Методы получения заготовок
Работа добавлена: 2016-07-25





Лекция № 3 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ заготовок

Заготовки изготовляются различными методами: отливкой, ковкой, штамповкой, изготовлением из проката и др.

Разные методы получения заготовок могут обеспечивать одинаковую точность, но экономичность этих методов может быть различной.

В условиях крупносерийного и массового производства первичная заготовка по форме и размерам должна максимально приближаться к форме и размерам готовой детали. В этом случае припуски на обработку и число операций механической обработки будут минимальными, акоэффициент использования металла высоким (до ).

Этот коэффициент определяется из соотношения

где - масса готовой детали;

       - масса заготовки.

Литье

Заготовки при литье можно получать вразовые формы (литье в земляные формы и оболочковые формы, по вплавляемым моделям) и впостоянные формы (литье под давлением, в кокиль, центробежное литье).

Отливки заготовок в земляные формы (рис.) выполняют из чугуна (серого и ковкого), стали и цветных сплавов. Способ имеет низкую точность и большие припуски на обработку, но является дешевым.

Точность заготовки – 15-17 квалитета.

Литье в кокиль (рис.) применяют для изготовления заготовок из цветных сплавов и реже из чугуна или стали (поршни и головки блоков двигателей, картеры сцепления и др.), т.к. более высокая температура плавления черных металлов вызывает интенсивное изнашивание дорогостоящего кокиля.

Кокиль представляет собой металлическую разъемную форму со стержнями, образующими внутренние полости заготовки. Раскрывается и закрывается кокиль с помощью пневмопривода. Перед заполнением металлом кокиль подогревают до , а на рабочие поверхности наносят огнеупорную краску, которая является разделительным слоем.

Способ эффективен за счет уменьшения припусков на механическую обработку.

Точность заготовки – 12-14 квалитета.

Литье под давлением (рис.) применяют для получения заготовок из цветных сплавов (магниевых, алюминиевых, цинковых, свинцовистых и медных), имеющих температуру плавления ниже, чем у черных металлов, что удлиняет срок службы дорогостоящих пресс-форм.

Заготовки, отлитые в пресс-формы, имеют незначительные припуски на механическую обработку, большинство поверхностей у них не нуждается в такой обработке. Этот способ литья позволяет получать в заготовках отверстия и щели малых сечений ( и менее). Этим способом возможно также образование резьбовых поверхностей.

Точность заготовки – 11-12 квалитета.

Центробежное литье производят в металлической вращающейся форме с нанесением на ее поверхность формовочных материалов.

Центробежное литье применяют для изготовления заготовок тел вращения: гильз, колец, шестерен и др. Этим способом можно получать двухслойные заготовки: чугун-бронза, сталь-чугун.

Точность заготовки – 13-15 квалитета.

Литье в оболочковые формы (рис.) применяют для изготовления заготовок из черных металлов и цветных сплавов.

Изготовление оболочковой формы основано на свойствах термореактивных смол, которые при подогреве до температуры  переходят из твердого в жидкое состояние, а при дальнейшем подогреве до температуры  - в необратимое твердое состояние.

Материалом для формы служит речной песок с добавкой  термореактивной (фенолоформальдегидной) смолы. На металлическую полумодель, подогретую до , наносят песчано-смоляную смесь, которая под действием тепла образует на поверхности полумодели размягченную тестообразную оболочку. Образовавшуюся оболочку вместе с моделью передают в зону с температурой , где она затвердевает; после этого ее снимают с металлической полумодели. Таким же способом изготовляют и другую часть формы. Затем обе части собирают и заполняют жидким металлом.

Этот способ позволяет снизить объем механической обработки на  по сравнению с земляным, но стоимость его в 2 раза выше.

Точность заготовки – 13 квалитета.

Литье по выплавляемым моделям (рис.) применяют для изготовления точных сложных заготовок из высоколегированной стали и труднообрабатываемых сплавов (лопаток турбин, зубчатых колес, лопастных колес насосов и т.п.).

Большинство поверхностей таких заготовок не требует механической обработки, а часть поверхностей подвергается только чистовой обработке.

Модель изготовляют из легкоплавкого материала (воска, стеарин-парафина) запрессовывая его в расплавленном состоянии в пресс-форму, изготовленную по чертежам требуемой детали. После затвердевания модель извлекают из пресс-формы, окунают в жидкую огнеупорную массу и обсыпают кварцевым песком. На поверхности модели образуется слой из жидкой огнеупорной массы и прилипшего песка, этот слой просушивают. Эти операции повторяют до получения требуемой толщины стенки огнеупорной формы, после чего из нее с помощью подогретого воздуха или подогретой воды выплавляют легкоплавкую модель. Полученную форму, представляющую собой сосуд с горлышком, подвергают обжигу при температуре , в процессе которого стенки формы твердеют, и заформовывают в опоке (чтобы не разрушилась). После этого горячую форму заполняют жидким металлом.

Этот способ сложен и дорог.

Точность заготовки – 12 квалитета.

Методы пластического деформирования металла

Свободной ковкой изготовляют заготовки на молотах (ударами) и прессах (медленным сдавливанием) без применения штампов, с подогревом заготовок до температуры . Заготовки делают из пластичных металлов и сплавов. Точность способа низкая, большие припуски для обработки резанием.

Этот способ грубый, но универсальный и дешевый.

Точность заготовки – 17 квалитета и ниже.

Заготовка, выполненная свободной ковкой, может быть улучшена по форме и размерам путемобжатия ее на подкладном штампе. Ковка с подкладными штампами используется как дополнительная операция, повышающая точность свободной ковки.

Данным способом можно получить сложные заготовки с большим перераспределением объемов металла (из штангового металла получают заготовку коленчатого вала, а из прутка или полосы - заготовку шатуна).

Точность заготовки – 14 - 17 квалитета.

Штамповка в кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) и молотах осуществляется в специальных штампах.

Штамповка в открытых штампах (рис. а) на прессах более производительна, чем на молотах, поскольку на прессе заготовка штампуется за один ход пресса, а на молоте - за несколько ударов.

Точность заготовки – 13 - 14 квалитета.

Штамповкой в закрытых штампах (рис. б) изготовляют заготовки, имеющие форму тел вращения.

Безоблойная штамповка снижает расход металла и повышает точность заготовки по сравнению со штамповкой в открытых штампах, но требует более мощного прессового оборудования и точного расчета объема металла, потребного для изготовления заготовки.

Точность заготовки – 9 - 11 квалитета.

Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) изготавливаются тела вращения (стержни, кольца, шестерни, втулки). Исходным материалом для таких заготовок служит прокат круглого сечения или трубы (рис).

Штампы делятся на три части с двумя перпендикулярными плоскостями разъема . После подачи материала подвижная часть 1 матрицы смыкается с ее неподвижной частью 2, а пуансон 3 начинает совершать ударные движения в горизонтальной плоскости по выступающей части заготовки до заполнения матрицы металлом по всему контуру.

Точность заготовки – 13 - 14 квалитета.

Штамповка холодным выдавливанием представляет собой пластическое деформирование, при котором металл течет в отверстие матрицы или в зазор между пуансоном и матрицей (рис.), чем обеспечивается получение тонкостенных заготовок из алюминия, дуралюмина, меди, латуни, цинка, мягкой стали марок 08, 10, 15, 20, 25.

Выдавливанием изготовляют колпачки, трубки, втулки, колпачковые гайки, поршневые пальцы с толщиной стенок .

Холодным выдавливанием обеспечиваются незначительные припуски и только для операций отделочной обработки. Коэффициент использования металла составляет 0,90-0,98.

Существуют три разновидности холодного выдавливания.

Припрямом выдавливании (рис. а) металл заготовки 3 течет через отверстие матрицы 2 в направлении движения пуансона 1.

Приобратном выдавливании (рис. б) металл под давлением пуансона 1 течет в направлении, обратном движению последнего, заполняя пространство между пуансоном и матрицей 2.

Комбинированное выдавливание (рис.) осуществляется двумя пуансонами 1 и 4, один из которых неподвижный.

Точность заготовки – 9 - 11 квалитета.

Вальцовка на ковочных вальцах (рис.) применяется для обжатия заготовок, изготовляемых из прутка или полосы (шатуны, фасонные тонкие стержни, гаечные ключи, рычаги и др.).

Ковочные вальцы имеют два валика, на которых закрепляются половины секторного штампа (рис.); валики вращаются синхронно и при замыкании образуют профиль заготовки.

Точность заготовки – 14 - 15 квалитета.

Поперечно-винтовая прокатка (рис.) применяется для изготовления заготовок с поверхностями тел вращения, таких, как ступенчатые валики, полуоси автомобилей, валы электродвигателей и др.

Заготовка 1 обжимается валками 2, вращение и радиальное перемещение которых придают заготовке требуемую форму и размеры. Радиальное перемещение валков осуществляется с помощью гидроприводов 3, движениями которых управляет щуп 4, скользящий по копиру 5. Осевое перемещение заготовки осуществляется механической рукой 6 и гидроприводом 7. Прокатка производится с предварительным подогревом исходного прутка высокочастотным индуктором, помещенным перед обрабатывающими валками.

Точность заготовки – 14 - 15 квалитета.

Холодная высадка на автоматах применяется для изготовления деталей крепежа: болтов, гаек, шпилек, шурупов, заклепок. Кроме того, холодной высадкой изготовляют детали стержневого типа с утолщениями, выемками и полые детали с гладкими и ступенчатыми отверстиями (колпачковые гайки, колесные шпильки, шаровые пальцы и др.). Материал для холодной высадки - сталь конструкционная малоуглеродистая, малолегированная, автоматная (08кп, 20кп, 20, 30, 45, 20Х и др.).

Точность заготовки – 10 - 12 квалитета.

Холодная штамповка из листа включает следующие виды обработки: резку, гибку, вытяжку, комбинированную штамповку и др.

Исходный материал - сталь, медь, алюминиевые и магниевые сплавы, титан и др., неметаллические: кожа, картон, текстолит, гетинакс, резина и др..

Вырубкой по замкнутому контуру изготовляют плоские детали типа шайб, крышек, прокладок.

Вытяжкой изготовляют пространственные детали облицовки автомобиля или трактора, колпаки, диски колес, бензобаки, масляные картеры.

Точность штамповки обеспечивается до 9-го квалитета.

Преимущества способа: малая масса детали, возможность изготовления деталей без применения обработки резанием, экономия металла.

Штамповка взрывом производится в воде в бассейнах. Над формой закрепляется лист металла, а над ним подвешивается взрывчатое вещество. При взрыве вода равномерно распределяет взрывную волну, которая точно вдавливает лист металла в форму.

Прокатка

Слитку после литья (большая литая болванка) необходимо придать различные первоначальные формы (либо длинного бруса с поперечным сечением в виде квадрата, круга, балки, либо стального листа, прутка или проволоки и т.д.). Для этого его раскатывают на прокатных станах стальными валками (рис.), вращающимися навстречу друг другу. Между валками имеется определенное пространство - зазор, в который они втягивают металл, обжимают его, заставляют уменьшаться по высоте и вытягиваться в длину.

Слиток обычно проходит через несколько прокатных станов.

Первый из них - блуминг или слябинг. Это мощные прокатные станы. Их назначение - обжать слиток, превратить его в длинный брус или пластину.

Перед обжимом слитки прогревают при  и затем подают их к блумингу или слябингу.

У блуминга два огромных валка. Верхний может подниматься и опускаться, уменьшая или увеличивая просвет между собой и нижним валком.

Раскаленный слиток, пройдя через валки, попадает на рольганг (транспортер из вращающихся роликов). Оператор непрерывно меняет направление вращения валков блуминга и роликов рольганга. Поэтому слиток движется через валки то вперед, то назад, и каждый раз оператор все больше уменьшает зазор между валками, все сильнее обжимая слиток. Через каждые  проходов слиток переворачивают на , чтобы обработать его со всех сторон. Так получается длинный брус, который режут потом на куски - блумы.

Так же происходит прокатка и на слябинге, с той лишь разницей, что у слябинга 4 валка - 2 горизонтальных и 2 вертикальных, которые обрабатывают слиток сразу со всех сторон. Затем полученную длинную пластину режут на плоские заготовки - слябы.

Готовые блумы и слябы идут в другие прокатные цехи, где на специальных прокатных станах из них делают, профили, или профильный металл, т.е. заготовки определенной толщины, формы, профиля и т.д.

Листовые станы, прокатывающие слябы в лист, имеют гладкие валки.

В каждом валке прокатного стана сложного профиля вырезается как бы половина профиля будущего изделия. Когда валки сближаются друг с другом, то получается, ручей, или калибр. Таких калибров несколько: первый имеет форму, только отдаленно похожую на форму изделия, последующие все больше приближаются к ней, и, наконец, последний калибр в точности соответствует тем размерам и форме изделия, какие надо получить.

Применяются две принципиально различныетехнологии производства труб. При первом способе заготовку нагревают до , а затем в ней проделывают отверстие (прошивают) - получается короткая труба с толстыми стенками. Потом ее раскатывают в длинную бесшовную трубу.

При втором способе стальной лист или ленту сворачивают в трубу и сваривают по прямой линии или по спирали.

Заготовки из стального прутка применяют для изготовления гладких и ступенчатых валов с незначительным перепадом в размерах диаметров ступеней, для деталей крепежа.

Заготовки для деталей типа колец и втулок получают из стальных бесшовных труб.

Изготовление заготовок из стального проката сокращает расход металла и объем механической обработки.

Порошковая металлургия

Это метод изготовления деталей из металлических порошков.

Эта технология заимствована из старинного производства керамики, которую тоже делают из порошков, только там сырье - глина, песок, керамический бой. Из-за общности процессов детали из порошков называютметаллокерамическими.

Куски металла, обрезки, стружку дробят в шаровой мельнице или в аппарате, где сильные воздушные вихри заставляют кусочки металла сталкиваться и перетираться, образуя порошок.

Порошок засыпают в стальную пресс-форму и прессуют холодным способом под давлением . При этом частички металла плотно сцепляются друг с другом, и из формы вынимают почти готовую деталь.

Следующий этап - спекание при температуре ниже точки плавления основного компонента. Частицы металла соединяются между собой, образуя плотную однородную массу. Деталь готова.

Преимущество метода - возможность изготовления заготовок, получение которых другими методами исключается: из тугоплавких металлов и сплавов; из компонентов, имеющих значительную разницу в температуре плавления (железо-свинец, вольфрам-медь и др.); из сочетаний металлов и неметаллов (медь - графит, железо - пластмасса, металл - алмаз и др.).

Заготовки, изготовленные этим методом, часто не требуют дальнейшей механической обработки.

Точность заготовки – 12 - 13 квалитета

Многие металлокерамические изделия пористы и благодаря этому хорошо держат смазку, поэтому из них делают трущиеся детали машин. На заводе их пропитывают маслом, которое постепенно выдавливается и смазывает трущиеся поверхности.

Иногда в порошок добавляют графит. Это еще больше увеличивает пористость. Графит и сам хорошая смазка. Поэтому в некоторые трущиеся части, содержащие графит, масло вводить не обязательно.

В последнее время металлические порошки начали смешивать с порошками из пластмассы, стекла и различных минералов. Этот метод -металломинералокерамика - позволяет получать детали, сочетающие высокую стойкость минералов к нагреву и механическую прочность металлов. Это самые тугоплавкие конструкционные материалы.

Заготовки, изготовленные отливкой, ковкой, горячей штамповкой и другими тепловыми методами, подвергают термообработке (отжигу, нормализации) для снятия остаточных напряжений, а также очищают от окалины, пригоревшей формовочной земли, коррозии и др.

Получение заготовок из пластмасс

Пластмассы представляют собой неметаллические материалы, созданные на основе природных или синтетических полимеров.

Все полимеры подразделяют на две группы: реактопласты (термореактивные) и термопласты (термопластические).

Реактопласты (пенопласт, фторопласт, текстолит, гетинакс, стеклопласт и др.) при нормальной температуре могут быть в жидком или твердом состоянии. При нагреве до определенной температуры переходят в вязкотекучее состояние. При дальнейшем нагреве затвердевают и не меняют состояния независимо от температуры. Этот процесс необратимый.

Термопласты (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др.) при нормальной температуре находятся в твердом состоянии. При нагреве размягчаются. После охлаждения они снова затвердевают. При повторном нагреве термопласты сохраняют пластические свойства, т.е. пригодны для дальнейшего использования.

В автотракторостроении применяют прессование и литье под давлением.

Для термореактивных и термопластичных пластмасс прессование производится с помощью пара под давлением  при температуре  или на прессах с подогревом ТВЧ.

Термореактивные пластмассы при прессовании требуют определенного давления и одновременного нагрева до состояния текучести, что обеспечивает получение нужной формы заготовки (детали).

Термопластичные пластмассы требуют не только нагрева под давлением, но и охлаждения под давлением.




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ

2. Методы получения информации. Свойства информации

3. Проектирование и производство заготовок

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧАЕМЫХ ЛИТЕМ В КОКИЛЬ

5. Формы получения образования

6. БИНАРНЫЙ ЛЁД. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИНАРНОГО ЛЬДА

7. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕРМЫ НА ИСКУССТВЕННУЮ ВАГИНУ

8. Особенности получения государственной социальной защиты отдельными категориями граждан

9. Предмет и задачи фармакологии, её связь с другими дисциплинами. Источники получения лекарственных веществ. Понятие о лекарственном веществе, лекарственном средстве, лекарственном препарате, синонимах и аналогах лекарственных препаратов

10. Дополнительные лабораторные и инструментальные методы исследования желудочно-кишечного тракта. Лабораторные и инструментальные методы исследования при заболеваниях печени