Автор: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2012 в 02:28, дипломная работа
Актуальность выбранной темы. Инновация в научно-техническом прогрессе, признана во всем мире в качестве важнейшего фактора экономического развития, все чаще и в западной, и в отечественной литературе связывается с понятием инновационного процесса. Это, как справедливо отметил американский экономист Джеймс Брайт, единственный в своем роде процесс, объединяющий науку, технику, экономику, предпринимательство и управление.
Однако с увеличением времени нагрева увеличивается окисление поверхности металла, та как при высоких температурах металл активнее химически взаимодействует с кислородом воздуха. В результате на поверхности, например, стальной заготовки образуется окалина – слой, состоящий из оксидов железа: Кроме потерь металла с окалиной, последняя, вдавливаясь в поверхность заготовки при деформировании, вызывает необходимость увеличения припусков на механическую обработку. Окалина увеличивает износ деформирующего инструмента, так как ее твердость значительно больше твердости горячего металла.
При высоких температурах на поверхности стальной заготовки интенсивно окисляется не только железо, но и углерод: происходит так называемое обезуглероживание. Толщина обезуглероженного слоя в отдельных случаях достигает 1,5-2 мм.
Для уменьшения
окисления заготовки нагревают
в нейтральной или
Материал из которого изготовлена деталь № 40 – Сталь 25
Назначение – оси валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики, болты, фланцы, тройники, крепежные детали, другие неответственные детали; после ХТО – винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляют требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.
2 Нагревательное устройство
Одним из наиболее распространенных нагревательных устройств является камерная печь.
В камерной печи заготовки 2 укладывают на под 1 печи через окно 4 и после прогрева до заданной температуры извлекают через то же окно. Рабочее пространство печи нагревают сжиганием газа с помощью горелок 3, служащих для смешения газа с воздухом и подачи смеси в печь. Продукты сгорания отводят через дымоход 5 в рекуператор – теплообменник, в котором поступающий к горелкам воздух нагревается теплотой горячих уходящих газов. Подогрев воздуха до температуры 350-500°С позволяет экономить до 25 % топлива. Камерные печи периодического действия применяют на производств, где часто меняется типоразмер нагреваемых заготовок. Для нагрева очень крупных заготовок используют камерные печи с выдвижным подом. Наиболее распространены камерные печи с неподвижным подом, применяемые в кузнечных цехах. Рабочее пространство этих печей выполняют в форме параллелепипеда длиной 0,6-2 м, шириной 0,6-1,5 м и высотой до 1 м. производительности печей – 70-600 кг/ч, расход тепла – 5000-7000 кДж/кг.
.
Примечание—[предложено автором]
Рисунок 1.5—Камерная нагревательная печь
3 Оборудование для горячей объемной штамповки
Для горячей объемной штамповки применяют молоты, кривошипные горячештамповочные прессы, горизонтально-ковочные машины, гидравлические прессы, винтовые прессы и машины для специализированных процессов штамповки.
Кривошипный горячештамповочный пресс
Кинематическая схема приведена на рисунке.
Примечание—[предложено автором]
Рисунок 1.6—Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса
Электродвигатель 4 передает движение клиновыми ремнями на шкив 3, сидящий на приемном (промежуточном) валу 5, на другом конце которого закреплено малое зубчатое колесо 6. это колесо находится в зацеплении с большим зубчатым колесом 7, свободно вращающимся на кривошипном валу 9. С помощью пневматической фрикционной дисковой муфты 8 зубчатое колесо 7 может быть сцеплено с кривошипным валом 9; тогда последний придет во вращение. Посредством шатуна 10 вращение кривошипного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение ползуна 1.
Для остановки вращения кривошипного вала после выключения муфты служит тормоз 2. Стол пресса 11, установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином 12 и тем самым в незначительных пределах регулировать высоту штампового пространства. Для облегчения удаления поковки из штампа прессы имеют выталкиватели в столе и ползуне. Выталкиватели срабатывают при ходе ползуна вверх.
Кривошипные прессы имеют постоянный ход, равный удвоенному радиусу кривошипа. Поэтому в каждом ручье штампуют за один ход пресса, и производительность штамповки на прессах выше, чем на молотах. Наличие постоянного хода приводит к большей точности поковок по высоте, а высокая жесткость конструкции пресса, отсутствие ударов и сотрясений делают возможным применение направляющих колонок у штампов, что практически исключает сдвиг. Штамповочные уклоны у поковок также меньше, так как на прессах предусмотрены выталкиватели. При штамповке на кривошипных прессах имеются большие возможности для механизации и автоматизации процесса, чем при штамповке на молотах.
Наряду с перечисленными преимуществами штамповка на кривошипных прессах имеет и недостатки. Ввиду жесткого хода ползуна на прессах при многоручьевой штамповке нельзя применять такие ручьи, как протяжной, подкатной и отрезной.
Заготовка перед штамповкой на прессе должна быть полностью очищена от окалины, так как деформация происходит за один ход пресса; при наличии окалины она заштамповывается в поверхность поковки. Стоимость кривошипного горячештамповочного пресса в 3-4 раза выше стоимости эквивалентного по мощности молота.
На кривошипных прессах возможна штамповка всех видов поковок, штампуемых на молотах. Однако при штамповке поковок с удлиненной осью и большой разностью площадей поперечных сечений по длине требуется применение предварительно профилированных заготовок.
Ввиду худшего заполнения полостей при штамповке сложных поковок на прессах применяют большее число ручьев, чем в молотовых штампах. Штампы на прессах не должны смыкаться на величину, равную толщине заусенца, поэтому полость для него делается открытой, в отличии от молотовых штампов.
Благодаря наличию выталкивателей на прессах удобно штамповать в закрытых штампах выдавливанием и пришивкой. Кривошипные горячештамповочные прессы строят усилием 6,3-100 Мн; такие прессы успешно заменяют штамповочные молоты с массой падающих частей 0,63-10 т.
4 Отделочные операции горячей объемной штамповки
1. Обрезка заусенца и пробивка пленок
Все поковки, штампуемые в открытых штампах, имеют заусенец в плоскости разъема, а в поковках с внутренними отверстиями остаются пленки между наметками (исключая поковки, штампуемые на горизонтально-ковочных машинах).
Обрезку заусенца и пробивку пленок выполняют с помощью штампов, устанавливаемых на кривошипных прессах, по принципу действия аналогичных кривошипным штамповочным прессам.
При обрезке заусенца (рисунок а) поковку 3 укладывают в матрицу 4 так, что она своим заусенцем ложится на режущие кромки матрицы. При нажатии пуансоном 1 на поковку 3 режущие кромки матрицы срезают заусенец по всему периметру поковки, которая после этого проваливается вниз. Заусенец остается на матрице, а чтобы он не застревал на пуансоне, применяют съемник 2.
При пробивке пленки (рисунок б) поковку 3 укладывают в матрицу 4 и с помощью пуансона 1 пробивают; отход проваливается через отверстие матрицы в тару, установленную под столом пресса.
Существуют штампы совмещенного действия, в которых обрезают заусенец и пробивают пленки за один ход пресса.
Обрезку и пробивку поковок можно выполнять в холодном и горячем состояниях: для мелких поковок из низкоуглеродистой и низколегированной сталей – в холодном состоянии. В остальных случаях обрезают заусенец и пробивают пленку сразу же после штамповки на обрезном прессе, установленном непосредственно около штамповочной машины.
Примечание—[предложено автором]
Рисунок 1.7— Схемы обрезки заусенца (а) и пробивки пленки (б)
2. Правка штампованных поковок
Правку штампованных поковок выполняют для устранения искривлений осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезки заусенца, а также после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии, либо на обрезном прессе (обрезной штамп совмещается с правочным), либо на отдельной машине (установленной рядом со штамповочным оборудованием).
Мелкие поковки можно править в холодном состоянии после термической обработки.
3. Очистка поковок от окалины
Очистка поковок от окалины облегчает условия работы режущего инструмента при последующей обработке резанием, а также контроль поверхности поковок. Очистку осуществляют в барабанах, дробью, травлением.
В барабанах
поковки очищают следующим
Дробеструйная
очистка заключается в том, что
металлическая дробь размером 1-3
мм с большой скоростью ударяет
о поверхность поковки и
Травлением в водных растворах кислот, нагретых до 40-60ºС, очищают крупногабаритные поковки сложных конфигураций.
4. Калибровка поковок
Калибровка поковок повышает точность размеров всей поковки или отдельных ее участков. Таким образом, последующая механическая обработка устраняется полностью или ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объемную калибровку.
Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки, ограниченных горизонтальными плоскостями (рисунок 6). При плоскостной калибровке поковку правят в холодном состоянии на кривошипно-коленных прессах (рисунок а). Механизм кривошипно-коленного пресса обеспечивает получение больших усилий на ползуне 2 при сравнительно малом крутящем моменте на валу 1.
Поскольку калибруют с небольшой степенью деформации (менее 5-10%), необходимо заранее при штамповке предусматривать припуск на калибровку. Причем с увеличением припуска точность размеров после калибровки уменьшается, а качество поверхности улучшается. Обычная точность после калибровки составляет , а допуск при калибровке с повышенной точностью в 2 раза меньше.
Примечание—[предложено автором]
Рисунок 1.8—Кинематическая схема кривошипно-коленного пресса (а) и схемы плоскостной (б) и объемной (в) калибровок
Объемной калибровкой (рисунок в) повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки.
5 Контроль качества
Контроль качества необходим не только для готовых поковок, но и для условий их изготовления на всех этапах, начиная от получения исходных заготовок.
При контроле готовых поковок их осматривают, выборочно измеряют геометрические размеры, твердость. Несколько поковок из партии иногда подвергают металлографическому анализу и механическим испытаниям. Внутренние дефекты в поковках определяют ультразвуковым методом контроля и рентгеновским просвечиванием.
1.4 Обработка металлов резанием
Обработка металлов резанием – технологические процессы обработки металлов путем снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные виды обработки металлов резанием: точение, строгание, сверление, развертывание, протягивание, фрезерование и зубофрезерование, шлифование, хонингование и др.. Закономерности обработки металлов резанием рассматриваются как результат взаимодействия системы станок – приспособление – инструмент – деталь. Любой вид обработки металлов резанием характеризуется режимом резания, представляющим собой совокупность следующих основных элементов: скорость резания u, глубина резания t и подача s. Скорость резания – скорость инструмента или заготовки в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача – скорость в направлении движении подачи. Например, при точении скоростью резания называется скорость перемещения обрабатываемой заготовки относительно режущей кромки резца (окружная скорость) в м/мин, подачей – перемещение режущей кромки резца за один оборот заготовки в мм/об. Глубина резания – толщина (в мм) снимаемого слоя металла за один проход (расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали).
В зависимости от условий резания стружка, снимаемая режущим инструментом (резцом, сверлом, протяжкой, фрезой и др.) в процессе обработки металлов резанием, может быть элементной, скалывания, сливной, надлома. Характер стружкообразования и деформации металла рассматривается обычно для конкретных случаев, в зависимости от условий резания; от химического состава и физико-механических свойств обрабатываемого металла, режима резания, геометрии режущей части инструмента, ориентации его режущей части инструмента, ориентации его режущих кромок относительно вектора скорости резания, смазывающе-охлаждающей жидкости и др.. Деформация металла в разных зонах стружкообразования различна, причем она охватывает также и поверхностный слой обработанной детали, в результате чего он приобретает наклеп и возникают внутренние (остаточные) напряжения, что оказывает влияние на качество деталей в целом.
В результате превращения механической энергии, расходуемой при обработке металлов резанием, в тепловую возникают тепловые источники (в зонах деформации срезаемого слоя, а также в зонах трения контактов инструмент – стружка и инструмент – деталь), влияющие на стойкость режущего инструмента (время работы между переточками до установленного критерия затупления) и качество поверхностного слоя обработанной детали. Тепловые явления при обработке металлов резанием вызывают изменение структуры и физико-механических свойств, как срезаемого слоя металла, так и поверхностного слоя детали, а также структуры и твердости поверхностных слоев режущего инструмента. Скорость резания свойства обрабатываемого металла существенно влияют на температуру резания в зоне контакта стружки с передней поверхностью резца. Тепловые и температурные факторы процессов обработки металлов резанием выявляются следующими экспериментальными методами: калориметрическим, при помощи термопар по изменению микроструктуры, при помощи термокрасок, оптическим, радиационным и др. Трение стружки и обрабатываемой детали о поверхности режущего инструмента, тепловые и электрические явления при обработке металлов резанием вызывают его изнашивание. Различают следующие виды износа: адгезионный, абразивно-механический, электродиффузионный. Характер изнашивания металлорежущего инструмента является одним из основных факторов, предопределяющих выбор оптимальной геометрии его режущей части.