6. Расчет продолжительности ковки

Продолжительность нагрева заготовок зависит от химического состава стали, размера заготовки и скорости нагрева. Ориентировочно продолжительность нагрева можно определить по следующей формуле:

T = a*k*d*√d (3)

где

Т — продолжительность нагрева, ч;

а — коэффициент, учитывающий расположение заготовок на поду печи;

k — коэффициент, зависящий от химического состава стали (для углеродистой стали k = 10, для легированной к = 20);

d – диаметр нагреваемой заготовки, м;

Т = 2*10*0,01*0,1 = 0,02 ч (продолжительность нагрева одной заготовки);

Общая продолжительность нагрева всех заготовок: 0,02*16 = 0,32 ч

Для определения степени деформации поковки, обеспечивающей получение высоких механических свойств металла, в качестве основного критерия используется коэффициент укова К.

Уков определяется по формуле:

K = Ko/Kн (4)

где

К — величина укова;

КО и КН - исходная и конечная высота заготовки;

На практике установлено, что при ковке нормальных слитков из углеродистых сталей хорошее качество поковок обеспечивается при ковке поковок из удлиненных слитков - при К=2,0...2,5 [5].

7. Выбор режима для окончательного охлаждения деталей

Важным фактором, влияющим на качество поковок, является режим охлаждения их после ковки. При быстром и неравномерном охлаждении происходят изменения в строении металла, возникают дополнительные напряжения, которые могут привести к образованию трещин и разрушению металла.

Поэтому по окончании ковки рекомендуется замедлять скорость охлаждения поковок, так как при медленном охлаждении происходит выравнивание температуры по всей массе металла поковки и устраняются термические (тепловые) напряжения [6].

В кузнечно-прессовых цехах для поковок из углеродистой стали применяют способ охлаждения — на воздухе без укладки в штабели.

8. Описание сборочной операции

В качестве сборочной операции выбрана ручная электродуговая сварка (ГОСТ 5264-80). Выбор производился исходя из материала изделия (ленты стали марки Ст3).

Электродуговая сварка – наиболее широко применяемая группа процессов сварочной технологии. При электродуговой сварке кромки соединяемых деталей расплавляются электрическим дуговым разрядом. Для сварки необходим сильноточный источник питания низкого напряжения, к одному зажиму которого присоединяется свариваемая деталь, а к другому – сварочный электрод [7].

Для сборки изделия предусмотрено 34 стыковых сварных соединений. Стыковым соединением называют соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями. Для сварки данной марки стали используется электрод Э42 (ГОСТ 9466-75), который имеет вид стержня диаметром 2 мм, закрепляемого в ручном электрододержателе.

Основным оборудованием сварочного поста являются источники питания. Наиболее распространены источники питания переменного тока - сварочные трансформаторы. В данном случае применяется сварочный трансформатор ТДМ-140 (ГОСТ 11677-85). Эта модель трансформатора предназначена для ручной дуговой сварки покрытыми электродами диаметром от 2 до 4 мм на переменном токе малоуглеродистых и низколегированных сталей.

К электроду и свариваемому изделию для образования и поддержания сварочной дуги от источника сварочного тока подводится переменный сварочный ток. Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покрытие и основной металл. Расплавляющийся металлический стержень электрода в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну. В сварочной ванне электродный металл смешивается с расплавленным металлом изделия (основным металлом), а расплавленный шлак всплывает на поверхность.

Для возбуждения дугового разряда при сварке для получения начальной ионизации обычно сводят два электрода до соприкосновения (электрод и деталь), а затем быстро их разводят. При достаточно большом токе при соприкосновении электродов в промежутке между концами электродов выделяется большое количество тепла. Ток между электродами проходит через мелкие неровности на торцах и разогревает их до расплавления. Разряд поддерживается далее как устойчивая стационарная дуга в том случае, если сохраняются факторы, поддерживающие ионизацию дугового промежутка.

Глубина, на которую расплавляется основной металл, называется глубиной проплавления. Она зависит от режима сварки (силы сварочного тока и диаметра электрода), пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия, от конструкции сварного соединения, формы и размеров разделки свариваемых кромок. Размеры сварочной ванны зависят от режима сварки и обычно находятся в пределах: глубина до 7 мм, ширина 8—15 мм, длина 10—30 мм. Доля участия основного металла в формировании металла шва обычно составляет 15—35%.

Расстояние от активного пятна на расплавленной поверхности электрода до другого активного пятна дуги на поверхности сварочной ванны называется длиной дуги. Расплавляющееся покрытие электрода образует вокруг дуги и над поверхностью сварочной ванны газовую атмосферу, которая, оттесняя воздух из зоны сварки, препятствует взаимодействиям его с расплавленным металлом. В газовой атмосфере присутствуют также пары основного и электродного металлов и легирующих элементов. Шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность расплавленного металла сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургических взаимодействиях с расплавленным металлом.

Кристаллизация металла сварочной ванны по мере удаления дуги приводит к образованию шва, соединяющего свариваемые детали. Затвердевающий шлак образует на поверхности шва шлаковую корку.

Увеличение длины дуги снижает качество наплавленного металла шва ввиду его интенсивного окисления и азотирования, увеличивает потери металла на угар и разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления основного металла. Также ухудшается внешний вид шва [8].

Заключение

В данной работе было разработано изделие оконное ограждение. Составлены сборочный чертеж и чертежи поковок. Подробно описана технология подбора оборудования и режимов нагрева, рассчитаны масса изделия и продолжительность ковки. Для более детального ознакомления с операциями о проделанной работе так же представлена маршрутная карта.

Список литературы

1. Техника художественной эмали, чеканки и ковки: Учеб. пособие/А. В. Флеров, М. Т. Демина, А. Н. Елизаров, Ю. А. Шеманов — М.: Высш. шк., 1986;

2. Кузнечное мастерство [Электронный ресурс]: Горн открытого типа из кирпича // URL: http://www.zuperdrevo.ru (дата обращения 21.12.11);

3. Школа кузнечной ковки [Электронный ресурс]: Устройство и оборудование кузнецы// URL: http://www.kovkaural.ru (дата обращения 21.12.11);

4. Машиностроение. Энциклопедический справочник, т. 8, М., 1948; Мощные гидравлические прессы, под ред. Б. В. Розанова, М., 1959;

5. Научно-производственное объединение Промышленный Привод [Электронный ресурс]: Рекомендации по выбору коэффициента укова// URL: http://npopp.com (дата обращения 21.12.11);

6. Технология ручной ковки: Учеб. пособие/ Вишневецкий Я.С — М.: Высш. шк., 1976;

7. Технология металлов и сварка. Учебник для ВУЗов / Полухин П.И. - М., «Высшая школа», 1977;

8. Ручная дуговая сварка /Фоминых В.П., Яковлев А.П. - М., «Высшая школа», 1981.

17