (ЛМ) и синтетических алмазов (АСМ и АСН). К мягким относятся материалы, твердость которых ниже твердости закаленной стали. Это абразивные порошки из окиси хрома, окиси железа (крокуса), венской извести и др. Особенностью некоторых мягких абразивных материалов, главным образом окиси хрома, является их способность оказывать на обрабатываемую поверхность помимо механического еще и химическое воздействие.
Входящие в состав многих паст компоненты типа олеиновой и стеариновой кислот энергично разрушают пленки окислов, непрерывно образующихся на поверхности детали, ускоряя процесс притирки. Происходит химико-механический процесс удаления металла. Из мягких абразивных материалов наиболее широко применяют пасты ГОИ (Государственный оптический институт), изготовляемые из окиси хрома (65...80%). Различают пасты ГОИ трех составов: грубую, среднюю и тонкую.
Смазывающие вещества – керосин, машинное масло, скипидар, животные жиры (сало), бензин и т.п. - способствуют ускорению обработки, сохранению остроты зерен, повышению точности и меньшей шероховатости обработанной поверхности.
Притиры – инструменты, которыми производят притирку деталей. В зависимости от формы и размеров обрабатываемых поверхностей притиры могут быть плоскими (плиты, бруски, диски), цилиндрическими для притирки наружных и внутренних поверхностей; коническими и специальными.
Материал притира должен быть мягче материала обрабатываемой детали, чтобы зерна абразивного порошка вдавливались (шаржировались) в поверхность притира. Притиры изготовляют из чугуна, бронзы, красной меди, свинца, стекла, фибры и твердых пород дерева. Для твердых абразивно-притирочных материалов чаще применяют чугунные притиры, реже – медные. Для паст ГОИ применяют стеклянные притиры.
Для выполнения этих операций применяются металлорежущие станки общего назначения – токарные и сверлильные и специальные доводочные станки.
Токарные и сверлильные станки позволяют производить доводку цилиндрических и конических поверхностей, а также резьбовых наружных и внутренних поверхностей при низких частотах вращения шпинделя станка.
В зависимости от способа нанесения и удержания абразивного материала при доводке и притирке на доводочных станках различаются следующие методы обработки.
а - с непрерывной подачей суспензии; б - шаржированным притиром;
в - монолитным алмазным притиром; г - безабразивная доводка; д - всухую; е - взаимная доводка (притирка); Ру - усилие прижатия; S - подача
Рисунок 10.1 Схемы доводки
Типичные дефекты при доводке и притирке,
причины их появления и способы предупреждения
Таблица 14
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
Неправильная структура движений при притирке плоских поверхностей |
Несоблюдение правил притирки |
При притирке необходимо использовать всю поверхность притира во избежание неравномерности его износа и последующих дефектов при притирке плоских поверхностей |
|
«Завалы» на доведенной узкой поверхности заготовки, непрямолиней-ность |
Неравномерное нажатие на заготовку в процессе притирки |
При доводке узких длинных (более 100 мм) плоских поверхностей с применением притирочных кубиков (призм) нажатие пальцами на заготовку производить равномерно и одинаково по всей длине заготовки |
|
На притертой широкой поверхности наблюдаются «светлые» пятна |
Притирка поверхности не окончена |
Притирку продолжить более грубым абразивным порошком до получения матовой поверхности по всей площади заготовки, а затем окончательно притереть более тонким порошком |
|
На притертой поверхности пробки и гнезда крана остались следы предварительной обработки |
Притирка не закончена, притирка выполнялась грубым абразивным порошком |
Притирку продолжить до получения сплошной матовой поверхности пробки и гнезда крана. Заканчивать притирку более тонким абразивным порошком. Качество притирки проверять «на карандаш» |
|
Притертый кран пропускает керосин менее чем через две минуты |
Притирка производилась грубым абразивным порошком |
Притирку продолжить более тонким абразивным порошком. По ходу работы проверять качество притирки «на карандаш» |
ТЕМА 6. СБОРКА НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Клепкой называется процесс получения неразъемного соединения двух или нескольких деталей с помощью заклепок. Заклепочные соединения широко применяют при изготовлении различных металлических конструкций, ферм, балок, емкостей, в самолетостроении, судостроении и т.п.
Закладная головка создается при изготовлении заклепки, а замыкающая – при расклепывании стержня заклепки.
При изготовлении заклепок между стержнем и головкой делают закругление (галтель), что увеличивает прочность заклепки и герметичность шва. В соответствии с назначением заклепки имеют различные формы головок. В зависимости от материала соединяемых деталей заклепки изготовляют из углеродистой, легированной, нержавеющей стали, цветных металлов и сплавов, алюминия. Заклепки должны быть изготовлены из того же металла, что и соединяемые детали.
Прямой метод клепки характеризируется тем, что удары молотком наносят по стержню со стороны вновь образуемой, замыкающей головки. При этом методе необходимо: разметить шов, соблюдая, шаг t между заклепками и расстояние а от центра крайней заклепки до края кромки детали: при однорядном шве t = 3d; a = 1,5d; при двухрядном шве t = 4d; a = 1,5d; совместить детали и сжать их вместе ручными тисками или струбцинами; просверлить по разметке отверстия под заклепки в обеих деталях одновременно; для заклепок с потайными головками зенковать места (гнезда) под головки на глубину, равную 0,8 диаметра стержня заклепки, на деталях, где будут расположены полукруглые головки, снять сверлом или зенковкой фаски 1...1,5 мм; ввести в отверстие снизу стержень заклепки и под закладную головку подвести массивную поддержку (для заклепок с потайными головками применяют плоские поддержки, для заклепок с полукруглыми закладными головками – сферические поддержки); осадить (уплотнить) детали в месте склепки с помощью натяжки, которую устанавливают на выступающий конец стержня, и ударами молотка по вершине натяжки устранить зазор между склепываемыми деталями; осадить (расклепать) стержень крайней заклепки бойком молотка (сначала несколькими ударами молотка осаживают стержень, а затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму; окончательно оформить замыкающую головку с помощью обжимки).
Заклепочные соединения для обеспечения герметичности зачеканивают одним из двух способов: в первом случае зачеканивание производят одним острокромочным чеканом, когда на верхнем листе выбивают канавки и металл отжимают к нижнему листу, заполняя зазор между листами и усиливая контакт склепанных листов. Во втором случае зачеканивание производят последовательно двумя чеканами, первый раз чеканом с закругленным бойком, а второй проход кромки выполняют чеканом с плоским бойком, которым окончательно уплотняют отжатый к нижнему листу металл. Закладные и замыкающие заклепочные головки чеканят закругленными по контуру головки чеканом.
и способы предупреждения
Таблица 15
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
Заклепка перекашивается при расклепывании |
Диаметр отверстия больше требуемого. Наносятся косые удары по стержню заклепки. |
Правильно выбирать заклепку по диаметру отверстия – заклепка должна входить в отверстие свободно, но без качки. Соблюдать правила клепки |
|
Прогиб листовой заготовки при постановке заклепки |
Диаметр стержня заклепки больше диаметра отверстия – заклепку в отверстие забивали |
Заклепку из отверстия выбить, осадить прогнутое место, при необходимости «поправить» отверстие, просверлив его заново |
|
Стержень заклепки при расклепывании изгибается (особенно при небольших диаметрах стержня – до 5 мм) |
Слишком большой вылет стержня заклепки |
Вбить заклепку из отверстия и заменить ее. Если заклепку удалить невозможно, то необходимо укоротить стержень до требуемой длины |
|
Замыкающая головка не полная |
Длина стержня заклепки меньше расчетной |
Выбить заклепку из отверстия и заменить ее. Отсортировать заклепки по длина |
|
«Вздутие» металла под головками заклепок при склепывании деталей из листового металла (при толщине не менее 5 мм) |
Клепка производилась без осаживания листов (деталей) натяжкой. |
Заклепку выбить из отверстия и клепку повторить с обязательным осаживанием мест клепки натяжкой |
|
Вмятины на головках заклепок и склепываемых деталях |
Неаккуратная работа, замыкающие полукруглые головки не отделывались сферической обжимкой |
При образовании замыкающей полукруглой головки обязательно пользоваться сферической обжимкой. |
Пайкой называется соединение деталей в нагретом состоянии с помощью сравнительно легкоплавкого металла, называемого припоем. Пайка широко распространена в различных отраслях промышленности для создания неразъемных соединений различных заготовок и деталей из стали, цветных металлов и их сплавов, а также разнородных металлов. Пайку применяют при изготовлении радио- и электроприборов, резервуаров, радиотоваров, твердосплавного режущего инструмента и т.п. Сущность пайки состоит в том, что расплавленный припой под действием капиллярных сил заполняет зазор между паяемыми поверхностями деталей, смачивает их и диффундирует (проникает) в металл.
После остывания припоя в зоне соприкосновения деталей образуется плотное и достаточно прочное соединение, называемое паяльным швом. Качество, прочность и эксплуатационная надежность паяного соединения зависит от правильного выбора припоя и тщательности подготовки соединяемых поверхностей под пайку.
Для очистки поверхностей применяют зачистку напильниками, металлическими щетками, шлифовальной шкуркой и т.п. Детали, полученные обработкой резанием (всухую), паяют без дополнительной зачистки. Если при механической или слесарной обработке применяли масло или эмульсию, то их перед пайкой удаляют обезжириванием в бензине, ацетоне и других веществах. Перед пайкой детали плотно подгоняют одну к другой. При нагреве соединяемых пайкой деталей их поверхности окисляются (покрываются тонкой пленкой), в результате чего припой не пристает к деталям. Для удаления окисной пленки применяют паяльные флюсы, которые растворяют окислы, образуют легко удаляемые шлаки, способствуют лучшему смачиванию паяемых поверхностей расплавленным припоем и затеканию его в зазоры. Для легкоплавких припоев применяют следующие флюсы: хлористый цинк (травленая соляная кислота), нашатырь (хлористый аммоний) и канифоль. Для тугоплавких припоев применяют борную кислоту и буру. При пайке чугуна, алюминия, нержавеющих сталей применяют различные составы флюсов.
Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических деталей тонким слоем расплавленного олова или оловянно-свинцовыми сплавами (припоями). Лужение производят в целях защиты деталей от коррозии и окисления, подготовки поверхностей соединяемых деталей к пайке легкоплавкими припоями, перед заливкой подшипников баббитом и в тех случаях, когда от изготовленного сосуда требуется герметичность.
Лужение поверхностей производят горячим и электрическим способами. Лужение горячим способом благодаря своей простоте, легкости выполнения и несложному оборудованию находит широкое применение при слесарной обработке.
1 - трубка подвода воздуха;
2 - резервуар;
3 - воздушное пространство;
4 - нагревательная чаша;
5 - каналы;
6 - труба;
7 - смеситель;
8 - сопло;
9 - ветрозащитное устройство;
10 - вентиль;
11 - крышка;
12 - насос
Рисунок 11.1 Паяльная лампа
Приемы пайки легкоплавкими припоями. После подготовки паяемых поверхностей деталей, их подгонки и скрепления приступают к пайке. Зазоры между деталями не должны превышать 0,05...0,15 мм для стали и 0,1...0,3 мм для меди. При использовании периодически подогреваемого паяльника его носок очищают от следов окалины напильником, заправляют под углом 30...400, снимают заусенцы, слегка закруглив ребро носка. Защищенный паяльник нагревают паяльной лампой или другим источником теплоты до 350...4000С для пайки крупных деталей и до 250...3000С для пайки мелких деталей и листового материала. Нагревают рабочую часть (обушок) паяльника. Нагрев паяльника лучше всего выполнять керосиновой паяльной лампой
Приемы пайки среднеплавкими и тугоплавкими припоями
Подготовка деталей для пайки тугоплавкими припоями такая же, как и для пайки легкоплавкими припоями. После очистки поверхностей и нанесения флюса (буры) в зазоры вводят припой в виде порошка, ленты, пластинки и т.п., затем скрепляют мягкой проволокой, чтобы соединяемые детали не сместились. После такой подготовки деталь осторожно вводят в зону пламени паяльной лампы, газовой горелки, горна, в индуктор установки ТВЧ и следят за процессом плавления припоя. Вначале нагрев места спая нужно вести медленно с выдержкой до 5 мин на каждом этапе. Когда вздувшаяся бура осядет, нагрев усиливают и продолжают до тех пор, пока припой полностью не расплавится и не зальет зазоры между соединяемыми деталями. По окончании пайки деталь медленно охлаждают, защищают шов от излишка наплавленного и вытекающего припоя, затем промывают и просушивают.
В учебных мастерских самым распространенным видом пайки среднеплавким припоем (медью, латунью и т.п.) является пайка пластин твердого сплава к державкам токарных резцов для механического участка учебных мастерских. Приемы работ заключаются в следующем: перед напайкой пластины место спая обезжиривают и покрывают флюсом, на державку резца, имеющую паз (гнездо) для твердосплавной пластины, кладется тонкая пластинка листового припоя из латуни; затем в паз помещают твердосплавную пластину и все соединяют (связывают) тонкой вязальной проволокой (рис.11.2, а), место пайки посыпают бурой и нагревают в кузнечном горне (рис.11.2, б) или другом источнике теплоты до расплавления порошка буры (650...7000С), затем вторично наносят порцию буры и продолжают нагрев до расплавления припоя (850....9000С), который должен заполнить щель между паяемыми деталями. Для более плотного соединения пластину правой рукой прижимают стальным стержнем к державке токарного резца, после пайки резец охлаждают, промывают, очищают от вязальной проволоки, остатков буры и припоя. При отсутствии в учебных мастерских кузнечного горна источником теплоты могут быть муфельная печь, газовая горелка, паяльная лампа или установка ТВЧ.
Рисунок 11.2 Пайка среднеплавким припоем
пластины к токарному резцу
Типичные дефекты при паянии, причины их появления
и способы предупреждения
Таблица 16
|
Дефект |
Причина |
Способ предупреждения |
|
Непропаянный шов |
Плохая зачистка места спая. Паяние производилось недостаточно нагретым паяльником |
Вновь зачистить непропаянное место и пропаять заново, соблюдая все правила |
|
«Корявый» шов |
Паяние производилось недостаточно нагретым паяльником. |
Прогреть паяльник до достаточной температуры и пропаять весь шов |
|
Наплывы припоя |
Использовано слишком обильное количество припоя |
При паянии методом введения прутка легкоплавкого припоя в место спая продвигать пруток вместе с паяльником с такой скоростью, чтобы расплавленный припой равномерно, но не чрезмерно заполнял зазор в месте спая. При пайке тугоплавким припоем убирать пруток при заполнении шва в месте спая расплавленным припоем. Зачистить место спая напильником |
|
Излом в месте спая |
Непропай шва |
Перепаять заново |
|
Негерметичность спаянного сосуда |
Непропай шва |
Зачистить место течи и пропаять его заново |
|
Припой не смачивает поверхность паяемого металла |
Недостаточная активность флюса. Наличие на поверхности оксидной пленки, жировых или других загрязнений |
Увеличить количество флюса или добавить в него фтористые соли. Улучшить очистку поверхности |
|
Припой при хорошей смачиваемости шва не затекает в зазор |
Мал зазор |
Подобрать оптимальный размер зазора |
|
Трещины в шве |
Значительная разница в коэффициентах теплового расширения припоя и материала соединяемых частей |
Подобрать припой, соответствующий материалу спаиваемых заготовок |
|
Смещения и перекосы в паяных соединениях |
Некачественная фиксация взаимного положения заготовок перед пайкой. |
Исключить смещение соединяемых заготовок при кристаллизации (застывании) припоя |
Склеивание
Склеивание является современным методом получения неразъемных соединений заготовок с помощью введения между сопрягаемыми поверхностями слоя специального вещества (клея), которое способно непосредственно скреплять эти заготовки. Важным преимуществом склеивания является возможность получения соединения из неоднородных металлов, а также неметаллических материалов.
При склеивании можно избежать появления внутренних напряжений и деформаций соединяемых заготовок. Недостатком клеевых соединений является их низкая термостойкость (менее 1000С), склонность к ползучести (смещению одной части склеенной заготовки относительно другой) при длительном воздействии сдвигающих усилий, а также длительная выдержка для полимеризации клея в соединениях. Склеивание применяется для соединения металлических и неметаллических заготовок (в том числе и труб), заделки трещин и раковин в деталях, восстановления неподвижных посадок и для целого ряда других работ, связанных с созданием неподвижных неразборных соединений.
Технологический процесс склеивания для всех видов соединяемых материалов и всех видов клеев состоит, как правило, из следующих этапов:
Наиболее широко применяемые марки клеев приведены в таблице 17.
Таблица 17 - Марки клеев
|
Марка |
Давление, МПа |
Температура, 0С |
Время выдержки, ч |
|
Д-9 |
0,01...0,3 |
13...35 |
24 |
|
ЭДАФ |
0,1...0,3 |
10...25 |
24 |
|
ЭЛ19 |
0,02...0,2 |
10...25 |
50...70 |
|
ВК-9 |
0,01...0,1 |
18...30 |
24 |
|
БОВ-1 |
0,05...0,1 |
15...30 |
24 |
|
КЛН-1 |
0,05...0,1 |
25 |
24 |
|
ВУ-16 |
0,05...0,1 |
18...23 |
72 |
|
Э6-1С |
0,05...0,5 |
15...30 |
24 |
|
УП-5-171 |
0,05 |
18...25 |
24...48 |
|
УП-5-177 |
0,05 |
18...22 |
24...72 |
Подготовка поверхности к склеиванию сводится к механической подгонке, приданию необходимой шероховатости склеиваемым поверхностям, очистке от грязи и масла и тщательному обезжириванию. Выбор инструмента для механической подготовки и придания необходимой шероховатости зависит от типа клеевого соединения. Для механической подгонки, придания заданной шероховатости и механической очистки используются напильник, надфили, наждачная бумага и методы станочной обработки (точение, шлифование, фрезерование и т.п.).
Наносимый на поверхности слой клея должен быть равномерным, без пузырьков воздуха. Клеи в зависимости от назначения могут быть жидкими, пастообразными или в виде клеящей пленки. Наиболее удобны клеящие пленки, которые не требуют специального регулирования клеящего слоя. Вручную клей наносится кистью или шпателем, жидкие клеи можно наносить пульверизатором. Во время выдержки после нанесения клея происходит испарения из него влаги и летучих веществ, в результате чего клей приобретает нужную вязкость и уменьшается усадка клеевого шва.
Совмещение склеиваемых заготовок, исключающие их самопроизвольное смещение, осуществляется при помощи струбцин и других зажимных приспособлений. Процесс склеивания и полимеризации должен происходить при определенных условиях: давление – 0,3...1 МПа, температура – 5...300С, время выдержки – от 20 мин до 72 ч. Для создания необходимых условий используются механические, пневматические и гидравлические прессы и специальные установки с электрическим или газовым подогревом. Возможно использование для нагрева соединяемых заготовок открытого пламени газовых или бензиновых горелок.
Контроль клеевого соединения осуществляется визуально, а также путем испытания его на герметичность и прочность. Соединение считается выполненным удовлетворительно, если при контроле на прочность разрушение происходит не по клеевому шву, а по основному материалу.
Соединение трубопроводов различного назначения при помощи клеев позволяет по сравнению с резьбовыми и сварными работами в два-три раза сократить трудовые и энергетические затраты. Для склеивания стальных трубопроводов разработаны специальные эпоксидные клеи, составы которых приведены в таблице 18. Различают четыре типа составов эпоксидных клеев. Составы типов I и II предназначены для клеевых соединений бандажного типа; состав типа III - для клеемеханических соединений; состав типа IV - для муфтовых и раструбных соединений.
Таблица 18 - Составы эпоксидных клеев в зависимости от типа
|
Компонент клея |
Содержание компонента, массовых частей |
Примечание |
|||
|
I |
II |
III |
IV |
||
|
Смола эпоксидно-диановая неотвержденная ЭД-20 |
100 |
100 |
100 |
100 |
Жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета |
|
Дифутилфтолат |
15 |
- |
- |
15 |
Маслянистая жидкость |
|
Смола низкомолекулярная полиамидная марок: Л-19 или Л-20 ТО-18 или ТО-20 |
- - |
50 - |
- - |
- 100 |
Вязкая жидкость от желтого до темно-коричневого цвета |
|
Портландцемент марки 400 |
- |
- |
200 |
- |
Порошок |
|
Кварц молотый марки КП2 или КП3 |
- |
- |
- |
50 |
“ |
|
Двуокись титана марки Р-02 |
- |
- |
- |
20 |
“ |
|
Окись хрома |
- |
- |
- |
20 |
“ |
|
Асбест марок М-6-30 или М-6-40 |
- |
- |
- |
20 |
Волокнистый материал |
|
Пудра алюминиевая пигментная марок ПАП-1 и ПАП-2 |
10 |
10 |
- |
- |
Пигментный порошок |
|
Полиэтиленполиамин |
10 |
- |
15 |
- |
Жидкость от светло-желтого до темно-коричневого цвета |
Для выполнения соединений трубопроводов применяются различные материалы, выбор которых зависит от назначения соединения. Краткие характеристики и назначение этих материалов приведены в таблице 19.
Характеристика и назначение материалов, используемых для
выполнения соединений трубопроводов
Таблица 19
|
Материал |
Вид |
Назначение |
Поставка |
|
Стеклоткань конструкционная (предпочтительно марки Т-13П) |
Тканый материал |
Армирующая основа соединений бандажного типа |
Рулоны в мягкой таре из водонепроницаемого материала |
|
Тканые ленты из крученых комплексных нитей алюмоборсиликат-ного стекла марки ЛЭС |
Тканый материал |
Армирующая основа соединений бандажного типа |
В мягкой таре из водонепроницаемого материала |
|
Тканые конструкционные стеклянные ленты марки ЛСК |
Тканый материал |
Армирующая основа соединений бандажного типа |
То же |
|
Фенолполивинилацетальные клеи БФ-2 и БФ-4 |
Бесцветная или слегка мутная жидкость |
Для нанесения полосок клея на стеклоткань перед ее нарезкой |
Тубовая упаковка |
|
Ацетон |
Бесцветная жидкость |
Для обезжиривания поверхностей склеиваемых труб |
Емкости из стекла |
|
Бензин |
Бесцветная жидкость |
Для обезжиривания поверхностей склеиваемых труб |
То же |
Тема 7. Термическая обработка.
Термической обработкой металлов и сплавов называется процесс изменения внутреннего строения (структуры) металлов и сплавов путем нагрева, выдержки и последующего охлаждения с целью получения металлов и сплавов с необходимыми свойствами.
Термической обработке подвергают заготовки (кованые, штампованные, литые и др.) и готовые детали. Заготовки подвергают термической обработке в целях улучшения их структуры и снижения твердости, а обрабатываемые детали – для придания им необходимых свойств: твердости, прочности, износостойкости, упругости и др.
Изменяя температуру и продолжительность нагрева, температуру и продолжительность выдержки и скорость охлаждения, можно сообщить стали одного и того же химического состава самые разнообразные свойства, т.е. делать ее твердой или мягкой, в различной степени пластичной, хрупкой и т.п. Совокупность этих условий называется режимом термической обработки.
В зависимости от температуры нагревания и условий охлаждения различают следующие виды термической обработки: отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Они имеют различные назначения и отличаются друг от друга скоростью и температурой нагрева, временем выдержки при этой температуре и скоростью охлаждения. Температура нагрева при отжиге, нормализации и закалке зависит от содержания углерода.
Отжигом называют такую операцию, при которой сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают вместе с печью. Отжиг повышает обрабатываемость стали резанием, а также обрабатываемость без снятия стружки.
Целью отжига является:
- уменьшение внутренних напряжений в деталях после механической (горячей или холодной) обработки – низкотемпературный отжиг;
- устранение нежелательного изменения в структуре, вызванного обработкой, - полный отжиг;
- изменение структуры в целях облегчения условий обработки резанием, т.е. уменьшение сопротивления стали резанию, - неполный отжиг.
Низкотемпературный отжиг. Неравномерность охлаждения стального проката или поковок приводит к образованию внутренних напряжений в металле, которые, в необработанной заготовке не проявляются и обнаруживаются только при односторонней ее обработке. Волочение, прокатка, строгание, точение, фрезерование и др. вызывают возникновение в заготовке внутренних напряжений, которые должны быть уменьшены или полностью устранены перед закалкой изделия. В таких случаях достаточно нагреть заготовку до температуры 500-6000С.
Полный отжиг применяют главным образом после горячей обработки деталей (ковки и штамповки), а также для обработки литья из углеродистых и легированных сталей. Основной целью полного отжига кованых и литых деталей является измельчение зерна. Полный отжиг осуществляется путем нагрева стали на 30-500С выше линии GSK (точка Ас3) (рис. 16.1), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения вместе с печью. Время выдержки при нагреве должно быть достаточным для прогрева изделий по всему сечению.
Неполный отжиг. Если до отжига структура стали удовлетворительная, но сталь обладает повышенной твердостью и в деталях имеются внутренние напряжения, применяют неполный отжиг. При неполном отжиге сталь нагревают до температуры, на 30-400С превышающей нижнюю критическую точку Ас1, т.е. до 750-7600С. Замедленное охлаждение или длительная выдержка стали при температурах 680-7500С способствуют образованию крупнозернистости, облегчающей обрабатываемость стали.
Для мягких сталей с содержанием углерода до 0,4-0,5% неполный отжиг применяется редко. Для инструментальных сталей неполный отжиг является единственным видом отжига. Он способствует снятию внутренних напряжений и улучшению обрабатываемости.
Изотермический отжиг в отличие от полного отжига заключается в том, что сталь нагревают до температуры на 30-500С выше точки Ас3 (конструкционные стали) или выше точки Ас1 на 50-1000С (инструментальные стали) и после выдержки охлаждают в расплавленной соли до температуры ниже точки Аr1 на 30-1000С (680-7000С). При этой температуре сталь подвергают выдержке, а затем охлаждают до комнатной температуры. Температура изометрической выдержки (650-7000С) оказывает значительное влияние на свойство стали.
Основное преимущество изометрического отжига состоит в том, что он позволяет сократить длительные циклы, применяемые при указанных отжигах деталей из легированной стали, которые требуют очень медленного охлаждения для снижения твердости.
Диффузионный отжиг (гомогенизацию) применяют, чтобы выровнять (путем диффузии) химический состав стали в слитках и крупных отливках. Диффузионный отжиг осуществляют при высоких температурах (1100-12000С) с выдержкой от 10 до 15ч при этой температуре, а затем медленно охлаждают до 600-5500С.
Сталь, прошедшая диффузионный отжиг, обладает более высокими механическими свойствами, особенно повышается ударная вязкость.
Отжиг на зернистый перлит применяют для сталей, содержащих более 0,65% углерода, с целью понизить их твердость и улучшить обрабатываемость резанием. Для отжига сталь нагревают немного выше Ас1 и после выдержки при рабочей температуре в течение 3-5ч медленно охлаждают (со скоростью 30-500С в час) сначала до 7000С, затем до 650-6000С и далее на воздухе.
Рекристаллизацинный, или низкий, отжиг применяют для исправления искажений кристаллической решетки, полученных при холодной прокатке, волочении или холодной штамповке. Отжиг производят нагреванием стали до температуры ниже точки Ас1 (630-6500С) с выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением, в результате чего вместо деформированной (вытянутой) структуры получают мелкозернистую, равноосную, мягкую и вязкую структуру.
Нормализацией называется операция нагрева стали на 30-500С выше линии GSE (точки Ас3 – для конструкционной стали или Аст – для инструментальной стали) с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Нормализации подвергаются штампованные и кованные заготовки из углеродистой и легированной стали. Цель нормализации – улучшение микроструктуры стали, повышение механических свойств и подготовка к последующей термической обработке. Нормализацией можно исправить структуру после ковки и штамповки деталей, уничтожить последствия перегрева после сварки деталей и снять напряжения в сварном шве. После нормализации отливки имеют высокий предел текучести и прочности, а также повышенную ударную вязкость. Для некоторых марок углеродистой и специальных сталей нормализация является окончательной операцией термической обработки, так как в результате нормализации сталь приобретает требуемые свойства.
Закалкой называют такую операцию термической обработки, при которой сталь нагревают до температуры, несколько выше критической, выдерживают при этой температуре и затем быстро охлаждают в воде, масле, водных растворах солей и др.
Цель закалки – получение стали с высокими твердостью, прочностью, износоустойчивостью и другими важными свойствами, повышающими эксплуатационную надежность и долговечность обрабатываемых деталей и инструмента. Качество закалки зависит от температуры и скорости нагрева, времени и скорости охлаждения.
Температуры нагрева. При закалке конструкционные стали нагревают на 20-400С выше линии GS (точки Ас3), а инструментальные стали – на 30-500С выше линии PSK (точки Ас1), выдерживают в течение времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению детали, и быстро охлаждают.Быстрорежущие, нержавеющие и другие высоколегированные стали закаливают при более высоких температурах нагрева: быстрорежущую сталь Р18 закаливают при температуре 1260-12800С, а нержавеющую сталь (например, 4Х13) – при температуре 1050-11000С. При выборе режимов закалки пользуются соответствующими справочниками.
Допускаемая скорость нагрева металла при термической обработке зависит от типа нагревательного устройства, массы одновременно нагреваемого металла, его химического состава, теплопроводности, степени однородности и чистоты, а также формы, размеров деталей и температуры нагрева.
Увеличение скорости нагрева сокращает длительность термической обработки, повышается производительность оборудования, уменьшается угар металла и т.д.
Чем больше в стали углерода и легирующих элементов, чем сложнее форма и больше размеры детали, тем медленнее должен осуществляться нагрев во избежание возникновения больших внутренних напряжений, которые вызовут коробление и даже образование трещин в деталях.
Для медленного нагрева детали загружают в холодную печь (медленный нагрев вместе с печью). При загрузке деталей в печь, имеющую температуру заданного режима термообработки, достигается высокая скорость нагрева. Таким методом главным образом нагревают мелкие детали – пружины, шпильки, гайки и т.п.
Медленно нагревают детали до температуры 500-6000С, затем процесс нагрева ускоряют, так как внутренние напряжения в деталях из-за разности температур уже не будут возникать. Время нагрева инструментальных углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей больше, чем конструкционных углеродистых сталей, на 25-50%, а высоколегированных на 50-100%. После нагрева до заданной температуры детали выдерживают в течение определенного промежутка времени для выравнивания температуры по всему сечению детали и завершения структурных превращений.
Закалочные среды применяют следующие: воду, водные растворы солей, расплавленные соли и минеральные масла (веретенное 2 и 3; машинное Л, С, СУ и трансформаторное).
Закалочную среду выбирают с учетом химического состава стали. Нужно иметь в виду, что единой универсальной среды для закалки стали нет, поэтому пользоваться следует различными средами. В качестве закалочных сред используют также 5-10%-ный раствор едкого натра или поваренной соли, при этом скорость охлаждения стали в два раза больше.
Способы закалки. Основными способами закалки являются: закалка в одном охладителе, в двух средах, ступенчатая, с подстуживанием, самоотпуском и изометрическая.
Закалка в одном охладителе состоит в погружении нагретых изделий в жидкость (вода для углеродистых сталей, масло для легированных), где оставляют их до полного охлаждения. Такой способ закалки применяется для закалки изделий простой формы.
Недостаток его заключается в том, что в результате большой разницы в температурах нагретого металла и охлаждающей среды в деталях возникают большие внутренние напряжения, называемые термическими, которые вызывают трещины и коробления и другие дефекты.
Закалка в двух средах, или прерывистая закалка, состоит в следующем. Нагретые детали сначала быстро охлаждают в воде до температуры 300-4000С, а затем быстро переносят для полного охлаждения в масло. Такую закалку применяют обычно для высокоуглеродистых инструментальных сталей. Недостаток прерывистой закалки состоит в том, что трудно установить время пребывания детали в первой среде, так как оно очень мало (1 сек на каждые 5-6 мм сечения детали). Излишняя выдержка в воде вызывает коробление и появление трещин.
Ступенчатая закалка, предложенная русским ученым-металлургом Д.К.Черновым, заключается в том, что нагретые детали сначала охлаждают в расплавленной соли или в масле (температура которых должна быть 240-2500С), выдерживают в этой среде, а затем переносят для окончательного охлаждения на воздух.
Ступенчатую закалку широко применяют в массовом производстве, особенно при изготовлении инструмента с небольшим сечением, требующего высокой твердости. Этот способ дает закалку с минимальными внутренними напряжениями, а следовательно, уменьшает опасность коробления и образования трещин.
Наиболее хорошо поддаются ступенчатой закалке глубоко прокаливающиеся углеродистые и легированные стали 9ХС, ХГ, ХВГ и др.
Закалка с подстуживанием применяется для уменьшения разницы в температурах металла и закалочной среды, если нагрев детали проведен до температуры, значительно превышающей температуру закалки данной стали.
Нагретую деталь перед погружением в закалочную среду выдерживают (подстуживают) некоторое время на воздухе. При подстуживании необходимо, чтобы температура детали не опускалась ниже точки Аr3 для конструкционных сталей и ниже точки Аr1 для инструментальных. Цель этого способа закалки – уменьшение внутренних напряжений и коробления деталей, особенно цементованных.
Закалка самоотпуском состоит в том, что нагретую деталь выдерживают в охлаждающей среде не до полного охлаждения; иногда в закалочную среду погружают только часть детали, для которой требуется высокая твердость. В некоторый момент охлаждение прерывают, чтобы сохранить в сердцевине детали тепло, за счет которого осуществляется отпуск. Этот момент устанавливается опытным путем, качество закалки в этом случае зависит от мастерства термиста. Контроль за температурой отпуска при этом способе закалки осуществляется по так называемым цветам побежалости, возникающим на поверхности детали при температуре 220-3300С. Закалку с самоотпуском применяют только для обработки ударного инструмента – зубил, бородков, кернеров и др., так как у такого инструмента твердость должна равномерно и постепенно понижаться от рабочей части к хвостовой.
Изотермическая закалка – наиболее прогрессивный способ закалки, его применяют в том случае, когда нужно изготовить деталь с максимальной прочностью, достаточной пластичностью и вязкостью. Сталь, нагретую на 20-300С выше линии GSK (точка Ас3), быстро охлаждают в соляной ванне, имеющей температуру 250-3000С, выдерживают в этой горячей среде (изотермическая выдержка), а затем деталь охлаждают на воздухе.
Этот способ закалки позволяет снизить термические напряжения, так как после изотермической выдержки структурные изменения в стали уже не происходят. Изотермическую закалку применяют для пружин, рессор, болтов, труб и других изделий из легированных сталей 6ХС, 9ХС, ХВГ и др.
Патентирование стали состоит в нагреве деталей до температуры 800-9000С, выдержке и охлаждении в ваннах с расплавленным свинцом (500 - 6000С) и последующей обработке давлением. После патентирования сталь приобретает высокую прочность, обладает высокой упругостью и хорошей пластичностью.
При обычном охлаждении закаливаемых деталей необходимо соблюдать следующие правила:
- количество охлаждающей жидкости должно быть достаточным, чтобы температура ее мало изменялась во время охлаждения закаливаемых деталей;
- перед погружением нагретой детали охлаждающую среду (воду, масло) необходимо тщательно перемешать для выравнивания температуры;
- для удаления образующейся вокруг погружаемой в жидкость детали паровой рубашки, препятствующей свежему притоку воздуха, обрабатываемую деталь следует перемещать в вертикальном и горизонтальном направлениях;
- тонкие длинные детали во избежание коробления нельзя охлаждать, опуская в жидкость плашмя, так как нижние слои металла, охлаждаясь первыми, сжимаются. Детали с неодинаковым сечением следует погружать более толстой частью вниз.
Приемы погружения деталей при закалке показаны на рис.16.2. На образование трещин оказывает влияние форма углов у детали. Поэтому углы, особенно острые, необходимо закруглять и тщательно обрабатывать.
Угольник с прямым углом после закалки образует трещины, если не просверлить во внутреннем углу отверстия и не сделать подрезки. Зубья шлицевого валика охлаждаются быстрее сердцевины и уменьшаются в объеме быстрее, чем стержень. Поэтому в углах зубьев создаются сильные напряжения, вызывающие трещины.
Часто требуется, чтобы деталь машины имела очень твердую износостойкую поверхность, но чтобы ее сердцевина при этом оставалась вязкой, прочной, хорошо переносила удары и знакопеременные нагрузки. К таким деталям относятся зубчатые колеса, шейки коленчатых валов и другие стальные тяжелые детали.
Из существующих способов поверхностной закалки наибольшее промышленное применение имеют: пламенная закалка, закалка токами высокой частоты (ТВЧ), а также закалка в электролитах.
Пламенная закалка. Поверхность стального или чугунного изделия подвергается нагреву ацетиленокислородным пламенем до температуры, превышающей на 50-600С верхнюю критическую точку Ас3 с последующим быстрым охлаждением водяным душем (струя воды).
Сущность процесса пламенной закалки состоит в том, что тепло, проводимое газовым пламенем от горелки к закаливаемой детали, концентрируется на ее поверхности и значительно превышает количество тепла, распространяемого в глубь металла. В результате этого поверхность детали сначала быстро нагревается до температуры закалки, затем охлаждается, а сердцевина остается незакаленной и после охлаждения не изменяет свою структуру и твердость.
Отпуском называется процесс термической обработки, применяемый после закалки стали с целью устранения внутренних напряжений, уменьшения хрупкости, понижения твердости, увеличения вязкости и улучшения обрабатываемости.
Отпуск заключается в нагреве стали до температуры ниже линии PSK (точки Ас1), выдержке при этой температуре с последующим охлаждением в воде, масле или другой среде. В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.
Низкий отпуск применяют для обработки режущего и измерительного инструмента, изготовленного из углеродистых и низколегированных сталей, шариков и роликов шарикоподшипников и др. Низкий отпуск осуществляют при температуре 150-250оС с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе.
В результате низкого отпуска сталь сохраняет высокую твердость HRC 60, устраняется хрупкость, снимаются внутренние напряжения.
Средний отпуск применяют для инструментов, которые должны обладать значительной прочностью и упругостью при средней твердости HRC 35-47, а также для некоторых деталей (пружин, рессор). Этот отпуск производится при температуре 300-5000С.
Высокий отпуск (500-6000С) применяется с целью полностью снять внутренние напряжения, придать деталям высокую вязкость при условии сохранения достаточной твердости. Высокому отпуску подвергаются детали машин из конструкционной стали, которые работают при больших напряжениях и ударах: зубчатые колеса, валы, шатуны и т.д.
Химико-термическая обработка стали
Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев стальных деталей. Такой обработке часто подвергают детали с целью повышения твердости, износоустойчивости и коррозионной стойкости поверхностного слоя при сохранении вязкой и достаточно прочной сердцевины.
Наиболее распространенными видами химико-термической обработки являются цементация, азотирование, цианирование, а также диффузионная металлизация.
Кроме указанных видов обработки, также применяют хромирование (насыщение поверхности слоя хромом), силицирование (насыщение кремнием), борирование (насыщение бором).
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя низкоуглеродистой стали углеродом. Цель цементации – получение высокой твердости поверхностного слоя деталей при сохранении вязкой и мягкой сердцевины, а также повышение износостойкости и предела усталости. Насыщенный углеродом поверхностный слой называется цементированным.
Цементации подвергают детали из углеродистой (иногда и легированной) стали, содержащей углерода от 0,01 до 0,25%.
Богатые углеродом смеси, применяемые для цементации, называются карбюризаторами. Они могут быть твердыми, жидкими и газообразными. От вида применяемого карбюризатора цементация разделяется на твердую, жидкую и газообразную.
Твердая цементация (в твердом карбюризаторе) является наиболее старым процессом химико-термической обработки. Карбюризатор представляет собой порошкообразную смесь, состоящую (по массе) из древесного угля (70%), углекислого бария (20-25%) и углекислого кальция (3-5%). Добавление к древесному углю углекислых солей ускоряет процесс цементации.
Процесс цементации заключается в следующем: поступившую после механической обработки деталь (с припуском на последующую обработку) перед цементацией тщательно очищают от окалины, грязи, ржавчины, масла и просушивают. Поверхности, не подлежащие цементации, покрывают огнеупорной глиной в смеси с 5-10% асбестового порошка или же слоем меди в гальванических ваннах.
Если нельзя предохранить поверхность указанными выше способами, цементируют всю деталь, а затем дополнительно закаливают те места, которые должны обладать высокой твердостью или износоустойчивостью.
Жидкостная цементация осуществляется путем погружения деталей в соляные ванны при температуре 830-8500С. Карбюризатором при этом являются расплавленные соли, содержащие 75-80% углекислого натрия (сода), 10-15% поваренной соли и 6-10% карбида кремния. Цементация происходит за счет атомарного углерода, выделяющегося в ванне при 820-8500С от взаимодействия солей с карбидом кремния. Длительность процесса составляет 0,5-2 ч. За 40-50 мин процесса глубина цементированного слоя не превышает 0,2 мм.
Цементации подвергают мелкие детали, глубина цементированного слоя не должна превышать 0,5-0,6 мм.
Преимуществом цементации в соляных ванных является равномерность нагрева и возможность непосредственной закалки после выемки из цементационной ванны. Процесс проходит быстрее, чем при цементации в твердой среде.
Газовая цементация заключается в насыщении поверхности стальных деталей углеродом в атмосфере углеродсодержащих газов. Газовую цементацию (в окиси углерода) впервые применил П.П.Аносов в 1837 г.
Газовую цементацию стальных деталей осуществляют в герметически закрытых камерах (муфелях) печей периодического или непрерывного действия путем нагрева при температуре 930-9500С в среде углеродосодержащих газов, например естественных, состоящих в основном из метана СН4 и окиси углерода СО. Используют также жидкие карбюризаторы: бензол, пиробензол, осветительный керосин, синтин (продукт синтеза окиси углерода) и сжиженный природный газ.
Продолжительность процесса устанавливается в зависимости от требуемой глубины цементируемого слоя. Нагрев в газовом карбюризаторе и процесс насыщения поверхностного слоя являются более прогрессивными и экономичными по сравнению с твердой цементацией.
Рисунок 16.2 Приемы погружения деталей при закалке
Тема 8. Сварка, резка и наплавка.
Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения металлических частей путем местного нагревания их до тестообразного или расплавленного состояния. Сварка может осуществляться с применением давления для сжатия свариваемых деталей или без применения его.
Сварку применяют при изготовлении железнодорожных вагонов, котлов, ответственных частей морских и речных судов, подъемно-транспортных сооружений, мостов, сельскохозяйственных машин и др. Очень широко сварка и резка металла используются в ремонтных и восстановительных работах, где они позволяют быстро и с наименьшими затратами восстановить изношенное или вышедшее из строя оборудование и сооружения (доменные печи, мосты, морские суда, газопроводные линии и т.д.).
Сварка применяется для соединений и наплавки разнообразных металлов: чугуна, стали, меди, бронзы, алюминия и др., для соединения металлов с неметаллами. Но не все металлы свариваются хорошо. Хорошо свариваются углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,12 до 0,22%, низколегированные стали 20ХГС, 2ХМА и др. Ограниченно свариваются стали с содержанием углерода от 0,42 до 0,55%, низколегированные 30ХМА, 30ХГС и др. Плохо свариваются углеродистые стали с содержанием углерода более 0,55%, низколегированные 35ХГС, 40ХГС и др.
Сварным соединением называют соединение двух металлических частей, осуществленное сваркой.
На рис.12.1 изображены основные типы сварных соединений (швов). При сварке электрозаклепками верхний лист просверливается и отверстие заваривается так, чтобы сварка захватила поверхность нижнего листа.
а - стыковые, б - угловые, в - с накладками,
г - тавровые, д - электрозаклепками
Рисунок 12.1 Виды сварных соединений и швов
Классификация способов сварки
- без приложения давления, путем расплавления металла свариваемых частей и слияния его; после затвердевания образуется шов (сварка плавлением);
- с применением давления, способствующего плотному контакту и взаимной диффузии металла в месте соприкосновения свариваемых частей (сварка давлением).
Сварка плавлением применяется шире вследствие меньшей стоимости, простоты оборудования и универсальности.
По виду используемой для сварки энергии сварка подразделяется на химическую, при которой для нагревания используется тепло химической реакции (например, горение твердого или газообразного топлива); к ней относятся газовая, кузнечная и термитная сварка; электрическую, при которой для нагревания используется электрический ток (электродуговая, электрошлаковая, электроконтактная); механическую (сварка трением, холодная сварка); ультразвуковую; сварку электронным лучом, а также диффузионную сварку в вакууме. Наиболее распространенными являются электродуговая, электрошлаковая, электроконтактная и газовая сварка.
Кузнечная сварка применяется для низкоуглеродистых сталей. Она осуществляется при температуре, близкой к точке плавления стали (1350-14500С), при проковке наложенных свариваемых концов. Этот старинный способ сварки трудоемкой и малопроизводительный, поэтому применяется редко.
Термитная сварка производится при помощи порошковой смеси одной части алюминия с тремя-четырьмя частями окиси железа. Термит легко зажигается и при бурном горении достигается температура 30000С. Наплавленным железом заполняют стыки соединений. Этот способ удобен для сварки рельсов и др.
Сварка трением применяется для соединения стержней встык. В сварочной машине один стержень закрепляется неподвижно, другой вращается, касаясь торцом неподвижного. От трения температура повышается. По достижении пластического состояния вращение прекращают, стержни сдавливают, и они свариваются. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы.
Холодная сварка производится без подогрева, но при больших удельных давлениях. Она применяется для меди, алюминия, свинца, никеля, серебра и их сплавов. Холодная сварка делится на стыковую, точечную и шовную.
Ультразвуковая сварка основана на преобразовании ультразвуковых колебаний в механические, что приводит к пластической деформации поверхностей свариваемых деталей и срастанию кристаллов. Этот способ применяется для соединений металлов внахлестку, а также для сварки пластмасс.
Сварка электронным лучом производится путем помещения в вакуумную камеру изделий из тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена и др.). На место, подлежащее сварке, направляют фокусированный электронный луч, под действием которого металл расплавляется и сваривается.
Электрическая сварка
Электрическая сварка металлов – русское изобретение.
Русский ученый Василий Владимирович Петров в 1802 г. открыл явление электрической дуги и показал возможность плавления металлов в дуге. В 1882г. русский инженер Николай Николаевич Бенардос предложил применить электрическую дугу для сварки металлов угольным электродом, а в 1888г. горный инженер Николай Гаврилович Славянов заменил графитовый электрод металлическим.
Электросварка подразделяется на дуговую и контактную. При дуговой сварке энергия, необходимая для нагрева и расплавления металла, выделяется электрической дугой. Сварочная дуга питается постоянным током от сварочных машин-генераторов и переменным током от сварочных трансформаторов. Дуговая сварка может быть ручной и автоматической. Автоматическая обеспечивает получение высококачественного шва и резко увеличивает производительность труда.
При электродуговой сварке электрический ток по одному проводу подводится к свариваемому металлу, а по другому – к электродержателю, в котором зажат электрод. При приближении электрода к металлу между ними образуется электрическая дуга, расплавляющая металл.
При сварке листов 1 (рис.12.2) металлическим электродом 3 по способу Н.Г.Славянова электрод сам плавится в сварочной дуге 2 и образует жидкий металл, заполняющий промежутки между свариваемыми частями. Для повышения качества направляемого металла электрод покрывается специальной обмазкой, которая также расплавляется и покрывает капли жидкого металла слоем шлака, защищая его от вредного влияния кислорода и азота окружающего воздуха. Ток к электроду подводится через электрододержатель 4 по проводу 5.
Рисунок 17.3 Сварка по способу
Н.Н.Бенардоса
Рисунок 12.2 Сварка по способу
Н.Г.Славянова
Газовая сварка и резка
Газовая сварка относится к способам сварки плавлением. При этом способе сварки кромки свариваемых деталей соединяются швом совершенно так же, как при дуговой сварке, но источником тепла служит не дуга, а сварочное пламя, которое образуется при сгорании горючего газа (ацетилена, а также коксового и светильного газа, водорода, бензола и др.). Горючие газы, смешиваясь с кислородом, дают пламя 4 высокой температуры (около 36000С – рис. 12.4, б).
а - схема процесса, б - строение пламени
Рисунок 12.4 Газовая сварка
При сварке горелку продвигают вдоль шва, соблюдая необходимый угол наклона мундштука и проволоки к свариваемой поверхности. Угол наклона мундштука (рис. 12.4, а) колеблется от 150 (для сварки листов толщиной 1 мм) до 800 (при толщине 15 мм и выше).
Подвод газового пламени осуществляется сварочной горелкой (рис.12.4, а), в которой происходит смешивание кислорода и горючего газа, а корпус 1 позволяет удерживать горелку в рабочем положении. На корпусе расположены вентили 2, регулирующие подвод кислорода и ацетилена. На конце горелки имеется мундштук 3, через который выходит из смесительной камеры горючая смесь.
Газовая резка применяется для разделения металла на части – при разрезке листового материала большой толщины, рельсов, сортового проката; при вырезке деталей сложного контура из толстого листа. Кроме резки, струей кислорода прожигают отверстия в металле толщиной от 100 до 3000 мм.
Газокислородную резку выполняют вручную и специальными машинами. Для ручной резки применяют универсальный резак, имеющий сменные мундштуки – два подогревательных и пять режущих. Конструкция резака (рис.12.5) в той части, где обеспечивается смешение горючей смеси, принципиально не отличается от сварочной горелки.
1 - наконечник, 2, 5, 6 - трубки, 3, 4, 7 - вентили, 8 - инжектор, 9 - смесительная камера
Рисунок 12.5 Ацетиленовый резак
Техника безопасности при выполнении сварочных работ. К обслуживанию сварочных установок и аппаратуры, к производству сварочных работ допускаются только рабочие, знающие правила техники безопасности и имеющие право на производство этих работ.
Наплавка
Наплавка занимает важное место в сварочной технологии и широко применяется при ремонте и восстановлении изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей, у которых необходимо обеспечить особые свойства поверхностей (например, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость, жаростойкость).
Наплавку осуществляют нанесением расплавленного металла на поверхность изделия, нагретую до оплавления или до температуры надежного смачивания жидким наплавленным металлом. При этом наплавленный слой составляет одно целое с основным металлом за счет образования металлических связей.
Для наплавки могут быть использованы различные источники нагрева: газовое пламя, электрическая дуга, высокочастотный нагрев, электрошлаковый процесс, луч лазера и др. Толщина наплавленного металла может быть различной: 0,5 – 10 мм и более.
Для того чтобы свойства наплавленного металла не существенно изменялись за счет «разбавления» его основным металлом при наплавке поверхностей с особыми свойствами, глубина проплавления металла изделия и соответственно доля его участия в образовании поверхностного слоя должны быть минимальными.
Наплавку можно выполнять ручным и механизированным способами. Механизированная наплавка обеспечивает более высокие качество и производительность. Для дуговой наплавки больших по площади поверхностей используют специальное оборудование, в которых плавящимся электродом является лента. Применяют ленточные электроды сплошного сечения и порошковые ленты. Порошковая лента имеет металлическую оболочку, внутри которой заключена шихта, содержащая шлакообразующие компоненты и легирующие добавки. При выполнении ремонтных работ по восстановлению изношенных поверхностей иногда весьма нежелательной оказывается деформация изделия, вызываемая неравномерным нагревом. Способ вибродуговой наплавки позволяет получать наплавленный слой с незначительной деформацией изделия.
Сущность его в том, что наплавку выполняют электродом 3 (рис.12.6), которому сообщают механические колебания в направлении изделия 1 с помощью электромагнита 4 с частотой 30-100Гц и амплитуды 0,5 - 1 мм. Электрическая дуга при этом периодически закорачивается на свариваемое изделие и снова возбуждается. При каждом замыкании частицы электрода остаются на поверхности изделия. В зону наплавки непрерывно подают охлаждающую жидкость (раствор щелочи) или струю воздуха через сопло 2. Принудительное охлаждение поверхности повышает твердость наплавленного слоя. Наиболее часто этот способ применяют при наплавке цилиндрических изделий небольшого диаметра при восстановлении изношенных шеек валов.
1 - наплавляемое изделие; 2 - сопло для подачи охлаждающей жидкости; 3 - электродная проволока; 4 - электромагнитный вибратор
Рисунок 12.6 Схема вибродуговой наплавки
Металлизация представляет собой процесс осаждения распыленного струей газа жидкого металла на поверхность изделия. К источнику нагрева (им может быть газовое пламя, электрическая дуга, плазменная струя) подают проволоку, которая расплавляется. Жидкий металл подхватывается струей газа, подаваемого под давлением в зону плавления, и выбрасывается с большой скоростью через сопло металлизатора в виде распыленных капель. Поток брызг расплавленного металла направляют на поверхность изделия. Ударяясь о поверхность, капли соединяются с ней и образуют слои покрытия.
Материал покрытия может подаваться в металлизатор в виде проволоки (стальной, алюминиевой, медной, цинковой и др.), а также в виде неметаллических порошков (стекла, эмалей, пластмасс). Таким образом, термин «металлизация» оказывается неточным, поскольку включает в себя процессы нанесения в неметаллических покрытий.
По сравнению с наплавленным слоем металлизационный слой, состоящий из мелких поверхностно-окисленных частиц металла, имеет меньшую прочность.
Металлизацию применяют для восстановления изношенных поверхностей деталей машин, для защиты поверхности от коррозии, изнашивания, в декоративных целях.