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
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Е. А. Астафьева
Ф. М. Носков
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Красноярск
2012
УДК 621.7/.9(07)
Рецензенты:
Астафьева, Е. А.
Технология конструкционных материалов. Методические указания к выполнению лабораторных работ / Е. А. Астафьева, Ф. М. Носков. Красноярск: ПИ СФУ, 2012. 155 с.
Приведены методические указания к лабораторным работам по основным разделам курса «Технология конструкционных материалов».
УДК 621.7/.9(07)
ВВЕДЕНИЕ
«Технология конструкционных материалов» – комплексная дисциплина о способах получения и обработки конструкционных материалов, применяемых в металлургическом и машиностроительном производствах.
Лабораторные работы позволяют наглядно продемонстрировать основные методы формообразования заготовок и обработки деталей машин: литье, обработку давлением, сварку и резание. В методических указаниях изложены краткие теоретические сведения о методах обработки конструкционных материалов, схемы и принцип работы оборудования, порядок выполнения лабораторных работ и принципы проектирования технологических процессов изготовления заготовок.
Лабораторная работа № 1
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
В РАЗОВЫХ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ФОРМАХ
Цели работы:
Оборудование и оснастка
Модели отливок (разъемные и неразъемные); модели литниковой системы; подмодельная плита, опоки, формовочная смесь, стержень, серебристый графит, совок, трамбовка, гладилка, игла, подъемник для моделей, клещи для извлечения отливок при разрушении форм, жидкий металл для заливки форм, шахтная печь.
Краткие теоретические сведения
Основным способом изготовления отливок является литье в песчаные формы, в которых получают около 80 % от общего количества отливок. Материалом для песчаной формы служат кварцевый песок, огнеупорная глина, вода. После изготовления формы в нее заливают расплавленный металл, выдерживают до затвердевания, затем форму разрушают, извлекают отливку, отделяют от нее части литниковой системы, очищают от формовочной смеси.
Состав и физико-механические свойства формовочной смеси зависят от требований к форме. Форма должна:
быть прочной, чтобы выдерживать нагрузки при ее сборке, транспортировке и заливке металла;
обладать газопроницаемостью, чтобы отводить во внешнюю среду газы, образующиеся в форме при заливке металла и растворенные в металле;
обладать противопригарностью, способностью не спекаться и не сплав-ляться с жидким металлом, заливаемым в форму;
быть податливой, чтобы сжиматься, не разрушаясь под действием усилий от усадки металла отливки;
иметь высокую термохимическую стойкость, т. е. не вступать в химическую реакцию с расплавленным металлом.
Песчаные формы служат только один раз и разрушаются при выбивке отливки из формы. Литейная форма (рис. 1.1, а) – это система элементов, образующих рабочую полость, в которую заливается расплавленный металл, а после его кристаллизации формируется отливка. Форма обычно состоит из нижней и верхней полуформ.
Для получения песчано-глинистой формы необходимо использовать модельно-опочную оснастку, в которую входят опоки, модель отливки (рис. 1.1, б), стержень 2 (рис. 1.1, а), модели элементов литниковой системы: стояк 7 – вертикальный канал, вокруг которого в формовочной смеси 10 (рис. 1.1, а) вырезают воронку 6, питатель 9, по которому металл поступает в полость формы; шлакоуловитель 8, предназначенный для устранения шлака, попавшего в жидкий металл и выпоры 5.
Модель представляет собой приспособление для получения в форме полости, соответствующей по конфигурации наружной поверхности отливки. При помощи разъемной модели (рис. 1.1, б, в) делают отпечаток 11 в формовочной смеси (рис. 1.1, а). Для изготовления литейной формы по моделям используют опоки 3 и 4 (жесткие металлические рамки). В опоках располагают модель, заполняют опоки формовочной смесью и уплотняют ее вокруг модели. Модели могут быть разъемными и неразъемными.
Для того чтобы получить в отливке отверстия или полости, изготавливают стержни 2 (рис. 1.1, а), конфигурация которых повторяет конфигурацию внутренней полости отливки. Материалом для изготовления стержней служат стержневые смеси, которые состоят из кварцевого песка и связующих веществ (жидкое стекло, канифоль, смола и т. д.). Стержни по условиям их работы должны обладать большей, чем форма, газопроницаемостью, прочностью, податливостью и противопригарностью. Стержни формуют в стержневых ящиках (рис. 1.2).
Для обеспечения перечисленных выше технологических свойств, стержни обязательно подвергают сушке.
Модели и стержни изготовляют с выступающими частями 1, которые называются знаковыми (рис. 1.1, б). Конфигурация стержневых знаков и их размеры, должны обеспечивать легкую установку стержней в форму и их устойчивость при транспортировке, кантовке, заливке.
|
а б
в |
г д е |
Рис. 1.1. Литейная форма и ее элементы:
а – литейная форма; б, в – разъемная модель отливки;
г – элементы литниковой системы; д – отливка детали с литниковой системой;
е – деталь, полученная после механической обработки отливки
Для беспрепятственного извлечения моделей из форм и освобождения стержневых ящиков от стержней вертикальные стенки моделей и ящиков делают с уклоном в направлении извлечения моделей из формы и стержней из стержневых ящиков.
Кроме того, поверхности модели и стержневого ящика должны быть гладкими, чистыми и покрашенными водоотталкивающими лаками для обеспечения легкости отделения от смеси. Модельный комплект должен быть прочным, не изменяться в размерах, противостоять влиянию влаги атмосферы литейного цеха и формовочной смеси.
При изготовлении моделей учитывают технологию формовки, литейные свойства сплава (в первую очередь усадку сплава) и последующую механическую обработку отливки.
После изготовления литейной формы происходит заливка расплавом, который охлаждается и переходит из жидкого состояния в твердое, т. е. кристаллизуется.
Рис. 1.2. Схема изготовления стержня по разъемному деревянному ящику
Модели и стержневые ящики изготовляют из дерева, металла и пластмассы. Металлические модели и стержневые ящики по сравнению с деревянными более долговечны и точны по размерам, обеспечивают у получаемых отливок чистоту поверхности.
При переходе расплава из жидкого состояния в твердое происходит уменьшение объема металла, т. е. объема отливки и линейных размеров. Этот процесс называется соответственно объемной и линейной усадкой. При изготовлении моделей, отливок и стержневых ящиков учитывают линейную усадку, т. е. уменьшение размеров в каждом измерении отдельно (по длине и ширине).
Желательно, чтобы поверхность разъема модели отливки представляла собой горизонтальную плоскость, через которую должно проходить наибольшее количество стержней. Составные части модели во избежание сдвига и перекоса в форме соединяются центровочными шипами.
|
а На подмодельную плиту 1 ставят нижнюю часть модели 2, модель питателя 3, и нижнюю опоку 4, припыливают все графитом |
б Опоку заполняют формовочной смесью и уплотняют ее трамбовкой 5 |
|
в Лишнюю формовочную смесь срезают линейкой 6 |
г Иглой 7 делают каналы для выхода газов |
|
д Нижнюю опоку поворачивают на 180 и ставят верхнюю опоку 9 и половину верхней модели 8, модели стояков 10 и выпоров 11 |
е Верхнюю полуформу изготавливают аналогично нижней |
|
ж После извлечения моделей выпоров и стояка, верхнюю полуформу снимают и ставят разъемом вверх |
з Моделеподъемником 12 верхнюю половину модели извлекают из формы |
|
и После извлечения нижней половины модели в нижнюю полуформу помещают стержень 13 |
к Форму собирают по штырям 15 и ставят груз 14 |
Рис. 1.3. Схема технологического процесса изготовления литейной формы
При помощи иглы 7 делают каналы для выхода газов (рис. 1.3, г), кантуют (перевертывают) полуформу на 180 и на нижнюю половину модели по центрирующим шипам устанавливают верхнюю половину модели 8 (рис. 1.3, д). На нижнюю опоку ставят верхнюю 9 по центрирующим штырям 15.
Вновь припыливают поверхность модели графитом, ставят модели шлакоуловителя, стояка 10 и выпоров 11, засыпают формовочную смесь в верхнюю опоку и уплотняют ее (рис. 1.3, д, е), стараясь не задеть модели выпоров и стояка. Затем счищают излишек формовочной смеси, прорезают воронку для подачи металла в форму, удаляют стояк, выпоры и делают дополнительные каналы для выхода газов.
Рис. 1.4. Литейная форма после заливки
Снимают верхнюю полуформу (рис. 1.3, ж), извлекают из нее полумодель отливки (рис. 1.3, з).
Устанавливают стержень 13 и производят сборку формы (рис. 1.3, и). Для точной сборки формы опоки имеют специальные втулки, в которые входят центрирующие штыри 15. При заполнении формы расплав давит на ее стенки, в результате чего верхняя полуформа может подняться, и тогда по плоскости разъема образуется зазор, через который расплав может вытекать из формы. Для предупреждения этого на верхнюю опоку ставят груз 14 (рис. 1.3, к).
После затвердевания и охлаждения металла форму (рис. 1.4) разру-шают, отливку освобождают от формовочной смеси, выбивают стержень, отрезают литники, а поверхность отливки очищают от формовочной смеси.
1. Подготовить модельно-опочные комплекты, формовочный инструмент и рабочее место.
2. Изготовить формы в опоках по разъемной или неразъемной моделям.
3. Залить формы расплавленным сплавом (силумином).
4. Охлажденные отливки выбить из формы. Полностью охладить в воде, очистить их поверхность, отделить литниковую систему.
5. Произвести заливку металла в постоянную металлическую форму (кокиль).
6. Оценить качество поверхности, точность размеров отливок, получен-ных в разовой и постоянной формах.
1. Описать технологию изготовления форм в опоках по разъемным и неразъемным моделям.
2. Привести эскизы моделей, форм и изготовленных бригадой отливок.
3. Описать качество поверхностей отливок, полученных в разовой и постоянной формах.
Каждый студент должен составить отчет по лабораторной работе и защитить его.
Контрольные вопросы
1. Что называется отливкой?
2. Что называется литниковой системой, что она должна обеспечивать?
3. Требования, предъявляемые к формовочной и стержневой смеси.
4. Что называется знаковой частью модели и стержня?
5. Что называется объемной (линейной) усадкой?
6. Требования, предъявляемые к модели отливки.
7. Что представляет собой литейная форма?
8. Для чего предназначена модель отливки?
Лабораторная работа № 2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ
Цели работы:
1. По чертежу детали разработать технологический процесс изготовления литой заготовки этой детали, включающий проектирование и состовление чертежей:
-элементов литейной формы (или отливки детали);
-модели отливки (или модельных плит);
-литейной формы в сборе.
При проектировании технологического процесса изготовления отливки разрабатываются эскизы стержневых ящиков и полученных в них стержней, а также эскиз литниковой системы.
Приспособления, инструменты
Наглядные пособия: деревянные и металлические модели отливок, макет литейной формы, отливки из чугуна и алюминиевых сплавов, деревянные стержневые ящики. Чертежные принадлежности.
Краткие теоретические сведения
Технологический процесс изготовления отливок актуален для получения изделий в любых отраслях промышленности.
При проектировании литейной технологии необходимо обеспечивать хоро-шие эксплуатационные качества литых деталей (рис. 2.1 и рис. 2.3, а), высокие технико-экономические показатели на всех этапах технологического процесса.
При оценке технологического процесса нужно учитывать затраты на получение отливок в литейном цехе, снижая себестоимость механической обработки. При этом уменьшать припуски, упрощать процесс формовки, максимально использовать технологическое оборудование.
При разработке технологического процесса изготовления литейной формы необходимо:
выбрать способ формовки (ручная, машинная);
определить положение отливки в форме при заливке;
установить поверхности разъемов литейной формы и модели отливки;
наметить конструкцию литниковой системы;
разработать чертежи элементов литейной формы (рис. 2.1; рис. 2.3, в) или отливки (рис. 2.2), модели (рис. 2.5, а; рис. 2.7) и литейной формы (рис. 2.5, б; рис. 2.9).
Чертеж детали (рис. 2.1; рис. 2.3, а) является основой для проектирования технологического процесса изготовления отливки.
В мелкосерийном и единичном производстве на копию чертежа детали в соответствии с ГОСТ 3.1125–88 наносят технологические указания, необходимые для изготовления модельного комплекта, формы, стержня, и получают чертеж элементов литейной формы (рис. 2.2; рис. 2.3, в). На этом чертеже указывается поверхность разъема модели и формы, положение отливки при заливке, уклоны (табл. 2.1), припуски на обработку резанием (табл. 2.2), положение стержней, их знаки, размеры и другие технологические указания, необходимые для изготовления модельного комплекта, формы и стержней.
В массовом и крупносерийном производстве разрабатывают специальный чертеж отливки (рис. 2.3, б), при этом на копию чертежа детали наносят необходимые указания.
Рис. 2.1.Чертеж детали (рычага)
Рис. 2.2. Чертеж «Элементы литейной формы»
Выбор варианта расположения отливки в литейной форме (рис. 2.5, б; рис. 2.9) – первоочередная задача разработки технологического процесса изготовления отливки.
Поверхность, по которой при сборке литейной формы соединяются ее части, называется поверхностью разъема. Правильные разъемы формы и модели обеспечивают удобство изготовления формы, ее сборки и качество отливки.
Разъем модели и формы показывают отрезком или штрихпунктирной линией, заканчивающейся знаком Х─ ─Х, над которой указывают буквенное обозначение разъема – МФ на чертежах элементов литейной формы (рис. 2.2; рис. 2.3, в).
Положение отливки в форме при заливке обозначают буквами В (верх) и Н (низ), которые проставляют у стрелок, показывающих направление разъема. Направление разъема обозначается сплошной основной линией, ограниченной стрелками и перпендикулярной линии разъема.
При определении поверхности разъема формы следует руководствоваться следующими положениями:
всю отливку, если позволяет ее конструкция, нужно располагать в нижней части формы, при этом исключается перекос отливки (рис. 2.5, б);
поверхность разъема при заливке желательно иметь горизонтальной;
поверхность разъема формы должна обеспечивать свободное извлечение модели из формы и удобную установку стержней;
форма должна иметь минимальное число стержней по возможности простой конфигурации или не иметь их, а использовать песчаные болваны.
Отливка является заготовкой детали и отличается от детали размерами и формой. Размеры отливки изменяются в тех местах, где на поверхности детали указан знак – механической обработки (рис. 2.2 и рис. 2.3, а). Наружные размеры увеличиваются, а внутренние уменьшаются на величину припуска, на механическую обработку. Это слой металла (на сторону), удаляемый в процессе механической обработки отливки с ее поверхностей для получения заданной геометрической точности и качества поверхности детали.
Припуск на обработку металла резанием зависит:
от способа изготовления отливки;
расположения отливки в форме;
класса точности отливки;
наибольшего габаритного размера, литой детали;
материала отливки (табл. 2.2).
Припуски на обработку резанием наносят на копии чертежа детали сплошными тонкими линиями у поверхностей, где указан знак обработки, при построении чертежа «Элементы литейной формы» (рис. 2.2, 2.3, в).
При построении чертежа отливки припуск на обработку резанием наносят на копию чертежа детали сплошной толстой линией и штрихуют в плоскости разреза (рис. 2.3, б).
Для верхней части отливки дают припуски больше, чем для нижней и боковой, потому что в верхней части скапливаются шлаковые включения и появляются газовые раковины (табл. 2.2).
При массовом производстве отливок с помощью стержней получают отверстия диаметром более 20 мм, при серийном производстве – более 30 мм, а при единичном – более 50 мм.
Рис. 2.4. Формовочные уклоны
По форме отливка отличается от детали также наличием напусков, которые упрощают и облегчают процесс ее изготовления, к ним относятся литейные уклоны, галтели, приливы, отверстия и впадины, не выполняемые литьем.
Наличие уклонов на моделях является главной причиной значительных отклонений размеров отливок от номинальных.
У отливки, полученной в песчано-глинистой форме, на обрабатываемых поверхностях сверх припуска на механическую обработку следует выполнять формовочные уклоны. Допускается выполнение уклонов за счет уменьшения припуска, но не более 30 % его значения.
Формовочные уклоны следует выполнять на необрабатываемых поверхностях отливки, несопрягаемых по контуру с другими деталями за счет увеличения (рис. 2.4) или уменьшения размеров отливки.
Формовочные уклоны выполняются на необрабатываемых поверх-ностях отливки, сопрягаемых по контуру с другими деталями за счет уменьшения или увеличения размеров отливки, в зависимости от поверхностей сопряжения.
Значения формовочных уклонов в модельных комплектах для песчано-глинистых смесей указаны в табл. 2.1. Чем больше высота поверхности, тем абсолютная величина уклона меньше. На деревянных моделях уклоны делают больше, чем на металлических моделях при равных габаритных размерах.
Отливка должна иметь по возможности равномерную толщину стенки, так как в местах утолщения стенок могут образовываться дефекты усадочного характера (пористость, усадочные раковины, трещины).
Отливка не должна иметь острых углов и резких переходов от толстых стенок к тонким. Сопряжения стенок должны выполняться плавными переходами-галтелями.
Если толщины стенок отличаются меньше чем вдвое, то при сопряжении рекомендуется применять галтели (радиусы внутренних углов) от 1/6 до 1/3 среднего арифметического толщин сопрягаемых стенок. Величина радиуса определяется по формуле r = (1/6 – 1/3)[(a + b)] / 2 (рис. 2.6, а). При различии толщин сопрягаемых стенок вдвое и более рекомендуется клиновое сопряжение (рис. 2.6, б). Длина этого сопряжения L для чугуна и цветных сплавов принимается равной L = 4 (a – b), а для стали L = 5 (a – b).
При угловых сопряжениях стенок разной толщины (рис. 2.6, в) галтель делается радиусом r, определенным по приведенной выше формуле. Внешний радиус закругления R равен толщине большой стенки.
Технологические напуски 3 – отверстия, впадины и т. п., не выполняемые в отливке, зачеркивают тонкими линиями (рис. 2.3, б, в).
Контуры стержней (рис. 2.2; рис. 2.3, б, в) со знаками, попадающими в разрез, обозначают сплошными тонкими линиями с короткой штриховкой по контуру. Номера стержней обозначают Ст1, Ст2 и т. д.
Модель – это приспособление для получения в песчаной форме отпечатка, обычно соответствующего наружной конфигурации отливки со стержневым знаком. У отливок простой конфигурации модели могут быть без знаковых частей.
На рис. 2.7 приведен чертеж деревянной модели для получения отливки рычага в форму, изготовленную вручную. Основным документом для разработки чертежа модели является чертеж «Элементы литейной формы» (рис. 2.2). Конструкция модели должна обеспечивать возможность уплотнения формовочной смеси и удаления модели из формы. Поэтому модель чаще всего делается разъемной, причем в ее нижней части имеются отверстия, а в верхней шипы 4, при помощи которых обе части модели фиксируются.
Формовочные уклоны выполняются на плоскостях модели, перпендикулярных разъему формы, чтобы модель легко вынималась из формы, не повреждая ее (табл. 2.1). У стенок модели острые углы делают скругленными.
а б
в
Рис. 2.5. Для изготовления литейной формы (б) в мелкосерийном производстве
применяются модели (а) и крупносерийном модельные плиты (в)
Размеры модели отливки в массовом и крупносерийном производстве указываются на ее чертеже (рис. 2.5, а) с учетом литейной усадки сплава (табл. 2.3). В мелкосерийном и единичном производстве при разработке чертежа «Элементы литейной формы» указывается усадка сплава в процентах.
а б в г
Рис. 2.6. Примеры сопряжения стенок отливки
Модели изготавливаются обычно из дерева или металла, реже – из пластмасс и других материалов. Поверхности деревянных моделей механически обрабатывают и окрашивают для увеличения срока службы. Знаки 3 и 5 на моделях могут быть окрашены в черный цвет (рис. 2.5, а; 2.7, а, б).
Рис. 2.7. Модель отливки рычага
Модельные плиты (рис. 2.5, в) представляют собой металлические плиты, на которых монтируются модели отливок и элементы литниковой системы. На рис. 2.5, в показаны нижняя и верхняя модельные плиты для изготовления формы (рис. 2.5, б) стальной отливки (рис. 2.8, б). На нижней плите 2 кроме модели 1 установлена модель питателя 6. На верхней плите 2 установлены модели стояка 5 верхнего стержневого знака 3 и прибылей 4. Модельные плиты, как правило, применяют при машинной формовке для изготовления отливок в массовом и крупносерийном производствах. По односторонним металлическим плитам при формовке на машинах получают литейную форму в парных опоках (рис. 2.5, б).
Модельные комплекты и опочная оснастка
Чугунная отливка рычага с литниковой системой представлена на рис. 2.8, а. Наружная конфигурация отливки образуется формой (рис. 2.9), а внутренняя цилиндрическое отверстие и сквозной паз выполняются цилиндрическим стержнем Ст1 и плоским стержнем Ст2 (рис. 2.10). Каждый стержень с помощью знаков устанавливается и фиксируется в форме. Конструкция знаков должна обеспечивать устойчивое положение стержней в форме.
Для изготовления песчаной формы используют модельные комплекты и опочную оснастку. В модельный комплект входят: модели или модельные плиты (рис. 2.5, а, в), стержневые ящики (рис. 2.10), модели литниковой системы, выпоров и прибылей.
а б
Рис. 2.8. Отливки с литниковой системой:
а – чугунная отливка рычага; б – отливка стальной втулки
Стержневой ящик – это приспособление, в котором из стержневой смеси изготавливают стержни. Стержни служат для выполнения в отливке внутренних отверстий, полостей, пазов. Стержневые ящики, как модели изготавливаются из дерева, металла, пластмассы. На рис. 2.10 приведены деревянные стержневые ящики для изготовления стержней отливки рычага. В большинстве случаев стержни устанавливаются и укрепляются в форме на знаках 2 (рис. 2.9). Конструкция знака зависит от конфигурации и габаритов стержня, жидкий металл, заполняя форму, оказывает давление на стержни снизу, стремясь их вытолкнуть. Размеры стержневых знаков должны обеспечить устойчивое положение стержня, но не быть чрезмерно большими, чтобы не вызвать увеличение размеров опок и стоимость формы. Длина горизонтальных знаков l и высота вертикальных знаков h указаны в табл. 2.4 и 2.5. Необходимы формовочные уклоны на стержневых знаках (рис. 2.11), их значения представлены в табл. 2.6.
Нижние знаки вертикальных стержней являются опорными, поэтому их высота h, может быть, больше высоты h1 верхних знаков (рис. 2.5, а).
Знаковые части стержней на моделях делают больших размеров, чем в стержневых ящиках, для того, чтобы при сборке формы между ее поверхностью и знаком стержня образовался зазор 2 (рис. 2.3). Отсутствие зазоров приведет к тому, что форму нельзя будет собрать.
Модели литниковой системы служат для образования в форме совокупности каналов, по которым металл из ковша поступает в полость литейной формы. Литниковая система состоит из литниковой чаши (воронки), стояка, шлакоуловителя и питателей (рис. 2.5, в). Литниковая чаша служит для приема металла из заливочного ковша. Во время заливки металла чаша должна быть полной, чтобы шлак, плавающий на поверхности металла, не попадал в стояк. Для задержания шлака используют перегородки и фильтровальные сетки. Стояк-канал передает металл из чаши к другим элементам литниковой системы. Обычно используют вертикальные стояки с круглым сечением. Шлакоуловитель – горизонтальный канал, имеющий обычно сечение в виде трапеции, задерживает шлак и передает металл к питателям. Шлакоуловитель чаще всего располагают в верхней полуформе. Питатели (литники) предназначены для передачи металла в полость формы. Питателей в форме может быть один или несколько. Их располагают обычно в нижней части формы (рис. 2.9).
Прибыли и выпоры. В зависимости от свойств литейного сплава для получения ответственных отливок применяют прибыли. Модель прибыли образует в форме дополнительную емкость (рис. 2.5, б) для жидкого металла, которым питается отливка при затвердевании. Конструкции прибылей бывают различные. Для ответственных отливок применяются открытые прибыли (рис. 2.8, б). Открытые прибыли можно доливать сверху горячим металлом. Чтобы металл в прибыли дольше оставался жидким, сверху засыпают древесным углем, сухим песком или веществами, выделяющими тепло в результате химических реакций.
Рис. 2.9. Литейная форма для получения отливки рычага: 1 – полость формы;
2 – стержни; 3 – формовочная смесь; 4 – нижняя опока; 5 – верхняя опока;
6–9 – литниковая система; 10 – выпоры; 11 – газоканалы
а б
Рис. 2.10. Деревянные стержневые ящики:
а – для цилиндрического стержня литейной формы чугунного рычага;
б – для стержня сквозного паза
Модели выпоров образуют каналы 10 (рис. 2.9; рис. 2.5, б), соединяющие полость формы с атмосферой, по которым вытесняются воздух и газы из формы. Выпоры при формовке обычно устанавливают на самых высоких частях модели или в местах предполагаемого скопления газов.
Для изготовления форм кроме модельных комплектов используются опоки, центрирующие штыри и другие приспособления. Форма изготавливается в опоках 4 (рис. 2.9). Они предохраняют ее от разрушения во время сборки, транспортировки и заливки.
Таблица 2.1
Величины формовочных уклонов для отливок,
получаемых в песчано-глинистых формах
|
Высота модели, мм |
Формовочные уклоны |
|||
|
Деревянная модель |
Металлическая модель |
|||
|
град |
мм |
град |
мм |
|
|
До 20 |
0,5 |
1,0 |
1,30 |
0,5–1,0 |
|
20–50 |
1,30 |
1,0–2,0 |
1,0 |
0,8–1,2 |
|
50–100 |
1,0 |
1,5–2,5 |
0,45 |
1,2–1,5 |
|
100–200 |
0,45 |
2,0–3,0 |
0,30 |
1,5–2,0 |
|
200–300 |
0,30 |
2,5–4,0 |
0,30 |
2,0–3,0 |
Таблица 2.2
Припуски (мм) на обработку резанием отливок
|
Габаритный размер, мм |
Положение поверхности при заливке |
Для серого чугуна |
Для стали |
Для цветных сплавов (бронза, латунь, силумин) |
|
120 |
Верх Низ, бок |
3,5 2,5 |
4,5 4,0 |
– |
|
121–200 |
Верх Низ, бок |
4,0 3,0 |
5,0 4,0 |
3 |
|
261–500 |
Верх Низ, бок |
4,5 3,5 |
6,0 5,0 |
4 |
|
501–800 |
Верх Низ, бок |
5,0 4,0 |
7,0 5,0 |
5 |
|
801–1250 |
Верх Низ, бок |
6,0 4,0 |
8,0 6,0 |
6 |
|
1251–2000 |
Верх Низ, бок |
7,0 4,5 |
9,0 7,0 |
7 |
|
Металл отливки |
Виды отливки |
Припуск на усадку, % |
|
Серый чугун |
Мелкие, средние |
0,81,2 |
|
Медные сплавы |
Мелкие, средние |
1,4 |
|
Алюминиевые сплавы |
Мелкие, средние |
0,81,2 |
|
Сталь |
Мелкие, средние |
1,5 |
Таблица 2.4
Высота h (мм) нижних вертикальных знаков стержней для сырых форм
|
Размеры стержня (a + b)/2 или D, мм |
Высота h знака, не более, при длине L стержня, мм |
|||||||
|
До 50 |
50–80 |
80–120 |
120–180 |
180–250 |
250–315 |
315–400 |
400–500 |
|
|
До 30 30–50 50–50 80–120 120–180 180–250 250–315 315–400 |
20 20 25 25 30 30 35 40 |
30 35 35 35 35 35 35 40 |
30 35 35 35 35 35 35 40 |
– 35 35 35 35 35 35 40 |
– 50 40 40 35 35 35 40 |
– 60 50 50 40 40 40 40 |
– 60 60 60 50 50 50 40 |
– 70 70 70 60 60 60 50 |
Таблица 2.5
Длина l (мм) горизонтальных знаков стержней
|
Размеры стерж-ня (a + b)/2 или D, мм |
Длина l знака, не более, при длине L стержня, мм |
|||||||
|
До 50 |
50–80 |
80–120 |
120–180 |
180–250 |
250–315 |
315–400 |
400–500 |
|
|
До 30 |
20 |
25 |
30 |
35 |
– |
– |
– |
– |
|
30–50 |
20 |
25 |
30 |
35 |
45 |
50 |
– |
– |
|
50–80 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
55 |
60 |
70 |
|
80–120 |
20 |
25 |
35 |
45 |
55 |
60 |
70 |
80 |
Таблица 2.6
Формовочные уклоны на знаковых частях стержня
|
h или h1, мм |
, |
, |
1, |
|
До 30 30–50 50–80 80–120 120–180 180–250 |
10 7 6 6 5 5 |
15 10 8 8 6 6 |
4 3 2 2 1 0 |
Рис. 2.11. Уклоны знаков стержней
Порядок выполнения работы
1. Согласно варианту, указанному преподавателем, начертить чертеж детали (прил. 1).
2. По чертежу детали, пользуясь краткими теоретическими сведениями, изложенными выше, и условиями производства детали (массовое, мелкосерийное, единичное), разработать чертеж элементов литейной формы или чертеж отливки.
3. С помощью полученного чертежа разработать чертеж модели или модельных плит, а также эскизы стержневого ящика и стержней.
4. Разработать чертеж литейной формы со всеми составляющими литниковой системы.
Содержание отчета
1. Перечертить чертеж детали на лист формата А4, с указанием всех данных о детали, подписать ФИО, группу и номер варианта задания. Это первый лист отчета.
2. На втором листе формата А4 начертить отливку или чертеж «Элементы литейной формы» в зависимости от вида производства (единичное, мелкосерийное, массовое).
3. На третьем листе начертить модель или модельные плиты. Чертеж стержней и стержневых ящиков можно выполнить на третьем листе или на отдельном четвертом листе.
4. Последний чертеж – это схема литейной формы без указания размеров.
5. В письменном приложении к чертежам дать определения отливки, модели, стержня и литейной формы. Указать основные отличия между деталью и отливкой; отливкой и моделью.
Контрольные вопросы
1. Из каких материалов изготавливают модели отливок и модельные плиты?
2. Перечислите основные отличия отливки от детали.
3. Объясните назначение литейных уклонов на моделях отливок.
4. Для чего предназначены стержневые знаки на моделях отливок?
5. В каких случаях при изготовлении песчано-глинистых литейных форм используют модельные плиты?
6. Почему наружные размеры отливки меньше размеров литейной формы?
7. Укажите основные причины, по которым целесообразно располагать отливку в нижней части литейной формы.
Лабораторная работа № 3
НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ПРЕССОВАНИИ
Цели работы:
1. Ознакомиться со схемами прессования, инструментом и оснасткой. 2. Изучить неравномерность деформации полученных профилей, используя для моделирования процесса прессования многослойные пластилиновые заготовки.
Оборудование, материалы, инструменты
Настольный механический пресс; набор матриц; штангенциркуль, линейка; подставка, контейнер, пресс-штемпели, пресс-шайба, игла с иглодержателем; пластилин разных цветов.
Краткие теоретические сведения
Процесс прессования широко распространен при производстве профилей самой различной конфигурации из алюминиевых, никелевых, цинковых и медных сплавов, сталей и других сплавов.
Сущность прессования заключается в придании металлу определенной формы путем выдавливания его в зазор, образуемый рабочим инструментом. В настоящее время используются следующие способы прессования: прямое, обратное, с боковым истечением, совмещенное, со свободным контейнером, гидростатическое, с активным трением.
При прямом прессовании (рис. 3.1) слиток 1, нагретый до температуры прессования, помещают в контейнер 2. С выходной стороны контейнера в матрицедержателе 3 размещена матрица 5, которая формирует контур изделия 4. Через пуансон (пресс-штемпель) 7 и пресс-шайбу 6 передается давление от главного цилиндра пресса. Под действием высокого давления горячий, пластичный металл поступает в рабочий канал матрицы, образуя изделие.
Рис. 3.1. Схема прямого прессования прутков
Рис. 3.2. Схема прессования труб: 9 – игла; 10 – труба (остальное как на рис. 3.1)
Рис. 3.3. Схема обратного прессования прутков
В случае прессования полых изделий (труб, см. рис. 3.2) слиток после деформации в контейнере прошивается иглой 9, закрепленной в иглодержателе 8, и затем выдавливается в зазор, образуемый между иглой и матрицей. Недостаток прямого прессования состоит в том, что в процессе прессования слиток перемещается относительно контейнера. На преодоление трения между контейнером и слитком затрачивается дополнительная энергия, и, кроме этого, в контейнере остается большой пресс-остаток.
Для уменьшения сил трения применяют обратное прессование. При этом процесс истечения материала происходит в направлении, противоположном движению пуансона (рис. 3.3).
Слиток 1 помещен в контейнер 2, у которого с одной стороны установлена заглушка 5. Матрицу 3 устанавливают на торце полого пуансона 4. Здесь слиток не перемещается относительно контейнера, усилия снижаются, и уменьшается пресс-остаток. Но размер изделия при обратном прессовании ограничен размерами полости пуансона.
При прессовании реализуется одна из самых благоприятных схем нагружения, обеспечивающая максимальную пластичность – всестороннее неравномерное сжатие (см. раздел 1, параграф 3.6). Это позволяет обрабатывать даже малопластичные материалы.
При прямом прессовании требуется прикладывать большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла заготовки внутри матрицы. Отчасти поэтому значительная часть металла заготовки не может быть выдавлена из контейнера. Оставшаяся его часть – пресс-остаток – составляет в отдельных случаях 30–40 % от массы исходной заготовки.
Усилие при обратном прессовании примерно на 25 % меньше и пресс-остаток также почти вдвое меньше, чем при прямом. Однако сложность конструкции пресса, ограниченность размеров получаемых изделий по длине препятствуют широкому применению способа обратного прессования.
К достоинствам процесса прессования следует отнести: возможность получения изделий сложных профилей, в том числе и пустотелых, не только из высокопластичных, но и малопластичных металлов и сплавов; универсальность применяемого оборудования, позволяющего легко переходить на производство профилей различных конфигураций; достаточно высокую точность размеров и малую шероховатость поверхности получаемых изделий.
Подготовка исходной заготовки (слитка) заключается в зачистке поверхности и удалении обнаруженных дефектов, нанесении технологической смазки на поверхность. Роль смазки чрезвычайно высока: она снижает усилие деформации, уменьшает неравномерность течения металла при прессовании, удлиняет срок службы инструмента, повышает качество поверхности.
В последнее время интенсивно развиваются процессы прессования, при которых заметно снижаются силы трения. К ним относятся гидравлическое прессование и прессование с активным трением.
Порядок выполнения работы
1. Изучить и зарисовать схемы прессования.
2. Собрать заготовку для прессования в виде столбика из 6–7 разноцветных слоев пластилина. Предварительно необходимо замерить толщину каждого слоя. Поместить заготовку в контейнер и с помощью механического пресса, подвергнуть материал прессованию.
3. Полученный пруток лезвием отделить от пресс-остатка и разрезать по продольной оси на две части, зарисовать поверхность среза и измерить толщину деформируемых слоев (S) по продольной оси.
Результаты занести в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Результаты расчетов
|
Номер слоя |
k |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Толщина |
S |
||||||
|
S0 |
|||||||
|
Вытяжка |
λ |
4. Коэффициент вытяжки λ каждого слоя заготовки определяют по формуле
λ = , (3.1)
где S – толщина слоя после деформации, мм; S0 – толщина того же слоя до деформации, мм.
По полученным данным строят график λ = f (k), где k – номер слоя пластилиновой заготовки.
После этого собирают схему прессования для получения прутков через многоканальную матрицу и схему прессования трубы с помощью иглы.
Содержание отчета
1. Зарисовать схемы прямого прессования прутка, трубы и обратного прессования прутка.
2. Составить таблицу экспериментальных данных по деформированию различных слоев прутка. Построить график зависимости коэффициента вытяжки от номера слоя, пластилиновой заготовки. Зарисовать срез многослойного прутка.
3. Сделать выводы, объясняющие неравномерность деформации при прессовании.
Контрольные вопросы
1. Сущность прессования. Что такое прямое и обратное прессование?
2. Назовите достоинства и недостатки прямого прессования.
3. Перечислите недостатки и преимущества обратного прессования.
4. Объясните, почему при прямом прессовании необходимо большее усилие для деформации, чем при обратном?
5. Что позволяет обрабатывать прессованием малопластичные материалы?
6. Чем объясняется расхождение механических свойств и макроструктуры прессованных изделий в поперечном и продольном направлениях?
7. Что служит заготовкой для прессования?
Лабораторная работа № 4
КОВКА МЕТАЛЛОВ
Цели работы: изучить основные технологические операции процесса ковки; исследовать влияние условий трения на процесс пластической деформации при осадке на прессе; освоить методику выбора оборудования для операции осадки.
Оборудование и материалы
Гидравлический ковочный пресс. Заготовки из прессованного круглого прутка алюминиевого сплава. Смазка – машинное масло или графит. Измерительный инструмент – штангенциркуль.
Краткие теоретические сведения
Ковка относится к виду горячей обработки металлов давлением, при котором с помощью действия универсального инструмента – бойков – заготовка, нагретая до температуры, составляющей 70–80 % температуры плавления, пластически деформируется, постепенно приобретая заданные формы, размеры и свойства.
Ковку делят на ручную и машинную. При ручной ковке нагретую заготовку помещают на наковальню и ударами молотка-ручника и кувалды ей придают нужную форму, используя, как правило, при этом подкладной инструмент (обжимки, подбойники и т. д.). Этот вид ковки применяют на предприятиях только при изготовлении мелких поковок массой не более 8 кг при ремонтных работах. Выполнение ручной ковки требует высокой квалификации кузнеца, и этот процесс малопроизводителен.
При машинной ковке для создания энергии, необходимой для деформации заготовки, применяют ковочные молоты и ковочные гидравлические прессы. При ковке на молоте деформация заготовки происходит за счет кинетической энергии падающих частей молота, а при ковке на прессе – под действием жидкости высокого давления.
Изделие, полученное ковкой, называется поковкой. Поковка отличается от готовой детали размерами и часто формой (рис. 4.1). Чертеж поковки составляют на основании разработанного конструктором чертежа готовой детали с учетом припусков, допусков и напусков. Припуск 2 – поверхностный слой металла поковки, подлежащий удалению обработкой резанием для получения требуемых размеров и качества поверхностного слоя готовой детали 1. Размеры детали увеличивают на величину припусков в местах, которые подлежат обработке резанием. Допуск 4 – допустимое отклонение от номинального размера поковки, т. е. разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами поковки. Допуск назначают на все размеры поковки. Конфигурацию поковки иногда упрощают за счет напусков 3 – объема металла, добавляемого к поковке сверх припуска для упрощения ее формы. Напуски 3 удаляют последующей обработкой резанием.
Ковка является экономически выгодной в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также единственно возможным способом изготовления поковок массой до сотен тонн. Заготовками для поковок служат слитки, блюмы и катаный пруток.
Чтобы получить качественную поковку, необходимо соблюдать технологический процесс ее изготовления.
Технологическим процессом ковки называют совокупность действий, непосредственно связанных с изменением формы исходной заготовки, ее состояния и свойств, а также транспортированием от момента поступления заготовки в обработку до получения готовой поковки. Технологический процесс ковки состоит из операций и переходов, выполняемых в определенной последовательности.
Рис. 4.1. Схема размеров поковки
Последовательность операций ковки устанавливают в зависимости от конфигурации поковки и технологических требований на нее, вида заготовки (слиток или прокат). В качестве примера на рис. 4.2 приведена последовательность ковки полого массивного цилиндра из слитка на гидравлическом прессе. Цилиндр куют из стального слитка (сталь 40) массой 18 т с пяти нагревов (рис. 4.2, а). После первого нагрева протягивают прибыльную часть под патрон и сам слиток на диаметр 1000 мм, отрубают донную и прибыльную части слитка (рис. 4.2, б). После второго нагрева выполняют осадку (рис. 4.2, в), прошивку отверстия и раскатку на оправке (рис. 4.2, г), после третьего нагрева – посадку на оправку и протяжку на длину 1100 мм (рис. 4.2, д), после четвертого – посадку на оправку и протяжку средней части на диаметр 900 мм (рис. 4.2, е). После пятого нагрева (нагревают только конец А) заковывают конец А (рис. 4.2, ж).
Рис. 4.2. Последовательность операций ковки полого цилиндра из слитка
К технологическим инструментам относят основной деформирующий, поддерживающий и контрольно-измерительный.
Основные операции и инструмент ковки
Операцией называется законченная часть технологического процесса изготовления поковки, осуществляемая на одном рабочем месте.
К операциям ковки относятся: протяжка, разгонка, раскатка, прошивка, передача, гибка, скручивание, осадка. Еще ряд других операций используется реже.
Протяжка – кузнечная операция, предназначенная для получения у поковки или ее отдельных частей меньшего поперечного сечения. Протяжку выполняют ударами молота или нажатиями пресса на верхний боек с подачей заготовки вдоль продольной оси (рис. 4.3). После каждого обжатия или серий обжатий заготовку поворачивают (кантуют) вокруг оси на 90 градусов и деформируют по высоте, что ведет к удлинению заготовки. Ряд одноименных последовательных ударов называется проходом. Продольное перемещение заготовки, т. е. длина деформируемой ее части за каждое обжатие, называется подачей l.
Применяют различные схемы протяжки. Протяжку заготовок с прямоугольными или квадратными сечениями выполняют на плоских бойках тремя способами.
Первый способ: последовательно делают обжатия 1, 2, 3, 4, 5 без промежуточной кантовки. Затем заготовку кантуют на 90, аналогично выполняют обжатия от 6 до 10 (рис. 4.3, а). Этот способ применяют для мелких и средних по массе заготовок из углеродистой и легированной стали. Это протяжка «проходами».
|
а |
б |
Рис. 4.3. Способы выполнения протяжки:
а, б, в – последовательность выполнения; г – величина подачи при протяжке
Второй способ: после каждого обжатия с одной и с другой стороны (переход) выполняют подачу и следующий переход. Кантовку производят при этом в обе стороны (рис. 4.3, б). Способ применяют для ковки крупных заготовок из углеродистых и легированных сталей. Это протяжка «кольцами».
Третий способ: после каждого обжатия заготовку кантуют в одну и ту же сторону на 90 градусов, а после каждых четырех обжатий осуществляют подачу заготовки. Этот способ протяжки «по винту» отличается большой трудоемкостью, его применяют при ковке твердой инструментальной стали, для уменьшения внутренних напряжений.
При изготовлении поковок с удлиненной осью (валы – валы гладкие и ступенчатые тяги, шатуны) протяжка является основной формообразующей операцией в технологическом процессе. При этом измельчается крупнозернистая структура исходной литой заготовки, завариваются внутренние дефекты и повышаются механические свойства металла.
|
а |
б |
Рис. 4.4. Бойки различной формы:
а – плоские (1 – нижний, 2 – верхний, 3 – отверстия для транспортировки,
4 – хвостовик с клином для крепления); б – вырезные
Протяжку производят бойками различной формы: плоскими (рис. 4.4, а), вырезными (рис. 4.4, б), комбинированными (рис. 4.4, в).
Рис. 4.5. Изменение формы размеров при протяжке
Вырезные (радиусные) бойки применяют для ковки заготовок круглого сечения. При ковке в вырезных бойках уширение практически отсутствует, а схема деформации приближается к неравномерному всестороннему сжатию, что позволяет ковать поковки из малопластичных сталей.
Достоинство комбинированных бойков: их большая по сравнению с вырезными универсальность и возможность получения достаточной проковки металла по сечению.
При протяжке заготовка постепенно удлиняется и вместо исходных размеров B, H, L приобретает новые размеры – B1, H1, L1 (рис. 4.5).
Интенсивность проковки металла выражается коэффициентом уковки У.
, (4.1)
где F и F1 – площади поперечного сечения заготовки до и после протяжки.
Для круглых заготовок где D и D1 – диаметры заготовки и поковки.
Чем больше уковка, тем лучше прокован металл, т. е. лучше его структура и механические свойства. Величина уковки для слитков из углеродистой и среднелегированной стали обычно принимается в пределах 2,5–3 и более. Для поковок, изготавливаемых из горячекатаной стали, достаточна величина уковки 1,3–1,5.
Величина относительного обжатия называется степенью деформации Е. При каждом обжатии высота заготовки уменьшается на абсолютную величину деформации Н = Н Н1. Степень деформации по высоте заготовки при обжатии равна
. (4.2)
Между уковкой как основной характеристикой величины деформации и величинами относительной деформации существуют количественная зависимость
(4.3)
Разновидностями протяжки являются операции: раскатка на оправке и разгонка.
Раскатка на оправке – одновременное увеличение наружного и внутреннего диаметра прошитой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок S (рис. 4.6). Операцию выполняют при помощи узкого бойка и цилиндрической оправки. Оправка определенного диаметра d0 заменяет нижний боек и опирается на две стойки. После каждого обжатия кольцо поворачивают на заданный угол.
При обжимах кроме увеличения наружного и внутреннего диаметров происходит удлинение заготовки. Эту операцию применяют для изготовления поковок типа колец, зубчатых венцов, бандажей, различных обечаек и других деталей с тонкими стенками и большими отверстиями.
Рис. 4.6. Раскатка
Разгонка – увеличение ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины (рис. 4.7). Сначала на заготовке прямоугольного сечения по предварительной разметке с помощью пережимки (рис. 4.7, а) делают пережим в месте начала заготовки металла. Затем посредине части заготовки, подлежащей уширению под углом 90 градусов к сделанному пережиму, устанавливают раскатку (рис. 4.7, б), внедряют ее в заготовку. Заготовка начинает расширяться. Переставляя раскатку вправо от намеченного центрального углубления (рис. 4.7, в – увеличенный масштаб), а затем влево, постепенно разгоняют металл в ширину. После внедрения раскатки волнистую поверхность выглаживают плоским бойком (рис. 4.7, г).
|
а |
б |
|
в |
г |
|
Рис. 4.7. разгонка: а, б, в, г – последовательность выполнения |
Рис. 4.8. Инструмент: а, б, в – раскатки; г, д – пережимки
Прошивка – это операция получения сквозных и глухих отверстий в заготовке за счет вытеснения металла (рис. 4.9). Инструментом для прошивки являются прошивни (рис. 4.10) – сплошные и пустотелые; последними прошивают отверстия большого диаметра (400–900 мм). Диаметр прошивня выбирают равным 1/2–1/3 наружного диаметра заготовки, при большом диаметре прошивня значительно искажается форма прошиваемой заготовки.
Прошивку пустотелым прошивнем (рис. 4.9, а, б) применяют для получения отверстий диаметром больше 400 мм, при этом металл течет во внутрь полого прошивня. При внедрении прошивня на глубину 3/4–4/5 от высоты заготовки ее переворачивают, и ударяя широким торцом прошивня, получают сквозное отверстие. Вместе с прошивнем из отверстия извлекают отходы (выдру). Эту операцию применяют также для удаления некачественной сердцевины слитка.
Рис. 4.9. Прошивка отверстий в поковках:
а – сплошным прошивнем; б – полым прошивнем
При прошивке сплошным прошивнём поковок, осаженную заготовку устанавливают на нижнем бойке, а на нее по центру сверху прошивень (рис. 4.9, а), торцом меньшего диаметра вниз. Слегка вдавливают прошивень в металл заготовки, а затем ударяют. При этом металл вначале выдавливается из-под прошивня в стороны, получают глухое отверстие 3/4 высоты заготовки. Затем заготовку поворачивают на 180 градусов и ставят на нижний боек отверстием вниз, производят сквозную прошивку с обратной стороны. Полученная выдра по объему составляет лишь 1/4 объема прошиваемого отверстия.
Для уменьшения трения между прошивнем и заготовкой получаемое углубление припыливают порошком молотого угля или графита.
Использование полого прошивня по сравнению со сплошным снижает усилие прошивки.
|
а |
б |
в |
|
Рис. 4.10. Инструменты прошивки: а, в – сплошные; б – полый |
Отрубка – полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента – топора. Отрубку металла применяют для отделения заготовок под ковку от прутков, для удаления прибыльной и данной части слитков и т. д. отрубку металла производят в горячем состоянии.
а б в г
Рис. 4.11. Топоры для отрубки:
а – двусторонний; б – левый; в – правый; г – фасонный
Применяют топоры двусторонние (рис. 4.11, а) и односторонние (рис. 4.11, б, в) – правые и левые. Последние обеспечивают меньший отход металла и меньшие припуски на механическую обработку. Вырубку дефектов с поверхности поковок выполняют фасонным топором (рис. 4.11, г).
а б
Рис. 4.12. Отрубка с поворотом заготовки
При отрубке нагретую заготовку 1 (рис. 4.12, а) располагают на середине нижнего бойка и измерительным инструментом или шаблоном намечают место установки топора. Топор верхним бойком внедряется на глубину, составляющую примерно 3/4 высоты заготовки. Затем заготовку поворачивают на 180 градусов (рис. 4.12, б) и производят окончательное отделение части заготовки. Второй вариант отрубки выполняют без поворота заготовки: после удаления топора из надрубленного места заготовки под перемычку укладывается квадрат и верхним бойком производят разделение материала.
Скручивание (закручивание) применяется для формирования колен поковки вала. Одно колено зажимают бойками молота, а на другое надевают вилку и медленно ее поворачивают.
Рис. 4.13. Скручивание
Осадка – операция уменьшения высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения (рис. 4.14). Осадку применяют:
для получения поковок с большими поперечными размерами при относительно малой высоте (зубчатые колеса, диски и т. п.);
как предварительную операцию перед прошивкой при изготовлении пустотелых поковок (колец, барабанов);
как предварительную операцию для уничтожения литой дендритной структуры слитка и улучшения механических свойств изделия.
а б
Рис. 4.14. Схема осадки: а – исходная заготовка; б – поковка после осадки
Схема осадки под молотом цилиндрической заготовки (рис. 4.14) имеющей диаметр D и высоту Н. В результате действия сил трения τ на контактных поверхностях бойка и заготовки изменяются не только размеры заготовки, но и искажается ее форма: вместо цилиндра получатся выпуклое (бочкообразное) тело с диаметром торцов Dт, а выпученной части – Dв. В технологических расчетах обычно учитывают средний диаметр поковки из условия постоянства объема:
. (4.4)
При давлении бойков на заготовку между заготовкой и инструментом возникает контактное трение, препятствующее свободному перемещению металла. На торцах заготовки цилиндрической формы в вертикальном сечении образуют конусы (рис. 4.15, а) неподвижного металла, а при ковке гранёных заготовок – пирамиды (рис. 4.15, б).
Фигуры, образуемые неподвижными частями поковки, называют конусами скольжения. Металл, находящийся в пределах конуса скольжения, не может выйти из него, и поэтому пластическая деформация осуществляется за счет металла, находящегося вне конусов скольжения. Действие конусов скольжения при этом подобно действиям силовых клиньев, внедряющихся в массу металла и тем самым деформирующих его, поэтому металл течет из объемов, где в данный момент действуют конусы скольжения. Соотношение высоты и диаметра заготовки определяет геометрическую форму и качество поковки после осадки.
При большой высоте заготовки , когда вершины конусов относят далеко друг от друга, заготовка деформируется в двух местах, образуя двойную бочку (рис. 4.15, в). При высоте заготовки , но недостаточной пластичности металла после встречи конусов может происходить их внедрение друг в друга, сопровождающееся постепенным разрушением конусов с вершин (рис. 4.15, г) или скольжением одного конуса по другому (рис. 4.15, д). Сближающиеся конусы приводят к образованию трещин или разрушению заготовки.
Наиболее часто на практике зоны затрудненной деформации, расклинивающие металл, имеют форму куполов 1 (рис. 3.34). Выделяются также зоны II и III.
Зона II выходит на боковые поверхности заготовки, интенсивность деформации в ней больше, чем в зоне I, и меньше, чем в зоне III. Здесь возникают растягивающие напряжения, которые могут являться причиной образования трещин и ограничивают величину деформации при осадке.
Зона III – зона наиболее интенсивной деформации, она располагается в осевом сечении заготовки и может частично выходить на торцы и боковые поверхности заготовки.
Для уменьшения коэффициента трения контактные поверхности бойков должны иметь незначительную шероховатость. Бочкообразованию способствует также переохлаждение торцов нагретой заготовки из-за контакта с более холодными бойками. В этом случае подогревают бойки или осадочные плиты. Для уменьшения коэффициента трения и получения более равномерной осадки применяются смазочные материалы: сухие древесные опилки, графит с машинным маслом, водный раствор коллоидного графита и жидкого стекла и т. д.
Рис. 4.15. Схема возникновения неравномерной деформации при осадке:
а, б – в заготовках различной формы; в – заготовки большой высоты;
г, д – в заготовках из металла недостаточной пластичности
а б
Рис. 4.16. Операции ковки:
а – неравномерность деформации при осадке; б – высадка
С увеличением общей степени деформации разница местных деформаций у торцевых поверхностей и в центре возрастает. При степени деформации 60 % в зоне I (рис. 4.16, а) металл будет продеформирован на величину около 10 %, а в центре зоны III деформация составляет более 90 %. Поэтому степень закрытия дефектов по объему осаживаемой заготовки будет различной. Для закрытия дефектов, находящихся в зоне I, требуется повышенная степень деформации, что достигают правильным подбором конфигурации бойков и осадочных плит.
Высадка представляет собой осадку на части высоты заготовки. В зависимости от конфигурации поковки утолщение может располагаться как на конце, так и в средней части заготовки. Чаще всего при ковке на молоте утолщенной является концевая часть (рис. 4.16, б). В этом случае заготовку устанавливают на подкладное кольцо, диаметр отверстия которого несколько больше диаметра заготовки. Высадка производится ударами верхнего бойка до получения требуемых размеров фланца.
При нагреве средней по высоте части заготовки до более высоких температур получают осадку в этой зоне.
Оборудование для ковки
Деформирование металла на молотах происходит в условиях динамического характера приложения нагрузки (ударом). Падающие части молота в момент соприкосновения с поковкой (начало деформации) имеют максимальную скорость. В момент окончания деформации скорость падающих частей молотов равна нулю. Кинетическая энергия удара для молотов с неподвижным шаботом составляет, КДж:
, (4.5)
где m – масса падающих частей молота; V – скорость падающих частей в момент начала удара.
Основная часть кинетической энергии удара расходуется на деформацию металла, т. е. используется полезно. Остальная часть энергии теряется на упругие деформации частей молота, на сотрясение шабота и фундамента, на трение при движении падающих частей и т. д. следовательно, КПД удара представляет собой отношение полезно используемой энергии А ко всей кинетической энергии удара Е:
(4.6)
где mш – масса шабота, шабот – крупная отливка из стали, к которой крепится нижний боек, k – коэффициент восстановления, характеризующий степень упругости тела (в зависимости от марки стали k = 0,3–0,7). Чем больше отношение , тем больше КПД удара. У ковочных молотов = 10–15, при этом КПД ≈ 0,7.
Рис. 4.17. Пневматический молот для ковки
Пневматический молот. Наиболее распространенная конструкция такого молота дана на рис. 4.17. В литой станине 10 расположены два цилиндра – компрессорный 9 и рабочий 5, полости которых сообщаются через золотники 7 и 6.
Поршень 8 компрессорного цилиндра перемещается шатуном 14 от кривошипа 15, вращаемого электродвигателем 13 через шестерни 11 и 12 (редуктор). При перемещении поршня в компрессорном цилиндре воздух поочередно сжимается в верхней и нижней его полостях. Воздух, сжатый до 0,2–0,3 МН/м2, при нажатии на педаль или рукоятку, открывающую золотники 7 или 6, поступает через них в рабочий цилиндр 5. Здесь воздействует на поршень 4 рабочего цилиндра. Поршень 4, выполненный за одно целое с массивным штоком, является одновременно бабой молота, к которой крепят верхний боек 3. В результате падающие части 3 и 4 периодически перемещаются вниз-вверх и наносят удары по заготовке, уложенной на нижний боек 2, который неподвижно закреплен на массивном шаботе 1. Пневматические молоты применяют для ковки мелких поковок (примерно до 20 кг) и изготовляют с массой падающих частей 50–1000 кг.
Рис. 4.18. Гидравлический ковочный пресс
Гидравлические прессы. Это машины статического действия, продолжительность деформации у них может составлять от единиц до десятков секунд. В гидравлическом прессе усилие создается с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла) высокого давления (20–30 МН/м2), подаваемой в рабочий цилиндр 1 (рис. 4.18). Жидкость давит на плунжер 2, который передает усилие перемещающейся по колоннам 4 подвижной поперечине 3. Верхний боек 5 крепят к подвижной поперечине, нижний боек 6 устанавливают на нижней неподвижной поперечине 12. Верхняя неподвижная поперечина 10, в которой находится рабочий цилиндр 1, и нижняя поперечина 12 жестко соединены четырьмя колоннами 4. При опускании поперечины 3 жидкость из возвратных цилиндров 9 вытесняется плунжерами 8, связанными верхней поперечиной 7 и тягами 11 с поперечиной 3. Для подъема последней в исходное положение после рабочего хода жидкость под давлением подается в возвратные цилиндры 9, из рабочего цилиндра вытесняется плунжером 2 в сливной резервуар.
Выбор оборудования для ковки
Ковочные молоты работают по принципу ударного действия, при котором мощность удара определяется главным образом массой падающих частей молота. Металл деформируется за счет энергии, накопленной падающими (подвижными) частями молота к моменту их соударения с заготовкой.
В номинальную массу падающих частей молота входят массы бабы, штока, поршня, верхнего бойка и других, сопряженных с ними деталей. Мощность молота принято выражать массой падающих частей в тоннах (т) и килограммах (кг).
Ориентировочные данные для выбора ковочных молотов в зависимости от формы и размера заготовки приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Данные для выбора массы падающих частей ковочных молотов
|
Масса пада-ющих частей молота, кг |
Максимальное сечение заготовки – сторона квадрата или диаметр исходной заготовки, мм |
Примерная масса поковок, кг |
|
|
гладких |
фассонных |
||
|
50 |
40 |
До 8 |
До 1,5 |
|
80 |
50 |
8–12 |
1,5–2 |
|
160 |
65 |
12–15 |
2–5 |
|
250 |
75 |
15–35 |
5–8 |
|
400 |
100 |
35–60 |
8–18 |
|
630 |
125 |
60–120 |
18–30 |
|
1000 |
160 |
120–125 |
30–70 |
Расчет размеров и массы заготовки. Массу исходной заготовки при ковке из проката определяют по формуле
mз = mп + mo, (4.7)
где mп – масса поковки, кг; mo – масса отходов на обсечки и угар, кг.
Если поковку обрабатывают резанием, то подсчет массы металла проводят по номинальным размерам поковки без учета допусков. Если поковка механически не обрабатывается, то подсчет массы металла проводят с учетом максимальных значений допусков, т. е. по максимальным размерам поковки.
Массу поковки подсчитывают по формуле
mп = Vп·ρ, (4.8)
где Vп – объем металла поковки, см3; ρ – плотность, равная для стали 7,85 г/см3.
Массу отходов на обсечки и угар берут обычно в процентах от массы поковки. Ее значение составляет 1,5–2,5 % (зубчатые колеса – 8–10 %; гладкие валы, бруски 5–7 %; валы и вилки с уступами, болты – 7–10 %; гаечные ключи, шатуны – 15–18 % и пр.).
Площадь поперечного сечения исходной заготовки определяют исходя из площади поперечного сечения детали, характера обработки и степени уковки. Если основной операцией при ковке является протяжка, то площадь поперечного сечения исходной заготовки Fз находят так:
Fз = Fп·К, (4.9)
где Fп – площадь поперечного сечения поковки, см2; К – степень уковки, равная для проката 1,3–1,5; для слитка – 1,5–2.
Длину исходной заготовки Lз, см, можно определить из формулы
Lз = , (4.10)
где V0 – объем отходов, см3; Vз – объем заготовки, см3.
Для облегчения расчетов объемы сложных деталей разбивают на объемы элементарных фигур. По табл. 4.2 выбирают массу падающих частей молота.
Для выбора пресса нужно определить величину усилия, обеспечивающего процесс деформации.
Усилие пресса (МН), необходимое для осадки заготовки круглого или квадратного сечения, можно определить по формуле
Р = k ( 1 + 0,17Dср / Н1 )σвF 106, (4.11)
где k – масштабный коэффициент, k = 0,75; Dср – средний диаметр поковки после осадки, Dср = D , мм; F – площадь поперечного сечения поковки после осадки, мм2; σВ – предел прочности сплава при температуре осадки, приближенно равный пределу текучести сплава σТ или σ02 при той же температуре (табл. 4.2).
Таблица 4.2
Механические характеристики сплавов при ковочных температурах
|
Марка сплава |
Температура ковки, С |
σ02 |
σВ |
δ |
Ψ |
|
МПа |
% |
||||
|
Ст3сп |
900 1000 1100 1200 |
39 25 19 14 |
66 44 32 25 |
84 79 80 84 |
100 100 100 100 |
|
30 |
800 900 1000 1100 1200 |
– – – – – |
100 79 49 31 21 |
49 53 56 58 64 |
98 100 100 100 100 |
|
45 |
800 900 1000 1100 1200 |
65 55 35 22 15 |
115 77 51 35 27 |
58 62 72 81 90 |
98 100 100 100 100 |
|
У7 |
800 900 1000 1100 1200 |
– – – – – |
96 64 37 22 17 |
65 60 62 65 92 |
100 100 100 100 100 |
|
У10 |
800 900 1000 1100 1200 |
– – – – – |
92 56 30 18 16 |
52 78 86 |
100 100 100 100 100 |
|
Амг2 |
300 400 450 |
65 – – |
120 100 50 |
32 43 60 |
80 88 97 |
|
АК4 |
300 400 450 |
– – – |
100 50 27 |
23 73 100 |
70 87 92 |
Таблица 4.3
Основные параметры ковочных гидравлических прессов
|
Параметр |
Норма |
||||||
|
Номинальное усилие пресса, МН |
2 |
3,15 |
5 |
8 |
12,5 |
20 |
31,5 |
|
Наибольший ход подвижной траверсы (рамы), мм |
450 |
560 |
710 |
900 |
1250 |
1600 |
2000 |
|
Расстояние между столом и подвижной траверсой (рамой) в ее верхнем положении, мм |
1400 |
1600 |
1800 |
2120 |
2650 |
3150 |
4000 |
|
Размер рабочей зоны в свету поперек оси ковки, мм |
1060 |
1180 |
1250 |
1500 |
1900 |
2240 |
2650 |
|
Размеры выдвижного стола, мм: ширина длина не менее |
500 560 |
630 710 |
800 900 |
1000 1250 |
1250 1600 |
1600 2120 |
2000 2500 |
Полученное значение усилия пресса используют для выбора кузнечного оборудования (табл. 4.3).
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с основным инструментом и операциями свободной ковки, достоинствами и недостатками процесса ковки, областью применения.
2. Изучить принцип действия гидравлического пресса и пневматического молота.
3. Взять у учебного мастера две цилиндрические заготовки из деформируемого алюминиевого сплава. Привести эскизы, измерить высоту Н и диаметр D заготовок, проставить размеры и занести в табл. 4.4.
Таблица 4.4
Результаты осадки заготовок из цветных сплавов
|
Обозначение размеров |
Размер исходной заготовки |
Размер поковки после осадки |
|
|
с применением смазки |
без применения смазки |
||
|
H |
|||
|
D |
|||
|
У |
|||
|
EH |
4. На торцы одной заготовки нанести смазку в виде машинного масла или суспензии графита в масле.
Осадить заготовки на гидравлическом прессе без предварительного нагрева.
5. Замерить размеры поковок после осадки со смазкой и без смазки (рис. 4.19).
а б
Рис. 4.19. Эскизы поковок после осадки: а – без смазки; б – со смазкой
6. Определить для каждой из поковок величину уковки и степень деформации
7. Выбрать оборудование для осадки заготовок из алюминиевых сплавов или стали, получив у преподавателя данные о марке сплава, температурном режиме ковки.
8. Сделать выводы.
Содержание отчета
1. Зарисовать схемы операций свободной ковки.
2. Зарисовать заготовку из деформируемого алюминиевого сплава.
3. Зарисовать поковки после осадки со смазкой и без смазки.
4. Указать размеры заготовки и поковок на эскизе (рис. 4.19) и занести их в табл. 4.4.
5. Определить для каждой из поковок величину уковки У и степень деформации ЕН. Полученные значения занести в табл. 4.4.
6. Сделать расчет параметров оборудования для осадки, получив у преподавателя данные.
7. Зарисовать схему оборудования, выбранного для ковки.
Контрольные вопросы
1. Что такое коэффициент уковки, какие его величины при ковке слитка и прокатанной заготовки?
2. Зарисуйте операцию ковки отрубка и применяемый при этом кузнечный инструмент.
3. Разберите схемы устройства и работы пневматического молота.
4. Разберите схемы устройства и работы гидравлического пресса для ковки металла.
5. Изложите технологию изготовления поковки шестерни. Какие при этом выполняются операции?
6. Зарисуйте схему операции прошивки для получения отверстий боль-шого диаметра.
7. Чем объясняется неравномерная деформация при выполнении осадки?
Лабораторная работа № 5
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Цель работы: изучить основные способы контактной сварки и получить сварное соединение.
Оборудование и материалы
Образцы сварных соединений, заготовки листовой стали для сварки, машина для точечной контактной сварки.
Краткие теоретические сведения
Контактная сварка является основным видом сварки термомеханического класса. Она осуществляется с применением давления и нагрева места сварки проходящим через заготовки электрическим током. Основными видами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная.
Стыковая контактная сварка. Свариваемые заготовки 3 (рис. 5.1) закрепляются в зажимах стыковой машины. Зажим 2 установлен на неподвижной плите 1, а зажим 4 на подвижной плите 5. Зажимы одновременно служат электродами и соединены гибкими шинами 6 с трансформатором. Под действием силы P заготовки сжимаются, и по ним протекает сварочный ток (рис. 5.1 и 5.2).
Он нагревает заготовки, причем наибольшее количество тепла выделяется в месте контакта (отсюда название способа) между заготовками, так как сопротивление контакта Rк является наибольшим во вторичной цепи.
Рис. 5.1. Схема стыковой контактной сварки
Это обусловлено неровностью поверхности стыка. Даже после тщательной обработки торцы заготовок соприкасаются только в отдельных точках (рис. 5.3). Кроме того, на поверхности свариваемого металла имеются оксидные пленки и загрязнения, которые также увеличивают сопротивление контакта.
Электросопротивление заготовок Rзаг (на длине вылета из зажимов 2L) и сопротивление между зажимами и заготовками Rэл (рис. 5.2) значительно ниже, чем сопротивление на контактных поверхностях R. Количество выделяемой теплоты Q (Дж) определяется законом Джоуля – Ленца:
Q = I2Rt, (5.1)
где I – сварочный ток, А; R – сопротивление контакта, Ом; t – время протекания тока, с.
Эффективный нагрев места сварки может быть получен при больших значениях сварочного тока. Сварочный ток при контактной сварке может достигать тысяч и даже десятков тысяч ампер.
Контактная стыковая сварка осуществляется без расплавления и с расплавлением металла. Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния называют сваркой сопротивлением, стыковую сварку с разогревом стыка до оплавления – сваркой оплавлением. Различие этих способов может быть объяснено с использованием циклограмм.
|
Рис. 5.2. Схема стыковой контактной сварки |
Рис. 5.3. Физический контакт |
Циклограмма – это графическое изображение тока I и давления P, изменяющихся в процессе сварки.
|
а |
б |
|
в |
|
|
Рис. 5.4. Стыковая контактная сварка сопротивлением: а – циклограмма; б – стадии сварки; в – типы сварных соединений |
При сварке сопротивлением детали сжимают значительным усилием Pн (усилие нагрева) и пропускают ток (рис. 5.4). При протекании тока металл в месте стыка нагревается до температуры 0,8–0,9 Т плавления и становится пластичным, ток отключают и создают усилие осадки Pос.
В результате под действием осевой силы происходит пластическая деформация. Микронеровности в месте стыка снимаются, пленки разрушаются, поверхностные атомы сближаются до расстояний, соизмеримых с параметром кристаллической решетки, что обеспечивает возможность образования межатомных связей между свариваемыми частями. Образуется сварное соединение.
При данном способе трудно обеспечить равномерный нагрев по всей поверхности стыка, поэтому сварку сопротивлением применяют для соединения изделий небольшого сечения (до 200 мм2) с простым профилем (круг, квадрат, шестигранник).
|
а |
б |
|
в |
|
|
Рис. 5.5. Стыковая контактная сварка оплавлением: а – циклограмма; б – стадии сварки; в – типы сварных соединений |
Сущность сварки оплавлением (рис. 5.5) заключается в том, что свариваемые заготовки сближают при включенном сварочном трансформаторе. Касание поверхностей происходит по отдельным выступам. В виду того, что площадь образовавшихся контактов очень небольшая, плотность тока, протекающего через эти контакты, настолько велика, что происходит мгновенное оплавление металла с образованием жидких перемычек, которые под действием паров металла разрушаются. Часть металла в виде искр выбрасывается из стыка. Вместе с жидким металлом выбрасываются загрязнения, которые присутствуют на поверхности заготовок.
Продолжающееся сближение заготовок приводит к образованию новых перемычек и их оплавлению. Непрерывное образование и разрушение контактов-перемычек между торцами приводит к образованию на торцах слоя жидкого металла. После этого ток отключают и производят осадку с усилием Pос. При осадке жидкий металл выдавливается наружу (вместе с окислами и загрязнениями) и, застывая, образует грат. Обычно грат удаляют в горячем состоянии.
Различают прерывистую и непрерывную стыковую контактную сварку оплавлением. При непрерывной сварке заготовки на стадии оплавления сближаются с постоянной, но очень малой скоростью. При прерывистой сварке происходит многократное замыкание и размыкание заготовки (подвижному зажиму придают возвратно-поступательное движение).
Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением: торцы заготовок перед сваркой не требуют тщательной подготовки, можно сваривать заготовки с сечением сложной формы и большой площадью, а также разнородные металлы.
Стыковую сварку оплавлением применяют для соединения заготовок до 100000 мм2. Типичными изделиями являются элементы трубчатых конструкций, колеса, рельсы, железобетонная арматура, трубы.
Точечная сварка. Точечную сварку применяют преимущественно при соединении листовых заготовок. Свариваемые заготовки 1 собирают внахлестку (рис. 5.6), сжимают между двумя медными электродами 2 и пропускают электрический ток (от сварочного трансформатора 3).
При кратковременном (0,01–0,5 с) протекании тока выделяется теплота в заготовках и электродах. В связи с тем, что наибольшим электрическим сопротивлением обладает контакт между заготовками и электроды, как правило, охлаждаются водой и отводят теплоту с поверхности заготовок, происходит интенсивный нагрев металла только в месте контакта. Здесь металл расплавляется и появляется жидкое ядро. После образования жидкого ядра ток выключают и создают усилие осадки Pос. Ядро затвердевает, образуя сварную точку.
Кристаллизация металла происходит при повышенном давлении электродов, что предотвращает образование в ядре точки дефектов усадочного характера – пор, трещин, рыхлого металла. Стадии цикла и циклограмма точечной сварки с проковкой показана на рис. 5.6 б, в.
Перед сваркой контактные поверхности деталей зачищают металлической щеткой, пескоструйной обработкой или травлением и обезжиривают растворителями. Это необходимо для обеспечения стабильного процесса, который зависит от постоянства контактного сопротивления.
|
а |
б |
|
в |
|
|
г |
|
|
Рис. 5.6. Точечная контактная сварка: а – схема сварки; б – циклограмма; в – стадии сварки; г – типы сварных соединений |
Контактная точечная сварка применяется для получения из листовых заготовок корпусных конструкций автомобилей, комбайнов, тракторов, приборов.
Шовная контактная сварка. Для образования непрерывного сварного соединения (шва) используют шовную контактную сварку. Постановкой последовательного ряда перекрывающих друг друга точек получают герметичный сварной шов. При шовной сварке подвод тока от трансформатора 3, передача усилия к деталям 1 и их перемещение осуществляют вращающимися дисковыми электродами – роликами 2 (рис. 5.7, б).
Шовную сварку применяют при изготовлении различных емкостей с толщиной стенок 0,3–3 мм, где требуются герметичные швы – бензобаки, трубы, сильфоны, резервуары и др.
|
а |
б |
|
а – схема формирования сварного шва; б – схема процесса |
Дефекты сварных соединений при контактной сварке:
1. Непровар или малый диаметр ядра наблюдается при малой силе тока и недостаточном времени его протекания, завышенном давлении или большом диаметре электродов, при плохой зачистке свариваемых поверхностей.
2. Пережог или выплеск расплавленного металла возникает при недостаточном давлении и малом диаметре электродов, слишком высоком токе или завышенном времени его включения, при плохой зачистке деталей или электродов, при малом удалении электродов от кромок деталей, при перекосе деталей относительно электродов.
3. Трещины и радиальные раковины обусловлены малым временем включения тока, малым временем проковки и недостаточным давлением на электродах.
4. Глубокие вмятины от электродов на поверхности деталей возникают при завышении тока, времени его протекания и давления на электродах, перекосе деталей и плохой подготовке электродов (контактная поверхность не является плоской).
Контроль качества сварки. Контроль проводят внешним осмотром и механическими испытаниями на прочность. Внешний осмотр позволяет выявить правильность отпечатков точек, наличие прожогов, трещин и других внешних дефектов.
При механических испытаниях устанавливают размер ядра точки, сравнительную прочность сварной точки и основного металла, прочность сварного соединения.
При испытании на срез определяют величину разрушающей нагрузки, которая должна отвечать техническим требованиям (рис. 5.8).
Сварку считают качественной, если при испытаниях на отрыв разрушение происходит по основному металлу с образованием сквозного отверстия (рис. 5.9).
Рис. 5.8. Схема испытания на срез
Техника сварки. Перед сваркой детали должны быть очищены от ржавчины, окалины, краски, жира и других загрязнений. Поверхность их должна быть по возможности гладкой и ровной.
При выборе параметров режима контактной точечной сварки необходимо учитывать материал и размеры изделия, способ сварки и тип машины.
Рис. 5.9. Разрушение при испытании на отрыв:
а – разрушение по сварной точке (сварка некачественная);
б – разрушение по основному металлу (сварка качественная)
Диаметр электрода (dэ) выбирают в зависимости от толщины (δ) и материала свариваемых деталей. Для низколегированных сталей в среднем, мм
dэ = (5–6) (5.2)
Давление электрода на детали в среднем должно составлять 60–80 МПа. Усилие может быть рассчитано по формуле, КН
F = (1,5–2,0) δ. (5.3)
Для получения качественного сварного соединения определяющее значение имеет величина сварного тока I и время (период) его протекания (tсв). Малое значение одного из этих параметров может привести к непровару, а чрезмерно большое к выплеску металла. Поэтому при назначении режима сварки расчетный режим всегда проверяют опытным путем и при необходимости корректируют. При сварке низкоуглеродистых сталей приближенное значение сварочного тока и длительности импульса определяют по следующим выражениям:
I = (8–10) 1000δ, (5.4)
tсв = (0,12–0,16) δ. (5.5)
где ток I измеряется в А, а длительность импульса в с.
Величина нахлестки должна составлять не менее 0,5δ. Расстояние между точками в одном ряду, мм
L = (2–3)dэ. (5.6)
Правила техники безопасности при работе на точечной сварочной машине.
1. Запрещается работать на машине, не ознакомившись с устройством и назначением ее узлов.
2. Запрещается переключать ступени трансформатора при нахождении машине под напряжением.
3. Запрещается работать на машине при открытых дверцах.
4. Корпус машины и корпус сварочного трансформатора должны быть заземлены.
5. На время любого перерыва в работе машину необходимо отключать от сети.
6. Для защиты от ожогов искрами нужно иметь специальную прозрачную маску или очки, брезентовые рукавицы и фартук.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться со способом электрической контактной точечной сварки, ее разновидностями и технологическими особенностями.
2. Для заданных образцов с учетом их толщины и марки металла рассчитать по приведенным формулам режимы точечной сварки.
3. Соблюдая порядок работы на точечной сварочной машине, сварить образцы на подобранном режиме.
4. Изменив по указанию преподавателя один из параметров режима сварки, провести повторную сварку следующей пары образцов.
5. Сделать визуальный контроль качества полученного сварного соединения и провести испытание сварной точки на отрыв и на срез.
6. Составить отчет.
Содержание отчета
1. Краткое описание способов контактной сварки (схемы, циклограммы и образцы сварных изделий).
2. Расчет режима сварки для заготовок из листовой стали на машине точечной контактной сварки.
3. Описание дефектов, полученных при сварке, их причин и способов устранения (предотвращения).
Контрольные вопросы
1. Какие факторы могут повлиять на прочность точки при контактной сварке?
2. Назовите способы повышения производительности точечной сварки.
3. Чем объяснить повышенные затраты энергии при роликовой сварке по сравнению с точечной?
4. Почему стыковую сварку сопротивлением не применяют для соединения заготовок крупного сечения?
5. Для сварки каких изделий используют шовную и точечную сварку?
6. Как выглядит электрод при шовной сварке?
7. Почему теплота при контактной сварке интенсивнее выделяется между заготовками?
Лабораторная работа № 6
РУЧНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА
Цели и задачи работы
1. Ознакомиться с процессом ручной электродуговой сварки и свойствами сварочной дуги.
2. Изучить требования, предъявляемые к источникам питания сварочной дуги.
3. Изучить устройство источников питания сварочной дуги, их принцип действия, достоинства, недостатки и область применения.
4. Ознакомиться с видами сварочных электродов.
5. Освоить методику расчета режима ручной электродуговой сварки.
6. Практически освоить элементарные приемы техники ручной дуговой сварки.
Оборудование, материалы, инструмент
Сварочный трансформатор, металлический заземленный стол, электрододержатель, предохранительный щиток, молоток, зубило, стальная щетка, электроды, образцы сварных соединений.
Краткие теоретические сведения
Ручная электродуговая сварка (РЭДС) – это сварка плавлением. Источником теплоты, необходимой для расплавления кромок соединяемых изделий, при РЭДС является электрическая дуга, которая горит между двумя электродами (одним из которых является заготовка).
Электрическая дуга является мощным стабильным электрическим разрядом в ионизированной газовой среде. При низкой температуре газ не проводит электрический ток. Газ может проводить электрический ток лишь в том случае, если его молекулы разделяются на положительные и отрицательные частицы – ионы (ионизируются). Ионизация газа происходит при высокой температуре под действием электрического поля.
а б
в г
Рис. 6.1. Зажигание электрической дуги: а – короткое замыкание;
б, в, г – этапы формирования стабильной дуги
На рис. 6.1 схематически показан процесс зажигания дуги при сварке. Он состоит из трех этапов:
короткое замыкание электрода (катода) на заготовку (анод);
отвод электрода на расстояние 3–6 мм;
возникновение устойчивого дугового разряда.
Короткое замыкание (рис. 6.1, а) производится с целью разогрева электрода и основного металла в зоне их контакта. После отвода электрода (рис. 6.1, б) с его разогретого торца под действием электрического поля происходит эмиссия электронов (рис. 6.1, в).
Ионизация газа при соударениях его молекул с электронами, которые вырываются с поверхности катода, возрастает с увеличением силы тока (так как увеличивается кинетическая энергия электронов).
В результате ионизации (рис. 6.1, в) электропроводность дугового промежутка соответствует электропроводности металлов и обеспечивает поддержание устойчивого разряда при прохождении тока. Процесс зажигания дуги заканчивается образованием стабильного электрического разряда (рис. 6.1, г). Основаниями столба дуги служат резко ограниченные области на поверхности электродов – электродные пятна (катодное и анодное).
В дуге происходит взаимная бомбардировка катода положительными ионами и анода электронами; в результате этого кинетическая энергия частиц переходит в тепловую. Происходит нагрев, способствующий расплавлению электрода и основного металла. При сварке заготовку принято называть основным металлом.
Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с очень высокой температурой. Температура столба дуги достигает 6000 С, а температура анодного и катодного пятна на металле находится в пределах 2000–3000 С.
Сварочный электрод после зажигания дуги перемещают вдоль кромок свариваемых изделий вручную (рис. 6.2). Дуга горит между стержнем электрода 7 и металлом 1, расплавленный металл стержня электрода каплями стекает в металлическую ванну 9. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода 6. Состав покрытия подбирается так, чтобы вокруг дуги создавалась газовая среда 5, и образовывался жидкий шлак 4. Газовая среда защищает дугу от воздуха и стабилизирует ее горение за счет ионизации. Шлак защищает металл от окисления и насыщения азотом. По мере перемещения дуги вдоль заготовок сварочная ванна затвердевает и образует сварной шов 2 (рис. 6.2). Шлак замедляет охлаждение металла, способствует уплотнению шва. Застывший шлак образует твердую корку 3.
Рис. 6.2. Схема дуговой электросварки металлическим покрытым электродом:
1 – свариваемый металл; 2 – сварной шов (наплавленный металл); 3 – твердая шлаковая корка; 4 – жидкая шлаковая ванна; 5 – газовая защитная атмосфера;
6 – покрытие электрода; 7 – металлический стержень из сварочной проволоки;
8 – электрическая дуга; 9 – металлическая ванна
Свойства сварочной дуги. Электрические свойства дуги описываются вольт-амперной характеристикой, представляющей собой зависимость между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения (рис. 6.3). Характеристика состоит из трех участков: I – падающая, II – жесткая, III – возрастающая. Широко применяется дуга с жесткой и возрастающей характеристиками. Дуга с падающей характеристикой малоустойчива и имеет ограниченное применение.
Рис. 6.3. Вольт-амперная характеристика сварочной дуги
в зависимости от ее длины
Для дуги с жесткой характеристикой напряжение Uд равно:
Uд = + lд,
где , опытные коэффициенты.
Из приведенной на рис. 6.3 зависимости следует, что для сохранения напряжения дуги постоянным, длина дуги не должна изменяться.
Источники сварочного тока. Источники сварочного тока должны обладать хорошими динамическими свойствами, т. е. мгновенно реагировать на изменения вольт-амперной характеристики сварочной дуги, что отличает их от источников тока, питающих силовую и осветительную (бытовую) сети, которые должны обеспечивать постоянное напряжение независимо от нагрузки (величины тока, идущего потребителям). Их внешняя вольт-амперная характеристика близка к прямой, параллельной абсциссе и называется жесткой (линия а, рис. 6.4).
Внешней характеристикой источника тока называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в сварочной цепи.
Рис. 6.4. Внешние характеристики источников питания
и электростатическая характеристика дуги
Обмотку сварочных генераторов и трансформаторов необходимо предохранить от разрушения токами короткого замыкания при возбуждении дуги. Поэтому внешняя вольт-амперная характеристика источников сварочного тока должна быть падающей (кривая б на рис. 6.4). Напряжение при их работе уменьшается с увеличением тока, а при токе короткого замыкания оно падает до нуля.
Напряжение холостого хода обычно 60–80 В, что достаточно для зажигания дуги и относительно безопасно для работы сварщика. Точка 1 на рис. 6.4 соответствует режиму холостого хода в работе источника тока, т. е. в период, когда дуга не горит и сварочная цепь разомкнута. Точка 3 соответствует режиму короткого замыкания при зажигании дуги, когда напряжение стремится к нулю, а ток повышается. Величина тока ограничена, чтобы не допустить перегрева, токопроводящих проводов и источников тока.
Режим устойчивого горения дуги определяется точкой 2 на рис. 6.4 при пересечении вольт-амперных характеристик дуги (кривая в на рис. 6.4) и источника сварочного тока (кривая б).
Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (сварочные генераторы, выпрямители). Источники переменного тока более распространены. Сварочные трансформаторы проще и надежнее в эксплуатации, долговечнее, у них выше КПД.
Однако устойчивость дуги при использовании постоянного тока значительно выше, чем при применении переменного тока. При питании переменным током нормальной частоты (50 гц) происходит синусоидальное изменение напряжения и тока; ток в секунду 100 раз меняет свое направление, дуга периодически гаснет и зажигается и при наличии недостаточной ионизации между электродами дуга может прерваться.
При постоянном токе повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях, появляется возможность вести сварку на прямой и обратной полярностях. Последнее вследствие более высокой температуры на аноде позволяет проводить сварку электродами с тугоплавкими покрытиями и флюсами. Выбор источника питания дуги определяется конкретными условиями производства.
В современной сварочной технике применяют разные системы сварочных трансформаторов.
Рис. 6.5. Трансформатор с отдельной дроссельной катушкой:
а – схема сварочного трансформатора с отдельной дроссельной катушкой;
б – внешние характеристики трансформатора (I) и сварочной дуги (II)
Трансформатор с отдельной дроссельной катушкой. Падающая вольт-амперная характеристика этого трансформатора (рис. 6.5 кривая 1) обеспечивается последовательным включением индуктивного сопротивления дросселя.
Понижающий трансформатор (рис. 6.5, а) состоит из магнитопровода 3 (сердечника), первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Он снижает напряжение сети 220 или 380 В до напряжения холостого хода 60–80 В. Дроссель предназначен для получения падающей внешней характеристики и регулирования величины сварочного тока. При прохождении переменного тока через обмотку дросселя 5, установленную на магнитопроводе 4 и представляющую собой катушку с большим индуктивным сопротивлением в ней возбуждается ЭДС самоиндукции, направленная противоположно основному напряжению. Причем, чем выше величина сварочного тока, тем больше падает напряжение на дросселе и уменьшается величина напряжения на дуге. Этим обеспечивают получение падающей внешней характеристики сварочного трансформатора (рис. 6.5, б).
Регулирование сварочного тока производится изменением воздушного зазора δ в дроссельной катушке с помощью рукоятки 6. Увеличение зазора приводит к увеличению сварочного тока IСВ2 и уменьшению кривизны падающей вольт-амперной характеристики источника питания сварочной дуги. Уменьшение зазора соответствует уменьшению сварочного тока IСВ1 и увеличению кривизны вольт-амперной характеристики (рис. 6.5, б).
Устойчивость горения дуги достигается сдвигом во времени между нулевыми значениями напряжения и тока на обмотке дросселя. Плавное регулирование величины сварочного тока обеспечивают изменением воздушного зазора рукояткой 6 в сердечнике дросселя. С увеличением зазора индуктивное сопротивление дросселя уменьшается, а сварочный ток увеличивается от IСВ1 до IСВ2, при уменьшении зазора – наоборот (рис. 6.5, б).
Трансформатор с увеличенным магнитным рассеянием и подвижной вторичной обмоткой (рис. 6.6). При работе трансформатора основной магнитный поток Ф0, создаваемый первичной 1 и вторичной 2 обмотками, замыкается через магнитопровод 3. Часть магнитного потока ответвляется и замыкается вокруг обмоток через воздушное пространство, образуя потоки рассеяния ФS1 и ФS2. Потоки рассеяния индуктируют в обмотках ЭДС, противоположную основному напряжению. С увеличением сварочного тока увеличиваются потоки рассеяния и, следовательно, возрастает индуктивное сопротивление вторичной обмотки, что создает падающую внешнюю характеристику.
Для обеспечения плавного регулирования сварочного тока изменяют расстояние между обмотками трансформатора. При сближении обмоток (рис. 6.6, б) частично уничтожаются противоположно направленные потоки рассеяния ФS1 и ФS2, что уменьшает индуктивное сопротивление вторичной обмотки и увеличивает сварной ток. Минимальный сварочный ток соответствует наибольшему расстоянию между обмотками и максимальному потоку рассеяния.
Сварочные генераторы являются электрическими машинами постоянного тока и в зависимости от конструктивных особенностей могут иметь падающие, жесткие, пологопадающие и комбинированные внешние характеристики. Наиболее распространены генераторы с падающими внешними характеристиками, работающие по одной из следующих трех схем:
с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой;
с намагничивающей параллельной;
и размагничивающей последовательной обмотками возбуждения;
с расщепленными полосами.
По технологическим, энергетическим и весовым показателям перечисленные генераторы примерно одинаковы.
Рис. 6.6. Трансформатор с увеличенным магнитным рассеянием
и подвижной вторичной обмоткой
Рис. 6.7. Схема сварочного генератора с независимым возбуждением
и последовательной размагничивающей обмоткой
Рассмотрим схему и принцип работы генератора с независимым возбуждением и последовательной размагничивающей обмоткой (рис. 6.7). В генераторе имеются две обмотки возбуждения – независимая, создающая намагничивающий поток ФН и последовательная размагничивающая, создающая размагничивающий поток ФР. ЭДС генератора индуктируется магнитным потоком ФН.
При нагрузке (сварке) сварочный ток проходит через размагничивающую обмотку, включенную так, что ее магнитный поток ФР направлен против магнитного потока ФН обмотки независимого возбуждения. С увеличением тока в сварочной цепи возрастает размагничивающее действие последовательной обмотки ФР, и напряжение генератора становится меньше, так как ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря генератора, зависит от общего магнитного потока Ф0 генератора (Ф0 = ФН – ФР). Этим и обеспечивается падающая внешняя характеристика генератора.
Плавное регулирование тока осуществляется реостатом R в цепи намагничивающей обмотки (рис. 6.7).
Сварочные выпрямители – это устройства, преобразующие с помощью полупроводниковых элементов – вентилей – переменный ток в постоянный, предназначенные для питания сварочной дуги. Они состоят (рис. 6.8) из трехфазного понижающего трансформатора 1, блока селеновых или кремниевых выпрямителей 2 и дросселя 3. Выпрямители соединены в трехфазную мостовую схему выпрямления, обеспечивающую постоянство выпрямленного напряжения.
Рис. 6.8. Схема трехфазного выпрямителя
Дроссель предназначен для получения падающей внешней характеристики. По сравнению с генераторами выпрямители имеют ряд преимуществ. Они обеспечивают высокую стабильность горения дуги особенно на малых токах, имеют более высокие динамические характеристики благодаря меньшей электромагнитной индукции. Выпрямители просты и надежны в эксплуатации вследствие отсутствия вращающихся частей, имеют более высокий КПД, меньшие потери при холостом ходе и более высокие пределы регулирования сварочного тока. При работе выпрямителей нет шума.
Электроды для ручной электродуговой сварки. Электрод представляет собой металлический стержень с нанесенным на его поверхность слоем специального покрытия (обмазки).
Длина металлического стального стержня в зависимости от его диаметра может составлять 250–450 мм.
Свойства электрода определяются химическим составом электродного стержня и покрытия. Химический состав электродной стальной проволоки, из которой изготовляют электродные стержни, выбирают в соответствии с химическим составом и свойствами металла свариваемого изделия по ГОСТ 2246–70.
В зависимости от химического состава проволоку разделяют на низкоуглеродистую, легированную и высоколегированную. Всего в ГОСТ включено 77 марок проволоки диаметром 0,3–12 мм. Обозначение марок электродной проволоки состоит из букв и цифр, например Св-08 или Св-30ХГСА. Первые две буквы Св указывают на назначение проволоки – сварочная, а следующие за буквами две цифры и буквы с цифрами аналогичны обозначениям, принятым для машиностроительных сталей.
По толщине покрытия электроды бывают с тонкими и толстыми покрытиями. Тонкие покрытия для РЭДС являются стабилизирующими, они состоят из мела и жидкого стекла. Находящийся в составе мела кальций выделяется в плазме дуги и ионизирует ее, тем самым способствует устойчивости горения дуги.
Средние и толстые покрытия обеспечивают устойчивость горения дуги, а также защиту и легирование металла. В их состав входят следующие компоненты:
стабилизирующие. Ионизируют газовый промежуток между электродами и повышает устойчивость горения дуги;
шлакообразующие. образуют шлак, который защищает металл от доступа воздуха и удаляют примеси из жидкого металла;
газообразующие. при горении образуют газ, который защищает дугу и расплавленный металл от доступа воздуха;
раскисляющие. связывают кислород и удаляют его из сварного шва;
легирующие. переходят в металл шва и обеспечивают требуемый его состав;
связующие. Скрепляют все компоненты покрытия на поверхности электрода.
Состав электродного покрытия устанавливают в соответствии с химическим составом металлов электродного стержня и изделия. Электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей классифицируют по механическим характеристикам. Эта группа содержит 15 типов электродов – с Э38 по Э150. здесь буква Э – электрод для дуговой сварки, а следующая за буквой цифра показывает минимально гарантируемый предел прочности металла шва 10-1 МПа. К одному типу электрода могут быть отнесены одна или несколько марок электродов.
Электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей классифицируют по механическим характеристикам металла шва и сварного соединения, а также по химическому составу металла шва.
Требования, предъявляемые к электродам для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами, учитывают: свойства наплавленного металла, химический состав, механические свойства, структуру и стойкость против межкристаллитной коррозии.
Технология ручной электродуговой сварки. Для получения качественного сварного соединения нужно назначить режим сварки, определяемый, прежде всего, величиной тока, напряжения и скоростью сварки.
Величина сварочного тока зависит от многих параметров: состава и толщины свариваемого металла, положения шва в пространстве, диаметра электрода и др. Из обобщения практических данных установлена следующая эмпирическая зависимость для определения величины сварочного тока (А):
I = k d, (6.1)
где k – опытный коэффициент, равный 40–60 А/мм для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали, или 35–40 А/мм – из высоколегированной стали; d – диаметр электрода, мм. При выборе диаметра электрода руководствуются данными, представленными в табл. 6.1.
Таблица 6.1
|
Толщина металла, мм |
0,5 |
1–2 |
2–5 |
5–10 |
Свыше 10 |
|
Диаметр электрода, мм |
1,5 |
2,0–2,5 |
2,5–4,0 |
4–6 |
4–8 |
Длина дуги существенно влияет на качество шва. При оптимальной длине дуга горит устойчиво и обеспечивает получение качественного сварного шва. Длинная дуга часто гаснет и приводит к чрезмерному разбрызгиванию металла, малая длина – к короткому замыканию. Из опытных данных длина дуги (мм)
lд = 0,5(d + 2), (6.2)
где d – диаметр электрода, мм.
На практике длина дуги lд = 2–8 мм.
Напряжение горения дуги при величине сварочного тока более 100 А практически зависит лишь от длины дуги.
Величина напряжения определяется (В) так:
Uд = + lд, (6.3)
где – коэффициент, характеризующий падение напряжения на электродах. При этом = 10–12 В для стальных электродов или 35–38 В для угольных электродов. Коэффициент показывает падения напряжения на 1 мм длины столба дуги. Величина = 2,0–2,5 В/мм, зависит от марки свариваемого металла, состава газа в дуговом промежутке и других факторов.
Напряжение зажигания дуги для постоянного тока равно 40–60 В, для переменного – 60–80 В.
Массу наплавленного металла определяют по геометрическим размерам сварных швов (г):
М = L F ρ/1000, (6.4)
где L – длина сварного шва, мм; F – площадь поперечного сечения шва, мм2; ρ – плотность наплавленного металла, равная для стали 7,85 г/см3.
Количество металла, переходящего в шов при расплавлении одного электрода (г):
(6.5)
где lЭ – стандартная длина электрода 450 мм; K – коэффициент использования электрода, равный 0,7–0,75, учитывающий потери электродного металла на разбрызгивание, угар и огарок. Огарок – это неиспользованная часть электрода, остающаяся в электрододержателе.
Необходимое количество электродов стандартной длины (шт.)
(6.6)
Полное время сварки (ч)
(6.7)
где k3 – коэффициент загрузки сварщика, равный 0,4–0,8 (в зависимости от вида производства и характера выполняемой работы).
Основное время горения дуги (ч):
(6.8)
где М – масса наплавленного металла, г; I – величина сварочного тока, А; kn – коэффициент наплавки, равный 7–8 г/(А·ч) для тонко обмазанных или 10–12 г/(А·ч) для толсто обмазанных качественных электродов.
Скорость сварки (м/ч):
(6.9)
Техника ручной электродуговой сварки. Ручная дуговая сварка применяется во всех областях металлообрабатывающей промышленности и строительства. Толщина изделий свариваемых РЭДС: минимальная – 1 мм; максимальная при однопроходной односторонней сварке без разделки кромок – 6–8 мм, при использовании разделок практически не ограничена.
Для правильного формирования шва электрод необходимо держать наклонно по отношению к поверхности свариваемого металла (под углом 70–85). Изменяя угол наклона электрода, можно регулировать глубину проплавления основного металла и влиять на скорость сварки и охлаждения расплавленного металла.
Зажигание сварочной дуги сварщик производит кратковременным прикосновением конца электрода к изделию (метод короткого замыкания).
Рис. 6.9. Виды поперечных перемещений конца электрода:
1 и 2 – применяются для равномерного прогрева кромок (используются наиболее часто);
3 – применяется при увеличенном нагреве середины;
4 – при увеличенном нагреве кромок
Способ 1. Осуществить короткий удар электродом в вертикальном направлении и затем оторвать его на высоту 4–5 мм от изделия.
Способ 2. Осуществить скользящее движение концом электрода по изделию (50–80 мм) и затем оторвать его на высоту 4–5 мм (зажигание «спичкой»).
Перемещение электрода (дуги) производится таким образом, чтобы обеспечить проплавление свариваемых кромок и качественное формирование шва. Для получения «узкого» валика осуществляют только продольное перемещение электрода без поперечных колебаний. Ширина валика 0,8–1,5dэ. Для получения «уширенного» валика осуществляют поперечное колебание конца электрода определенной траектории (рис. 6.9).
При сварке (или наплавке валика) необходимо учитывать, что чрезмерное уменьшение длины дуги ухудшает формирование шва и может привести к короткому замыканию.
Чрезмерное увеличение длины дуги приводит к снижению глубины провара, увеличению разбрызгивания электродного металла и ухудшению формирования шва.
Дефекты, возникающие при ручной электродуговой сварке
в сварных соединениях. Методы их предотвращения
Наплыв – кромки не прогреты, много электродного металла.
Подрез – кромки недогреты, мало электродного металла.
Непровар – низкий сварочный ток, велика скорость сварки.
Утяжки – неравномерный режим сварки (рис. 6.10).
Горячие трещины образуются в шве и в зоне термического влияния (около шовной зоне) при температуре, близкой к температуре плавления. Между зернами могут образоваться легкоплавкие прослойки (обычно эвтектики с серой), по которым и происходит разрушение под действием сварочных напряжений (рис. 6.11, а).
Методы предотвращения: снижение количества примесей (особенно серы) в металле шва, правильный выбор режима сварки и формы шва.
Рис. 6.10. Наружные дефекты сварных соединений
Рис. 6.11. Внутренние дефекты
Рис. 6.12. Коробление при сварке
Холодные трещины образуются в шве и в зоне термического влияния при температуре, близкой к комнатной в результате насыщения шва водородом (флокены), образования закалочных структур, роста зерна (рис. 6.11, а).
Методы предотвращения: снижение количества углерода, предварительный подогрев свариваемых деталей, защита шва от водорода.
Поры – это газовые включения в твердом металле шва (рис. 6.11, б). Они образуются при низкой жидкотекучести металла шва, плохой газопроницаемости шлаковой пленки, слишком высокой скорости охлаждения. Газы попадают в жидкий металл либо из воздуха (при плохой защите сварочной дуги), либо через сварочные материалы (плохо очищенные кромки заготовки, влажные электроды). Попав в металл, газы растворяются в нем при высокой температуре и потом при охлаждении выделяются из-за снижения растворимости.
Методы предотвращения: надежная защита дуги, зачистка кромок, подготовка сварочных материалов, правильный выбор технологии и режима сварки.
Если дефекты все же получены, их необходимо вырезать и это место заварить снова.
Коробление – изменение геометрических размеров и формы сварного соединения под действием сварочных напряжений (рис. 6.12).
Методы предотвращения: правильный выбор схемы сборки изделия, порядка наложения швов и режима сварки.
Потеря специальных свойств, т. е. тех свойств, которые определяют эксплуатационную надежность данной сварной конструкции. Например, потеря коррозионной стойкости, теплостойкости, жаропрочности и других свойств.
Метод предотвращения: правильный выбор сварочных материалов, способа и режима сварки.
Ручная сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов в любых пространственных положениях, а также для получения швов в труднодоступных местах. Она пока незаменима при монтажных работах и сборке конструкций сложной формы.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с областями применения РЭДС, свойствами сварочной дуги, принципом работы и устройством источников питания сварочной дуги, видами сварочных электродов и электродных покрытий, техникой выполнения РЭДС и видами возникающих при сварке дефектов.
2. Освоить методику расчета режима РЭДС, рассчитать режим сварки для сварного соединения, выданного преподавателем.
3. Произвести пробную наплавку однослойных валиков в нижнем положении:
а) освоить способы зажигания дуги и добиться устойчивости ее горения;
б) зажечь дугу и вести электрод вдоль меловой линии, начерченной на стальной планке, с целью образования ниточного валика, поддерживая постоянной длину дуги;
в) оценить по внешнему виду качество наплавленного валика.
Содержание отчета
1. Дать определение электрической дуги.
2. Привести схему ручной электродуговой сварки.
3. Начертить схемы источников питания сварочной дуги и их вольт-амперную характеристику.
4. Привести результаты расчетов режима сварки для заданного сварного соединения.
5. Перечислить компоненты покрытий для качественных электродов и указать их назначение.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение электрической дуги.
2. Какие металлургические процессы протекают при РЭДС?
3. Нарисуйте внешнюю (вольт-амперную) характеристику источника сварочного тока для РЭДС.
4. Изложите принцип выбора стальных электродов для РЭДС.
5. Изложите сущность процесса дуговой электросварки.
6. С какой целью металлические электроды покрывают обмазками?
7. Начертите схему понижающего сварочного трансформатора. Объясните принцип его работы.
Лабораторная работа № 7
ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК
НА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫХ СТАНКАХ
Цели работы:
1.Изучить виды работ, выполняемых на токарно-винторезных станках; 2. Рассчитать режимы резания на назначенную преподавателем операцию;
3 Изучить устройство основных узлов токарно-винторезного станка и его технико-эксплуатационную характеристику.
Оборудование, материалы, инструменты
Токарно-винторезный станок марки 16К20; приспособления – патроны, люнеты, оправки; режущие инструменты – резцы, сверла, зенкеры, развертки; измерительные инструменты – штангенциркуль, линейка.
Виды обработки металлов резанием различаются между собой конструкцией используемого режущего инструмента и характером относительных движений, совершаемых инструментом и обрабатываемой заготовкой на металлорежущих станках.
Технологический метод формообразования поверхностей заготовок точением характеризуется вращательным движением заготовки и поступательным движением режущего инструмента – резца (рис. 7.1). Точением обрабатывают заготовки, имеющие форму тел вращения.
На токарно-винторезном станке можно обтачивать наружные цилиндрические поверхности (рис. 7.2, а, б), например гладкие валы (рис. 7.3, а, б, в).
Рис. 7.1. Части и элементы проходного резца
а б
Рис. 7.2. Обработка заготовок точением:
а – параметры режима резания; б – обработанная поверхность 1
Рис. 7.3. Схемы обработки заготовок на токарно-винторезном станке
Также на этом станке:
подрезают торцы заготовки перед обтачиванием наружных поверхностей (рис. 7.3, г);
обтачивают скругления между ступенями валов (рис. 7.3, д);
протачивают канавки (рис. 7.3, е);
отрезают обработанные детали (рис. 7.3, д);
сверлят, зенкеруют (рис. 7.3, ж);
растачивают внутренние цилиндрические поверхности (рис. 7.3, з; и);
отрезают обработанные детали (7.3, к; л).
Перед обработкой заготовок выбирают параметры режима резания на основании следующих исходных данных: чертежа деталей, размеров заготов-ки, материала заготовки и инструмента, технических характеристик станка.
Глубина резания t (мм) – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное в направлении, перпендикулярном к последней (рис. 7.2, а).
Глубину резания задают на каждый рабочий ход инструмента относительно обрабатываемой поверхности и рассчитывают по формуле
(7.1)
где d – диаметр обработанной поверхности заготовки, мм; D – диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм (рис. 7.2, а).
Подачей S (мм/об) называют путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот (рис. 7.2, а) заготовки. Подачи назначают по табл. 7.1, 7.2.
Скоростью резания V (м/мин) называют расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в единицу времени.
Скорость резания Vтабл в зависимости от вида обработки и материала заготовки выбирают по табл. 7.37.5.
Число оборотов заготовки n (об/мин) определяем, зная табличную скорость резания, по формуле
(7.2)
где Vтабл – табличная скорость резания, м/мин.
Таблица 7.1
Подачи (мм/об) при черновом обтачивании проходными резцами
из быстрорежущей стали и с пластинками из твердого сплава
|
Сечение державки резца, мм |
Диаметр детали, мм (до) |
Стали конструкционные углеродистые, легированные и жаропрочные |
Чугун |
||||
|
Глубина резания, мм (до) |
Глубина резания, мм (до) |
||||||
|
3 |
5 |
8 |
3 |
5 |
8 |
||
|
1625 |
20 |
0,3–0,4 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
40 |
0,4–0,5 |
0,3–0,4 |
– |
0,4–0,5 |
– |
– |
|
|
60 |
0,5–0,7 |
0,4–0,6 |
0,3–0,5 |
0,6–0,8 |
0,5–0,8 |
0,4–0,8 |
|
|
100 |
0,6–0,9 |
0,5–0,7 |
0,5–0,6 |
0,8–1,2 |
0,7–1,0 |
0,6–0,8 |
|
|
400 |
0,9–1,2 |
0,7–1,0 |
0,6–0,8 |
1,2–1,4 |
1,0–1,2 |
0,8–1,0 |
|
|
2525, 2032 |
20 |
0,3–0,4 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
40 |
0,4–0,5 |
0,3–0,4 |
– |
0,4–0,5 |
– |
– |
|
|
60 |
0,6–0,7 |
0,5–0,7 |
0,4–0,6 |
0,6–0,9 |
0,5–0,8 |
0,4–0,7 |
|
|
100 |
0,8–1,0 |
0,7–0,9 |
0,5–0,7 |
0,9–1,3 |
0,8–1,2 |
0,7–1,0 |
|
|
600 |
1,2–1,4 |
1,0–1,2 |
0,8–1,0 |
1,2–1,8 |
1,2–1,6 |
1,0–1,3 |
|
|
2540 |
60 |
0,6–0,9 |
0,5–0,8 |
0,4–0,7 |
0,6–0,8 |
0,5–0,8 |
0,4–0,7 |
|
100 |
0,9–1,2 |
0,8–1,1 |
0,7–0,9 |
1,0–1,4 |
0,9–1,2 |
0,8–1,0 |
Таблица 7.2
Подачи (мм/об) при точении и растачивании для различных групп материалов
в зависимости от параметров шероховатости
|
Параметр шероховатости, мкм |
Радиус при вершине резца, мм |
Обрабатываемый материал |
||
|
Сталь, в 600 МПа |
Чугун |
СЧ 15 |
||
|
СЧ 18 |
||||
|
СЧ 21 |
||||
|
Ra |
Rz |
Скорость резания, м/мин |
||
|
более 40 |
любая |
|||
|
10–5 |
40–20 |
До 0,5 |
0,30 |
0,40 |
|
5–2,5 |
20–10 |
0,15 |
0,25 |
|
|
2,50–1,25 |
10–6,3 |
0,10 |
0,15 |
|
|
5–2,5 |
20–10 |
0,22 |
0,25 |
|
|
2,50–1,25 |
10–6,3 |
Св. 0,5 до 1,0 |
0,15 |
0,15 |
|
1,25–0,63 |
6,3–3,2 |
0,10 |
– |
|
|
2,50–1,25 |
10–6,3 |
Св. 1,0 до 2,0 |
0,22 |
0,20 |
|
1,25–0,63 |
6,3–3,2 |
0,12 |
– |
|
|
2,50–1,25 |
10–6,3 |
Св. 2,0 до 2,5 |
0,28 |
0,35 |
|
1,25–0,63 |
6,3–3,2 |
0,25 |
– |
Таблица 7.3
Скорости резания при черновом обтачивании углеродистой, хромистой,
хромоникелевой стали и стальных отливок твердосплавными резцами Т15К6
|
Глубина резания, мм |
Скорость резания (м/мин) при подаче, мм/об |
||||||
|
0,3 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
|
|
3 |
198 |
166 |
157 |
140 |
127 |
– |
– |
|
4 |
190 |
160 |
150 |
134 |
122 |
117 |
– |
|
6 |
178 |
150 |
141 |
126 |
113 |
112 |
98 |
|
8 |
– |
144 |
131 |
121 |
110 |
105 |
94 |
|
10 |
– |
– |
127 |
117 |
106 |
100 |
90 |
|
12 |
– |
– |
– |
113 |
103 |
98 |
88 |
Таблица 7.4
Скорости резания при черновом обтачивании серого чугуна
твердосплавными резцами ВК6
|
Глубина резания, мм |
Скорость резания (м/мин) при подаче, мм/об |
||||||
|
0,3 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
|
|
3 |
138 |
121 |
111 |
100 |
91 |
– |
– |
|
4 |
132 |
115 |
107 |
95 |
87 |
80 |
– |
|
6 |
124 |
109 |
100 |
89 |
82 |
76 |
82 |
|
8 |
– |
104 |
96 |
86 |
78 |
73 |
78 |
|
10 |
– |
– |
93 |
83 |
76 |
70 |
76 |
|
12 |
– |
– |
– |
80 |
74 |
68 |
73 |
Таблица 7.5
Режимы резания при чистовом и получистовом точении
|
Обрабатываемый материал |
Подача S, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
Марка инструментального материала |
||
|
Глубина резания, мм |
|||||
|
t = 0,5 |
t = 1,0 |
t = 2,0 |
|||
|
Сталь углеродистая Ст3, 08кп, У8А, 10, У10А, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60; отливки 30Л, 35Л, 45Л |
0,05 |
330 |
300 |
270 |
Т15К6 ВК6м |
|
0,07 |
315 |
285 |
255 |
||
|
0,10 |
300 |
270 |
240 |
||
|
0,15 |
280 |
250 |
230 |
||
|
0,20 |
270 |
240 |
220 |
||
|
0,25 |
– |
220 |
200 |
||
|
Чугуны: |
|||||
|
СЧ 15 |
0,10 |
180 |
160 |
145 |
|
|
СЧ 18 |
0,20 |
160 |
140 |
125 |
|
|
СЧ 21 |
0,30 |
147 |
130 |
115 |
На коробке скоростей станка выбирают, как правило, ближайшее меньшее число оборотов (nст) к полученному расчетом.
Действительную скорость резания с учетом принятого числа оборотов рассчитаем по формуле
где V – скорость станка, м/мин; nст – число оборотов станка, откорректированное по технической характеристике станка, об/мин.
Порядок выполнения работы и содержание отчета
1. Ознакомиться с устройством токарно-винторезного станка (рис. 7.6).
2. Зарисовать схемы видов работ, выполняемых на токарно-винторез- ном станке. Зарисовать схему станка, обозначить на ней основные узлы.
3. Снять технические характеристики станка марки 16К20:
высота центров (мм) ____ ,
расстояние между центрами (мм) ____ ,
частота вращения шпинделя (об/мин) от ____ до ____ ,
подача (мм/об):
продольная от ____ до ____ ,
поперечная от ____ до ____ ,
мощность электродвигателя (кВт) ____ .
4. По заданному чертежу детали (аналогичному рис. 7.8, 7.9) и размерам исходной заготовки для операции чернового или чистового обтачивания назначить режим резания.
Последовательность определения параметров элементов режима резания.
|
S |
Vтабл |
пст |
по табл. 7.1 по табл. 7.3, по технической
или 7.2 7.4 или 7.5 характеристике
5. Получить разрешение учебного мастера провести наладку станка и настроить его на заданную операцию.
Полученные значения параметров элементов режима резания занести в табл. 7.6.
Таблица 7.6
|
Наименование обработки |
Инструмент (материал инструмента) |
Элементы режима резания |
|||
|
Глубина резания, t, мм |
Продольная подача S, мм/об |
Число оборотов станка, об/мин |
Скорость резания, м/мин |
||
Примерные образцы заданий:
Рис. 7.4. Задание 1. Вал, изготовленный из стали 40Х, г. к. круглая, диаметр 46
Рис. 7.5. Задание 2. Вал, изготовленный из стали 20, г. к. круглая, диаметр 80
Устройство токарно-винторезного станка показано на рис. 7.6. Станина 4 с призматическими направляющими служит для монтажа узлов станка и закреплена на тумбах. В передней тумбе 9 смонтирован электродвигатель главного привода станка, в задней тумбе 5 – бак для смазочно-охлаждающей жидкости и насосная станция.
В передней бабке 1 смонтированы коробка скоростей станка и шпиндель (рабочий вал). Механизмы и передачи коробки скоростей позволяют получать разные частоты вращения шпинделя. На шпинделе закрепляют зажимные приспособления для передачи крутящего момента обрабатываемой заготовке. На лицевой стороне передней бабки установлена панель управления механизмами коробки скоростей.
Рис. 7.6. Токарно-винторезный станок
1 – передняя бабка; 2 – продольный суппорт; 3 – задняя бабка; 4 – станина;
5 и 9 – тумбы; 6 – фартук; 7 – ходовой винт; 8 – ходовой валик;
10 – коробка подач; 11 – гитары сменных шестерен
Коробку подач 10 крепят к лицевой стороне станины. В коробке смонтированы механизмы и передачи, позволяющие получать разные скорости движения суппортов.
Продольный суппорт 2 перемещается по направляющим станины и обеспечивает продольную подачу резцу. По направляющим продольного суппорта перпендикулярно к оси вращения заготовки перемещается поперечная каретка, на которой смонтирован верхний суппорт. Поперечная каретка обеспечивает поперечную подачу резцу. На верхнем суппорте смонтирован четырехпозиционный поворотный резцедержатель, в котором можно одновременно закреплять четыре резца. К продольному суппорту 2 крепят фартук 6. В фартуке смонтированы механизмы и передачи, преобразующие вращательное движение ходового валика 8 или ходового винта 7 в поступательные движения суппортов. Задняя бабка 3 установлена с правой стороны станины и перемещается по ее направляющим. В пиноли задней бабки устанавливают задний центр или инструмент для обработки отверстий (сверла, зенкеры, развертки).
Настройка и наладка станка – это установка полученных режимов резания на станке, закрепление заготовки и инструмента (рис. 7.57.7).
|
Рис. 7.7. Установка и закрепление детали в патроне |
Рис. 7.8. Установка резцов в резцедержателе для отрезания детали от прутка |
Рис. 7.9. Сверло, закрепленное в коническое отверстие в пиноли задней бабки
Контрольные вопросы
1. Объясните устройство токарно-винторезного станка по чертежу общего вида.
2. Какие приспособления применяются на токарно-винторезном станке для установки и закрепления обрабатываемой детали?
3. Как осуществляется закрепление сверла или зенкера на токарном станке?
4. Назовите основные элементы режима резания, дайте их определение. Какова их размерность?
5. Назовите элементы прямого проходного резца.
6. Перечислите виды работ, выполняемых на токарно-винторезном станке.
7. Объясните, что показывает марка токарно-винторезного станка.
Лабораторная работа № 8
ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК
НА ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНОМ СТАНКЕ
Цели работы:
1. Изучить виды работ, выполняемых на вертикально-сверлильном станке;
2. Рассчитать режимы резания на назначенную преподавателем операцию;
3. Изучить устройство основных узлов вертикально-сверлильного станка и его технико-эксплуатационные характеристики.
Станок марки 2А135; приспособления – тиски и патрон; режущий инструмент – сверла, зенкеры, развертки; измерительный инструмент – штангенциркуль ШЦ II, линейка.
Краткие теоретические сведения
Сверлением получают сквозные и глухие отверстия, обрабатывают полученные отверстия с целью увеличения их размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности (рис. 8.1).
Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси (главного движения) и поступательного его движения вдоль оси (движение подачи). Оба движения на сверлильном станке сообщают инструменту.
Способ обработки назначается в зависимости от требуемой точности и чистоты поверхности отверстия (табл. 8.1). Последовательность способов обработки учитывает также размеры отверстия и род заготовки (табл. 8.2).
Рис. 8.2 демонстрирует последовательность операций при получении отверстий в сплошном металле. После сверления (рис. 8.2, а) полученное изделие подвергают зенкерованию (рис. 8.2, б), а затем черновому и чистовому развертыванию (рис. 8.2, в, г).
На вертикально-сверлильном станке можно сверлить (рис. 8.1, а), рассверливать (рис. 8.1, б), зенкеровать (рис. 8.1, в), развертывать (рис. 8.1, г, д), цековать (рис. 8.1, е), зенковать (рис. 8.1, ж, з), нарезать резьбу (рис. 8.1, и), обрабатывать сложные отверстия комбинированным инструментом (рис. 8.1, к).
Рис. 8.1. Виды работ выполняемых на сверлильных станках
Таблица 8.1
Точность отверстия при различных способах обработки
|
Способ обработки |
Поле допуска |
|
Сверление Рассверливание Зенкерование Развертывание |
Н12 Н12 – Н11 Н9 – Н8 Н7 – Н6 |
Таблица 8.2
Обработка отверстий JT7 – JT12 (квалитетов)
|
Диаметр отверстия, мм |
Заготовка под отверстие |
Поле допуска |
|||
|
Н6 – Н7 |
Н8 – Н9 |
Н11 |
Н12 |
||
|
До 10 |
Сплошной металл |
Сверление, черновое и чистовое развертывание |
Сверление и развертывание |
Сверление и рассверливание |
Сверление |
|
10–30 |
Сплошной металл |
Сверление, зенкерование и двукратное развертывание (черновое и чистовое) |
Сверление, зенкерование и развертывание |
Сверление и зенкерование |
Сверление |
|
30–100 |
Сплошной |
Сверление, рассверливание, зен-керование и двукратное разверты-вание (черновое и чистовое) |
Сверление, рассверливание, зенкерование и развертывание |
Сверление, рассверливание, зенкерование или растачивание |
Сверление, рассверли-вание |
|
Отлитое или прошитое |
Зенкерование и двукратное развертывание (черновое и чистовое) |
Зенкерование и развертывание |
Зенкерование |
Зенкерование |
Перед обработкой заготовок выбирается режим резания на основании следующих исходных данных: чертежа детали, размеров, материала детали, инструмента, паспортных данных станка.
1. Глубина резания (припуск на сторону) определяется размером режущего инструмента, равна t = для сверления (рис. 8.3, а), t = при рассверливании и других операциях, где d – диаметр отверстия до обработки, D – диаметр сверла (рис. 8.3, б).
Глубину резания можно определить по припуску при зенкеровании и развертывании обработки (табл. 8.3, 8.5).
2. Подача S (мм/об,) равна величине осевого перемещения сверла за один его оборот (рис. 8.3). Подачу выбирают по табл. 8.4; 8.6–8.8.
Окончательно подача корректируется на станке.
3. Скоростью резания V (м/мин) при сверлении называют окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла. Ее табличное значение выбирают по табл. 8.4; 8.6–8.8.
Рис. 8.2. Последовательность операций применяемых для получения
отверстия заданных размеров и точности
а б
Рис. 8.3. Схемы получения отверстий: а – сверлением; б – рассверливанием
4. Зная скорость резания, рассчитываем число оборотов инструмента (об/мин) по следующей формуле:
n = .
затем подбираем ближайшее меньшее значение числа оборотов nст по технической характеристике станка.
Действительная скорость резания (м/мин) с учетом принятого числа оборотов в минуту
Vст =
Таблица 8.3
Припуски на зенкерование
|
Диаметр отверстия, мм |
Припуск на диаметр, мм |
|
15–35 |
1,0–1,5 |
|
35–50 |
1,5–3,0 |
|
50–80 |
3,0–4,5 |
Таблица 8.4
Подачи и скорости резания при сверлении быстрорежущими сверлами
|
Диаметр сверла, мм |
Обрабатываемый материал |
|||
|
Сталь, σв = 750 МПа |
Чугун серый, HB = 190 |
|||
|
Подача, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
Подача, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
|
|
5–10 10–15 15–20 20–25 25–30 |
0,05–0,15 0,10–0,20 0,15–0,30 0,20–0,35 0,25–0,50 |
50–30 40–25 35–23 30–20 25–18 |
0,10–0,20 0,15–0,35 0,30–0,55 0,40–0,70 0,50–0,90 |
45–30 35–25 27–21 24–20 23–18 |
Таблица 8.5
Припуски на развертывание
|
Диаметр отверстия, мм |
До 5 |
5–20 |
20–30 |
30–50 |
50–80 |
80–100 |
|
Припуск на диаметр, мм |
0,1 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
Таблица 8.6
Подачи и скорости резания при рассверливании отверстий
быстрорежущими сверлами
|
Диаметр обрабатываемого отверстия, мм |
Обрабатываемый материал |
|||
|
Сталь, σвр = 750 МПа |
Чугун серый, НВ = 190 |
|||
|
Подача, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
Подача, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
|
|
25 30 40 50 |
0,2 0,3 0,4 0,3 0,4 0,6 0,3 0,4 0,6 0,3 0,4 0,6 |
35–40 30–32 26–28 30–34 25–29 21–24 27–32 24–28 19–23 26–29 23–25 19–20 |
0,2 0,3 0,5 0,3 0,4 0,6 0,3 0,4 0,7 0,3 0,4 0,6 |
38–40 32–33 27–28 34–37 30–32 25–27 31–34 28–30 23–26 30–31 25–26 21–22 |
Таблица 8.7
Скорости резания при черновом развертывании развертками
из быстрорежущей стали
|
Диаметр развертки, мм |
Сталь, стальное литье |
Чугун, НВ = 2000 |
||
|
Подача, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
Подача, мм/об |
Скорость резания, м/мин |
|
|
До 10 Свыше 10 Свыше 15 Свыше 20 Свыше 25 Свыше 30 Свыше 40 Свыше 50 Свыше 60 |
0,5–0,8 0,6–0,9 0,7–1,0 0,8–1,1 0,8–1,2 0,9–1,3 1,0–1,5 1,4–1,7 1,5–2,0 |
24,0–17,6 19,2–13,8 14,1–11,1 13,5–10,3 12,2–9,4 12,9–8,3 10,4–7,5 8,0–6,7 6,8–5,4 |
1,2–2,0 1,3–2,0 1,5–2,0 1,8–2,7 2,0–3,1 2,0–3,4 2,6–3,8 2,9–4,3 3,4–5,0 |
12,2–9,4 11,5–8,9 9,5–8,0 8,7–6,7 7,4–6,0 7,6–5,2 6,5–5,1 6,8–4,9 5,0–4,3 |
Примечание. Верхние пределы подач применять при обработке менее твердых и прочных материалов, нижние – для более твердых прочных материалов.
|
Таблица 8.8 |
Подачи и скорости резания при зенкеровании отверстий зенкерами из быстрорежущей стали |
Обрабатываемый материал |
Чугун серый, НВ = 190 |
Диаметр зенкера |
50 |
Припуск на сторону, мм |
1,5 |
Скорость резания, м/мин |
– |
– |
17 |
15 |
14 |
|
40 |
1 |
– |
– |
18 |
16 |
15 |
|||||||
|
30 |
0,75 |
– |
– |
21 |
18 |
16 |
|||||||
|
20 |
0,5 |
27 |
24 |
22 |
20 |
– |
|||||||
|
15 |
1 |
30 |
25 |
21 |
– |
– |
|||||||
|
Подача, мм/об
|
0,4–0,6 |
0,7–0,8 |
1,0–1,2 |
1,4–1,6 |
1,8–2,0 |
||||||||
|
Сталь углеродистая, σв = 750 МПа |
Диаметр зенкера |
50 |
Припуск на сторону, мм |
1,5 |
Скорость резания, м/мин |
– |
– |
– |
13 |
11 |
|||
|
40 |
1 |
– |
– |
16 |
14 |
13 |
|||||||
|
30 |
0,75 |
– |
23 |
20 |
18 |
14 |
|||||||
|
20 |
0,5 |
– |
28 |
23 |
20 |
– |
|||||||
|
15 |
0,5 |
38 |
29 |
24 |
– |
– |
|||||||
|
Подача, мм/об
|
0,2–0,3 |
0,4–0,5 |
0,6–0,7 |
0,8–0,9 |
1,2–1,4 |
Рис. 8.4. Схема вертикально-сверлильного станка:
1 – основание; 2 – стол; 3 – шпиндель; 4 – кронштейн; 5 – коробка скоростей;
6 – колонна 7 – коробка подач;
1. Познакомиться с устройством вертикально-сверлильного станка. Вычертить схему вертикально-сверлильного станка и указать на ней основные узлы и механизмы станка. Зарисовать схемы основных операций, выполняемых на этом станке.
вылет оси шпинделя от станины,
максимальный диаметр сверления,
максимальный ход шпинделя,
пределы чисел оборотов шпинделя,
пределы подачи шпинделя,
мощность двигателя.
3. Рассчитать режимы резания, обеспечивающие получение требуемой производительности и качества обработки, по заданию преподавателя.
Предварительно назначить способы обработки отверстий по табл. 8.2. Занести в табл. 8.9 скорректированные для данного станка значения режимов резания и привести их на схеме наладки и в табличном виде.
Таблица 8.9
Режимы резания
|
Номер пере-хода |
Наименование вида работ |
Инструмент (диаметр, материал режущей части) |
Режимы резания |
|||
|
Глубина резания t, мм |
Подача S, мм/об |
Число оборотов nст, об/мин |
Скорость резания Vcт, м/мин |
|||
|
1 2 |
4. Полученные режимы резания обеспечить настройкой станка. Произвести наладку станка с помощью учебного мастера.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные элементы режима резания при сверлении. Изобразите направления главного движения и движения подачи на схеме сверления отверстия.
2. Какие типы режущих инструментов применяются при обработке отверстий?
3. Приспособления, применяемые для закрепления сверл и обрабатываемых деталей.
4. Объясните принципы устройства и работы вертикально-сверлиль-ного станка.
5. Для каких целей на вертикально-сверлильном станке выполняются операции цекование и зенкование?
Лабораторная работа № 9
ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК
НА ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОМ СТАНКЕ
Цели работы:
1. Изучить виды работ, выполняемых на вертикально-фрезерном станке;
2. Рассчитать режимы резания на назначенную преподавателем операцию;
3. Изучить устройство основных узлов вертикально-фрезерного станка и его технико-эксплуатационные характеристики.
Вертикально-фрезерный станок марки 6В11Р, приспособления – тиски, прижимы; режущий инструмент – фрезы; измерительный инструмент – штангенциркуль ШЦ II, линейка, микрометр, образцы шероховатости.
Краткие теоретические сведения
Фрезерование – процесс обработки плоскостей, фасонных и винтовых поверхностей, нарезания шлицев и зубчатых колес, получения винтовых канавок, пазов и т. д. Фрезерование плоскости происходит при одновременном вращательном движении фрезы и поступательном движении обрабатываемой детали.
Процесс фрезерования осуществляется специальным многолезвийным инструментом – фрезой. У фрезы по окружности или на торце расположены режущие зубья, представляющие собой простейшие резцы (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Схема цилиндрической фрезы
а
б
Рис. 9.2. Схема работы цилиндрической фрезы: а встречное фрезерование; б попутное
В зависимости от направления вращения фрезы и поступательного перемещения обрабатываемой детали различают следующие виды фрезерования плоских поверхностей:
1) встречное. Заготовка подается навстречу вращению фрезы (рис. 9.2, а);
2) попутное. Направление подачи заготовки совпадает с направлением вращения фрезы (рис. 9.2, б).
Встречное фрезерование – черновая обработка заготовок с коркой (литье) или окалиной (поковка). Попутное фрезерование удобно использовать при чистовых работах.
Фрезы делят по назначению на различные типы:
1. Цилиндрические (рис. 9.3) и торцовые (рис. 9.4) используются для обработки плоскостей.
а б
Рис. 9.3. Обработка плоскостей цилиндрической фрезой
а б
Рис. 9.4. Обработка плоскостей торцовой фрезой
2. Концевыми, фасонными и специальными шпоночными фрезами (рис. 9.5 и 9.6) осуществляют фрезерованием пазов, канавок.
а б
Рис. 9.5. Фрезерование пазов
а б
Рис. 9.6. Фрезерование шпоночных канавок
3. По методу копирования зубчатые колеса нарезают дисковой модульной фрезой (рис. 9.7) и концевой фрезой (рис. 9.8).
а б
Рис. 9.7. Обработка зубчатых колес модульными пальцевыми фрезами
а б
Рис. 9.8. Обработка зубчатых колес дисковыми модульными фрезами
Для того чтобы качественно обработать какую-нибудь поверхность, необходимо правильно выбрать режимы резания. Выбор режимов резания выполняется на основании вида обработки, чертежа детали, ее размеров, материала детали и инструмента, паспортных данных станка.
К режимам резания при фрезеровании относят глубину резания t, подачу S, скорость резания V, ширину фрезерования В.
1. Глубина резания t (мм) и ширина фрезерования В (мм) показаны на рис. 9.2. Глубину резания при обработке выбирают по табл. 9.1.
2. Подача – величина перемещения заготовки относительно вращающейся фрезы. При фрезеровании различают подачу на один зуб фрезы – Sz, на один оборот – Sо и за минуту – Sм.
Sz (мм/зуб) – величина перемещения обрабатываемой заготовки за время углового поворота фрезы на один зуб (рис. 9.2) выбирается по табл. 9.2.
So (мм/об) – перемещение заготовки за время одного оборота фрезы (табл. 9.3).
Sм (мм/мин) – величина перемещения обрабатываемой заготовки в минуту.
Подачи при фрезеровании связаны между собой зависимостью
Sм = So n = Sz z n,
где z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы, об/мин.
Окончательно минутная подача Sм корректируется по станку, т. е. выбирается ближайшая из имеющихся. После этого определяются реальные
Sz = и So =
Таблица 9.1
Припуск на сторону при обработке плоскостей деталей из черных металлов
(размеры в мм)
|
Метод обработки плоскости |
Наибольший размер обрабатываемой поверхности |
|||||||
|
До 50 |
Св. 50 до 120 |
Св. 120 до 260 |
Св. 260 до 500 |
Св. 500 до 800 |
Св. 800 до 1250 |
Св. 1250 до 2000 |
Св. 2000 до 3150 |
|
|
Черновое фрезерование после литья: в песчаную форму в постоянную форму (кокиль) в оболочковую форму по выплавляемой модели Получистовое фрезерование после чернового Чистовое фрезерование после получистового |
0,91,0 0,7 0,5 0,3 0,25 0,16 |
1,11,2 0,8 0,6 0,4 0,25 0,16 |
1,51,6 1,0 0,8 0,5 0,3 0,16 |
2,22,3 1,6 1,4 0,8 0,3 0,16 |
3,13,2 2,2 2 0,35 0,16 |
4,54,6 3,1 2,9 0,4 0,16 |
7,07,1 4,6 0,5 0,2 |
1011 7,0 0,65 0,2 |
Таблица 9.2
Подачи Sz, мм/зуб, при черновом фрезеровании плоскостей торцовыми фрезами
при мощности станка 5–10 кВт
|
Быстрорежущая сталь Р18 |
Из пластин твердого сплава |
|||||
|
Фрезы |
Жесткость системы СПИД |
Обрабатываемый материал |
Марка твердого сплава |
Подача (табл.) |
||
|
Средняя |
Пониженная |
Повышенная |
||||
|
с круп-ным зубом |
0,040,06 |
0,040,06 |
0,120,2 |
Сталь, σв < 600 МПа |
Т5К10 |
0,15–0,18 |
|
Т15К6 |
0,12–0,15 |
|||||
|
с мелким зубом |
0,040,06 |
0,040,06 |
0,080,12 |
σв ≥ 600 МПа |
Т5К10 |
0,12–0,14 |
|
Т15К6 |
0,09–0,11 |
|||||
|
Чугун, НВ < 180 |
ВК6 |
0,19–0,24 |
||||
|
ВК8 |
0,24–0,29 |
|||||
|
НВ ≥ 180 |
ВК6 |
0,14–0,18 |
||||
|
ВК8 |
0,20–0,24 |
|
Таблица 9.3 |
Подачи при чистовом фрезеровании плоскостей торцевыми фрезами S0, мм/об |
С пластинами твердого сплава |
Шероховатость обрабатываемой поверхности |
Rz1,6 |
0,2 |
0,4 |
0,25–0,2 |
0,45–0,3 |
|
Rz3,2 |
0,3–0,25 |
0,6–0,45 |
0,35–0,2 |
0,7–0,5 |
||||
|
Rz6,3 |
0,6–0,45 |
1,3–0,9 |
0,7–0,6 |
1,4–1,1 |
||||
|
Rz20 |
0,9–0,6 |
1,8–1,2 |
1,2–0,8 |
2,3–1,6 |
||||
|
Вспомога-тельный угол в плане, град |
5 |
2 |
5 |
2 |
||||
|
Обрабаты-ваемый материал |
σв < 600, МПа |
|
Сталь σв ≥ 600, МПа |
|
||||
|
Из быстрорежущей стали Р18 |
Шероховатость обрабатываемой поверхности |
Rz6,3 |
0,5–0,23 |
0,5–0,30 |
1,0–0,40 |
0,7–0,3 |
||
|
Rz20 |
1,2–0,5 |
1,4–0,5 |
2,6–1,0 |
1,8–0,7 |
||||
|
Rz80 |
2,7–1,2 |
3,1–1,4 |
5,6–2,6 |
3,9–1,8 |
||||
|
Обрабаты-ваемый материал |
Сталь 45 прокат |
Сталь 35 |
Сталь 45 улучшенная |
Стали 10, 20, 20Х |
Таблица 9.4
Cкорость резания V (м/мин) при фрезеровании стали σв > 600 МПа
торцовыми фрезами цельными из быстрорежущей стали Р18
|
Диаметр фрезы D, мм |
Число зубьев z |
Припуск t, мм |
Подача Sz, мм/зуб |
||||||
|
0,03 |
0,05 |
0,1 |
0,13 |
0,18 |
0,24 |
0,33 |
|||
|
40 |
12 |
3 |
72 |
64 |
50 |
45 |
39 |
39 |
35 |
|
10 |
64 |
50 |
45 |
39 |
35 |
35 |
32 |
||
|
60 |
10 |
3 |
69 |
61 |
55 |
49 |
43 |
38 |
34 |
|
10 |
61 |
55 |
49 |
43 |
38 |
34 |
31 |
||
|
60 |
16 |
3 |
67 |
59 |
53 |
47 |
41 |
37 |
33 |
|
10 |
59 |
53 |
47 |
41 |
37 |
33 |
30 |
||
|
75 |
18 |
3 |
67 |
60 |
52 |
47 |
41 |
37 |
33 |
|
10 |
60 |
52 |
47 |
41 |
37 |
33 |
30 |
Таблица 9.5
Скорости резания V (м/мин) при фрезеровании конструкционных сталей
торцевыми фрезами с пластинами твердого сплава
|
Диаметр фрезы D, мм |
Число зубьев z |
Припуск t, мм |
Подача Sz, мм/зуб |
|||||
|
0,07 |
0,1 |
0,13 |
0,18 |
0,24 |
0,33 |
|||
|
80 |
5 |
1,5 |
442 |
390 |
350 |
314 |
276 |
244 |
|
5 |
390 |
350 |
314 |
276 |
244 |
217 |
||
|
110 |
4 |
1,5 |
442 |
390 |
350 |
314 |
276 |
244 |
|
5 |
390 |
350 |
314 |
276 |
244 |
217 |
||
|
150 |
6 |
5 |
390 |
350 |
312 |
276 |
244 |
217 |
|
16 |
350 |
312 |
276 |
244 |
217 |
196 |
||
|
200 |
8 |
5 |
372 |
330 |
262 |
232 |
206 |
206 |
|
16 |
330 |
262 |
232 |
206 |
186 |
186 |
||
|
250 |
8 |
5 |
372 |
330 |
296 |
262 |
232 |
206 |
|
16 |
330 |
296 |
262 |
232 |
206 |
186 |
||
|
320 |
10 |
5 |
368 |
318 |
280 |
250 |
221 |
197 |
|
16 |
318 |
280 |
250 |
221 |
197 |
175 |
||
|
400 |
12 |
5 |
330 |
296 |
262 |
232 |
206 |
186 |
|
16 |
296 |
262 |
232 |
206 |
186 |
129 |
3. Скорость резания – это окружная скорость вращения фрезы (м/мин):
V =
где D – диаметр фрезы (мм).
Скорость резания назначается по табл. 9.4 и 9.5.
Выбор ее зависит от свойств обрабатываемого материала и материала режущей части фрезы, ее диаметра, подачи, глубины резания, числа зубьев фрезы и т. д.
Зная табличное значение скорости резания, определяют число оборотов фрезы (об/мин):
n =
Затем подбирают по станку ближайшее число оборотов nст. По принятому числу оборотов находят действительную скорость резания:
Vст =
Порядок выполнения работы и оформления отчета
1. Познакомиться с устройством вертикально-фрезерного станка (рис. 9.9). Зарисовать схему станка, указав основные узлы и схемы видов работ, выполняемых на фрезерных станках.
2. Привести технические характеристики станка марки 6В11Р:
рабочая поверхность стола (ширина длина),
число скоростей,
пределы числа оборотов,
число ступеней передач,
пределы передач,
мощность электродвигателя.
3. Зарисовать схемы видов работ, выполняемых на фрезерных станках.
4. Рассчитать режимы резания для обработки полученной заготовки, скорректировать режимы резания, значения занести в табл. 9.6.
Таблица 9.6
|
№ п/п |
Наимено-вание операции |
Инструмент (размеры, материал режущей части) |
Режимы резания |
||||||
|
Подача |
t, мм |
nст, об/мин |
Vст, м/мин |
В, мм |
|||||
|
Sz мм/зуб. |
So об/зуб. |
Sм мм/мин |
|||||||
|
1 2 |
Рис. 9.9. Вертикально-фрезерный станок: 1 – станина; 2 – коробка скоростей; 3 – механизм для поворота шпиндельной головки в вертикальной плоскости; 4 – шпиндель; 5 – рабочий стол; 6 – маховик, служащий для ручного перемещения стола в продольном направлении; 7 – маховик, служащий для ручного перемещения стола в поперечном направлении; 8 – коробка подач; 9 – салазки, по которым осуществляется перемещение стола; 10 – рукоятка для ручного перемещения стола в вертикальном направлении; 11 – консоль
5. Провести настройку и наладку станка под руководством учебного мастера.
Контрольные вопросы
1. Изложите понятия подачи и скорости резания при фрезеровании.
2. Назовите основные типы инструментов при фрезеровании и приведите их назначение.
3. Объясните принципы устройства и работы вертикально-фрезерного станка.
4. Перечислите виды работ, выполняемых на фрезерных станках.
5. Укажите приспособления, применяемые для закрепления инструмента и заготовки на фрезерных станках.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Варианты заданий к лабораторной работе № 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Выделение шероховатости поверхностей
деталей машин и обозначение ее на чертежах
Шероховатость поверхности – совокупность шероховатостей поверхности с относительно малыми шагами, рассматриваемых на базовой длине.
Чем меньше шероховатость поверхности, тем меньше трение и износ трущихся поверхностей деталей, тем выше коэффициент полезного действия механизмов и машин, тем выше прочность и коррозионная стойкость деталей машин. Шероховатость поверхностей деталей машин влияет на выбор посадок сопряженных деталей, на герметичность их соединений и внешний вид.
Вместе с тем необходимо иметь в виду, что стоимость обработки деталей растет с повышением точности их изготовления, поэтому в каждом конкретном случае шероховатость поверхностей деталей машин должна быть выбрана в соответствии с назначением этих деталей.
В соответствии с ГОСТ 2789–73 для оценки шероховатости поверхности рекомендуется шесть параметров шероховатости, основными из них являются Rа, Rz.
Параметр Ra есть среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:
где l – базовая длина; y – отклонение профиля.
Параметр Rz есть сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов и пяти наибольших максимумов профиля в пределах базовой длины
,
где Hi max – отклонения пяти наибольших максимумов профиля; Hi min – откло-нения пяти наибольших минимумов профиля.
Нормирование по классам шероховатости по ГОСТ 2789–59 и нормирование шероховатости поверхностей с помощью параметров Ra и Rz по ГОСТ 2789–73 может осуществляться по табл. П.2.1.
Предусматривается различное обозначение шероховатости поверхности. Знак применяется в случаях, когда вид обработки шероховатости поверхности не оговорен. Если при изготовлении детали не допускается удаление поверхностного слоя материала, то в обозначении шероховатости необходимо применять знак . Если необходимо удалить поверхностный слой материала, то для обозначения шероховатости применяют знак .
Значение шероховатости указывают для параметров Ra без символа, например 0,5; для параметра Rz – после символа, например Rz20.
Рис. П.2.1
Таблица П.2.1
Данные значения шероховатости
|
Базовая длина l, мм |
ГОСТ 2789–59 |
ГОСТ 2789–73 |
|
|
Обозначение классов |
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra, мкм |
Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz, мкм |
|
|
8 |
1 |
80–40 |
320–160 |
|
2 |
40–20 |
160–80 |
|
|
3 |
20–10 |
80–40 |
|
|
4 |
10–5 |
40–20 |
|
|
2,5 |
5 |
5–2,5 |
20–10 |
|
6 |
2,5–1,25 |
10–6,3 |
|
|
0,8 |
7 |
1,25–0,63 |
6,3–3,2 |
|
8 |
0,63–0,32 |
3,2–1,6 |
|
|
9 |
0,32–0,16 |
1,6–0,8 |
|
|
0,25 |
10 |
0,16–0,08 |
0,8–0,4 |
|
11 |
0,08–0,04 |
0,4–0,2 |
|
|
12 |
0,04–0,02 |
0,2–0,1 |
|
|
0,08 |
13 |
0,02–0,01 |
0,1–0,05 |
|
14 |
0,01–0,008 |
0,05–0,0025 |
Таблица П.2.2
Шероховатость поверхностей при различных видах обработки деталей резанием
|
Вид обработки |
Значение параметра Ra, мкм |
Квалитеты |
|||
|
экономические |
достижимые |
||||
|
Отрезка |
приводной пилой |
25–50 |
15–17 |
– |
|
|
резцом |
25–100 |
14–17 |
– |
||
|
фрезой |
25–50 |
14–17 |
– |
||
|
Строгание, долбление |
черновое |
12,5–25 |
12–14 |
– |
|
|
чистовое |
3,2–12,5 |
11–13 |
– |
||
|
тонкое |
0,8–1,6 |
8–10 |
7 |
||
|
Фрезерование |
цилиндрическое торцовое скоростное |
черновое |
2,5–50 |
12–14 |
– |
|
чистовое |
3,2–6,3 |
10; 11 |
– |
||
|
тонкое |
1,6 |
8; 9 |
6; 7 |
||
|
черновое |
6,3–12,5 |
12–14 |
– |
||
|
чистовое |
3,2–6,3 |
11 |
10 |
||
|
тонкое |
0,8–1,6 |
8; 9 |
6; 7 |
||
|
черновое |
3,2 |
12–14 |
11 |
||
|
чистовое |
0,8–1,6 |
11–13 |
8; 9 |
||
|
Обтачивание |
продольной подачей |
обдирочное |
25–10 |
15–17 |
– |
|
получистовое |
6,3–12,5 |
12–14 |
– |
||
|
чистовое |
1,6–3,2 |
7–9 |
8 |
||
|
тонкое |
0,4–0,8 |
6 |
5 |
||
|
поперечной подачей |
обдирочное |
25–100 |
16; 17 |
– |
|
|
получистовое |
6,3–12,5 |
14; 15 |
– |
||
|
чистовое |
3,2 |
11–13 |
8; 9 |
||
|
тонкое |
0,8–1,6 |
8–11 |
7 |
||
|
Рассверливание |
черновое |
50–100 |
15–17 |
– |
|
|
получистовое |
12,5–25 |
12–14 |
– |
||
|
чистовое |
1,6–3,2 |
8; 9 |
7 |
||
|
тонкое |
0,4–0,8 |
7 |
6 |
||
|
Сверление |
до 15 мм |
6,3–12,5 |
12–14 |
10; 11 |
|
|
свыше 15 мм |
12,5–25 |
12–14 |
10; 11 |
||
|
Рассверливание |
12,5–25 |
12–14 |
10; 11 |
||
|
Зенкование |
плоское |
6,3–12,5 |
– |
– |
|
|
угловое |
3,2–6,3 |
– |
– |
||
|
Развертывание |
получистовое |
6,2–12,5 |
9; 10 |
8 |
|
|
чистовое |
1,6–3,2 |
7; 8 |
– |
||
|
тонкое |
0,4–0,8 |
7 |
6 |
Знак , взятый в скобки ( ), означает, что все остальные поверхности детали, кроме обозначенных на чертеже знаками шероховатости, имеют шероховатость, указанную перед скобкой.
Если шероховатость поверхности деталей на различных участках должна быть различной, то между этими участками проводится граница сплошной тонкой линией с нанесением соответствующего размера и указанием знака шероховатости.
В табл. П.2.2 приводится шероховатость поверхностей при различных видах обработки деталей резанием.
Библиографический список
1. Аксенов, П. И. Технология литейного производства / П. И. Аксенов. М.: Машгиз, 1957. 664 с.
2. Емельянова, А. П. Технология литейной формы / А. П. Емельянова. М.: Машиностроение, 1986. 222 с.
3. Кузьмин, Б. А. Технология металлов и конструкционные материалы / Б. А. Кузьмин. М.: Машиностроение, 1989. 263 с.
4. Дальский, А. М. Технология конструкционных материалов / А. М. Даль-ский. М.: Машиностроение, 1977.
5. Титов, Н. Д. Технология литейного производства / Н. Д. Титов. М.: Машиностроение, 1985.
6. Бухаркин, Л. Н. Методические указания и контрольные задания для студентов машиностроительных специальностей заочных высших учебных заведений / Л. Н. Бухаркин. М., 1984.
7. Технология конструкционных материалов: метод. указания / сост. Н. В. Пушнина. Красноярск, 1996.
8. Прейс, Т. А. Технология конструкционных материалов / Т. А. Прейс. М.: Высш. шк., 1991.
9. Хвалов, А. Н. Неравномерность при деформации и усилие при прессовании: метод. указания / А. Н. Хвалов. Красноярск, 1986.
10. Казаков, П. Ф. Технология металлов и других конструкционных материалов / П. Ф. Казаков. М.: Металлургия, 1976.
11. Семенов, Е. И. Ковка и штамповка: справочник / Е. И. Семенов. М.: Машиностроение, 1985.
12. Кузьминцев, В. Н. Ковка на молотах и прессах / В. Н. Кузьминцев. М.: Высш. шк., 1979.
13. Соколов, Л. Н. Теория и технология ковки / Л. Н. Соколов. Киев. Высш. шк., 1989.
14. Кордюков, В. П. Свободная ковка на молотах / В. П. Кордюков. М.: Машиностроение, 1974.
15. Брюханов, А. Н. Ковка и объемная штамповка / А. Н. Брюханов. М.: Машиностроение, 1975.
16. Юсипов, З. И. Ручная ковка / З. И. Юсипов. М.: Высш. шк., 1984.
17. Арзамасов, Б. Н. Конструкционные материалы: Справочник / Б. Н. Арзамасов. М.: Машиностроение, 1990.
18. Охрименко, Я. М. Теория процессов ковки / Я. М. Охрименко. М.: Высш. шк., 1977.
19. Никифоров, В. М. Технология металлов и конструкционные материалы / В. М. Никифоров. М.: Высш. шк., 1980.
20. Фоминых, В. П. Ручная дуговая сварка / В. П. Фоминых. М.: Высш. шк., 1986.
21. Думов, С. И. Технология электрической сварки плавлением / С. И. Думов. М.: Машиностроение, 1978.
22. Стеклов, О. И. Основы сварочного производства / О. И. Стеклов. М.: Высш. шк., 1986.
23. Геворкян, В. Г. Основы сварочного дела / В. Г. Геворкян. М.: Высш. шк., 1979.
24. Торхов, Н. А. Производство металлических электродов / Н. А. Торхов. М.: Высш. шк., 1986.
25. Китаев, А. М. Справочная книга сварщика / А. М. Китаев. М.: Машиностроение, 1985.
26. Полухин, П. И. Технология металлов и сварка / П. И. Полухин. М.: Высш. шк., 1977.
27. ГОСТ 9466–75. Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация, размеры и общие технические требования.
28. ГОСТ 9467–75. Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы.
29. ГОСТ 10052–75. Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы.
30. ГОСТ 10051–75. Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев. Типы.
31. ГОСТ 3.1125–88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.
32. ГОСТ 3212–92. Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров.
33. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
34. Ручная электродуговая сварка: метод. указания / сост. Г. С. Примачев. Красноярск, 1988.
35. Малов, М. Н. Справочник металлиста / М. Н. Малов. М.: Машиностроение, 1977.
36. Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология металлов / Г. П. Фетисов. М.: Высш. шк., 2000. 638 с.
37. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение / Б. Н. Арзамасов. М.: МГТУ им. Баумана, 2002. 648 с.
38. Биронт, В. С. Материаловедение. Железоуглеродистые сплавы: Практикум / В. С. Биронт, А. А. Ковалева, Т. А. Орелкина, Л. С. Цурган. Красноярск, 2002. 128 с.
39. Черепахин, А. А. Технология обработки материалов: учебник / А. А. Черепахин. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 272 с.
40. Технология конструкционных материалов и материаловедение: метод. указания и контрольные задания для студентов-заочников машиностроительных специальностей / ред. Л. Н. Бухаркин. 4-е изд. М.: Высш. шк., 1988. 72 с.
41. Челноков, Н. М. Технология горячей обработки материалов: учебник / Н. М. Челноков, Л. К. Власьевнина, Н. А. Адамович. М.: Высш. шк., 1981. 296 с.
Оглавление
Введение 5
Лабораторная работа № 1. Технология получения отливок в разовых
песчанно-глинистых формах 6
Лабораторная работа № 2. Проектирование технологического про-
цесса изготовления отливки 13
Лабораторная работа № 3. Неравномерность деформации при пресс-
совании 27
Лабораторная работа № 4. Ковка металлов 31
Лабораторная работа № 5. Контактная сварка 51
Лабораторная работа № 6. Ручная электродуговая сварка 60
Лабораторная работа № 7. Обработка заготовок на токарно-винто-
резных станках 76
Лабораторная работа № 8. Обработка заготовок на вертикально-
сверлильном станке 85
Лабораторная работа № 9. Обработка заготовок на вертикально-
фрезерном станке 93
Приложение 1 104
Приложение 2 149
Библиографический список 153
PAGE 3
4
3
2
1
а б в
Рис. 2.3. Проектирование технологического процесса изготовления отливки:
а – чертеж детали, б – чертеж отливки, в – чертеж элементов литейной формы