- •Технологическое обеспечение качества
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция № 1. Технологическое формирование показателей качества деталей машин
- •1.1 Основные показатели качества деталей машин
- •1.1.1 Геометрические показатели
- •1.1.2 Физико-механические показатели
- •1.2 Технологическая наследственность как база повышения качества машин
- •1.2.1 Технологическая наследственность
- •1.2.2 Свойства детали, наследуемые в ходе технологического процесса
- •1.2.3 Влияние технологической наследственности на качество деталей в ходе их эксплуатации
- •1.3 Методы обработки заготовок деталей машин
- •1.3.1 Общие принципы выбора методов обработки
- •1.3.2 Механические методы обработки
- •1.3.3 Физико-химические методы обработки
- •1.4 Технологическое обеспечение показателей качества деталей машин
- •1.4.1 Типовые технологические процессы
- •1.4.2 Технологическое обеспечение качества деталей типа валов
- •1.4.3 Технологическое обеспечение качества деталей типа колец, втулок, гильз
- •1.4.4 Технологическое обеспечение качества корпусных деталей
- •Лекция № 2. Машиностроительные материалы и способы обеспечения заданных свойств
- •2.1 Обеспечение качества стали и чугуна
- •2.1.1 Обеспечение качества стали
- •2.1.2 Обеспечение качества чугуна
- •Лекция №3. Литые заготовки деталей машин
- •3.1 Основные проблемы литейной технологии
- •3.1.1 Заливка расплава в форму
- •3.1.2 Затвердевание отливки
- •3.2 Технологичность литых деталей
- •3.3 Рекомендации по обеспечению технологичности отливок при различных способах литья
- •3.3.1 Общие рекомендации по обеспечению технологичности отливок
- •3.3.2 Литье в песчаные формы
- •3.3.3 Литье в металлические формы (кокили)
- •3.3.4 Литье под давлением
- •3.3.5 Центробежное литье
- •3.3.6 Литье по выплавляемым моделям
- •3.3.7. Литье в оболочковые формы
- •3.4 Обеспечение требуемой плотности отливок
- •3.5 Точность изготовления отливок
- •3.5.1 Погрешность размеров геометрической формы и массы отливок
- •3.5.2 Размерная точность и шероховатость поверхности отливок
- •3.5.3 Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок
- •3.5.4 Массовая точность отливок
- •Лекция № 4. Заготовки деталей машин, получаемые методами пластического деформирования
- •4.1 Механизм пластической деформации и условия ее осуществления
- •4.1.1 Механизм пластической деформации
- •4.1.2 Влияние пластической деформации на прочность и пластичность металла
- •4.1.3 Влияние пластической деформации на физико-химико-механические свойства металла
- •4.2 Ковка
- •4.2.1 Влияние заготовок для ковки на качество поковок
- •4.2.2 Понятие уковки и ее значение для качества поковок
- •4.2.3 Факторы, влияющие на качество поковок
- •4.2.4 Основные операции ковки
- •4.3 Объемная штамповка
- •4.3.1 Понятие объемной штамповки
- •4.3.2 Холодная и горячая штамповка
- •4.3.3 Неполная горячая объемная штамповка
- •4.4 Листовая штамповка
- •4.4.1 Разделительные операции
- •4.4.2 Формоизменяющие операции
- •4.4.3 Общие требования при конструировании деталей, получаемых листовой штамповкой
- •4.4.4 Гибка
- •4.4.5 Вытяжка
- •4.4.6 Отбортовка
- •4.4.7 Раздача
- •4.4.8 Завивка
- •4.4.9 Формовка
- •4.5 Прокатка
- •4.5.1 Факторы, влияющие на качество деталей из проката
- •4.5.2 Методы прокатки
- •4.6 Штамповка деталей из порошков и пористых материалов
- •4.6.1 Методы пластической деформации порошковых и пористых материалов
- •Лекция №5. Сварка
- •5.1 Физические основы сварки
- •5.2 Влияние физико-химических реакций на качество металла шва
- •5.3 Деформации, перемещения и напряжения при сварке
- •5.3.1 Виды деформаций
- •5.3.2 Возникновение деформаций и перемещений
- •5.3.2.1 Продольные деформации и перемещения
- •5.3.2.2 Поперечные перемещения
- •5.3.2.3 Другие виды перемещений в зоне шва
- •5.4 Влияние термодеформационных процессов на качество сварных конструкций
- •5.4.1 Изменение размеров разделки кромок при сварке
- •5.4.2 Изменение формы и размеров конструкции
- •5.4.3 Остаточные напряжения
- •5.5 Уменьшение сварочных деформаций, напряжений и перемещений
- •5.5.1 Рациональное конструирование
- •5.5.2 Рациональная технология сборки и сварки
- •5.5.3 Пластическое деформирование после сварки
- •5.5.4 Термическая обработка
- •5.6 Характерные зоны сварных соединений
- •5.7 Свариваемость и ее показатели
- •5.7.1 Понятие свариваемости
- •5.7.1.1 Физическая и технологическая свариваемость
- •5.7.1.2 Факторы, определяющие свариваемость
- •5.7.1.3 Степени свариваемости
- •5.7.2 Показатели свариваемости
- •5.8 Виды трещин швов
- •5.8.1 Горячие трещины
- •5.8.2 Холодные трещины
- •5.8.3 Ламелярные трещины
- •5.8.4 Трещины повторного нагрева
- •5.9 Хрупкие разрушения
- •Лекция № 6. Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.1 Сборка и формирование основных показателей качества машин
- •6.1.1 Влияние деформаций и качества соединений на качество сборки
- •6.2 Технологичность машин в сборке
- •6.2.1 Понятие технологичности машин в сборке
- •6.2.2 Конструктивная преемственность при конструировании машин
- •6.2.3 Основные требования к технологичности конструкций
- •6.3 Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.3.1 Методы достижения точности замыкающего звена
- •6.3.2 Особенности сборки при массовом производстве
- •6.3.3 Особенности сборки при серийном производстве
- •6.3.4 Особенности сборки при единичном производстве
- •6.4 Испытания машин на сборке
3.3.4 Литье под давлением
Этот способ характерен интенсивным заполнением формы, что дает значительные преимущества по сравнению с литьем в кокиль. Литье под давлением используют в массовом изготовлении небольших тонкостенных точных отливок из сплавов цинка, алюминия, меди, свинца, олова. Ведутся работы по применению этого способа при заливке стальных отливок.
Высокая скорость заполнения формы и последующая подпрессовка жидкого металла позволяет получить литье с характерными особенностями:
1. Высокая размерная точность отливок.
2. Высокое качество поверхности.
3. Механическая обработка сводится до минимума.
4. Толщина стенок отливки может быть доведена до 0,5…0,7мм.
5. Машины литья под давлением отличаются высокой производительностью.
6. Технологический процесс хорошо поддается автоматизации с применением роботов и манипуляторов.
Общие принципы конструирования отливок, изготовленных литьем под давлением, во многом совпадают с конструированием кокильного литья, однако область применения и значение отдельных положений различны. Форма литья под давлением - дорогостоящее устройство, и в соответствии с этим конфигурация отливки должна быть такой, чтобы максимально понизить стоимость формы. Это достигается при выполнении следующих рекомендаций:
1. Ограничивать габариты отливок до минимума (это положение имеет еще большее значение, чем для кокильного литья).
2. Следует избегать конфигурации частей отливок неправильной формы, заменяя их дугами окружностей.
3. По возможности радиусы закруглений делать одинакового размера, не использовать ребра, приливы, ступицы с острыми краями, избегать в плоскости разъема формы полушаровых закруглений, максимально уменьшать или не допускать отверстий, окон, щелей в боковых стенках отливок.
4. Не конструировать длинных «слепых» отверстий, образуемых консольными стержнями, избегать внутренних закруглений, выполняемых составными стержнями, не использовать взаимопересекающиеся отверстия, так как это приводит к пересекающимся стержням.
Выполнение перечисленных рекомендаций существенно снижает стоимость изготовления формы, а, следовательно, способствует повышению технологичности литой детали.
Дополнительные рекомендации по повышению технологичности детали для данного способа литья состоят в следующем:
1. Следует применять стенки отливок равномерной толщины для снижения усадочных, газовых и ликвационных дефектов.
2. Необходимо максимально уменьшать плоские длинные тонкие стенки, так как они плохо заполняются металлом. Технологический прием улучшения заполняемости таких стенок состоит в установке невысоких ребер.
3. Следует устранять элементы отливок, затрудняющие усадку.
3.3.5 Центробежное литье
Увеличение продуктивности литейных форм и повышение эффективности питания может быть обеспечено дополнительной силой, вызывающей принудительное движение жидкого металла. При центробежном литье такой силой является центробежная сила, которая в десятки раз больше гравитационной. При центробежном литье жидкий металл заливается во вращающуюся форму. Благодаря центробежной силе в отливках создаются улучшенные условия питания, при этом получается плотная мелкозернистая структура без пористости.
Центробежным литьем получают различные по конфигурации отливки. Наиболее широкая область применения - литье труб, втулок. Можно получать композиционное литье, состоящее из различных сплавов, например чугуна и бронзы. Для ряда металлов и сплавов, например титановых, центробежное литье - единственный способ изготовления отливок. Литейная форма при этом способе литья может быть металлической или керамической.
При совмещении центробежного способа литья с литьем по выплавляемым моделям получают высокоточные плотные отливки, которые используют в ответственных машинах.
При конструировании литых деталей, изготовление которых предполагается центробежным способом, следует учитывать особенную целесообразность применения способа для цилиндрических конфигураций деталей, имеющих коаксиально расположенные внешнюю и внутреннюю поверхности отливок. Желательно не допускать больших выступов типа бобышек и внутренних полостей. Следует ориентироваться на возможности центробежных машин для отливки труб. Длина трубы (втулки) может быть до 9м, диаметр от 50 до 1300мм, а толщина стенок от 6 до 80мм.
Повышение технологичности литой детали для центробежного способа литья может достигаться при выполнении следующих рекомендаций:
1. Выбирая конфигурацию литой детали, необходимо обращать внимание на геометрию фланцев и выступов. Если имеется один выступ или фланец на втулке, то ее можно изготовить без стержней, если фланцев или выступов два и более, то необходимо применять стержни, а это удорожает стоимость процесса, снижает точность размеров отливки.
2. Следует избегать «слепых» отверстий, так как для них требуются консольные стержни. Лучше отверстие изготовлять сквозным, а затем закрывать его пробкой.
3. В отливках типа зубчатая колес, барабанах и других деталях, имеющих спицы, питание обода происходит через центральную часть, поэтому спицы должны иметь достаточно массивное сечение, чтобы не затвердевать раньше обода.
4.Необходимо учитывать, что принцип направленного затвердевания для фасонных отливок в этом способе литья следует применять с учетом направления центробежных сил, действующих по-разному на части отливки, расположенные на разных расстояниях от оси вращения.