
- •ВВЕДЕНИЕ
- •2. ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •2.1. Теоретические основы производства отливок
- •2.2. Формовочные материалы
- •2.3. Литье в разовые песчано-глинистые формы
- •2.4. Разработка чертежей отливок
- •2.5. Определение размеров припусков на механическую обработку
- •2.6. Расчет литниковой системы
- •2.7. Литье под давлением
- •2.8. Кокильное литье
- •2.9. Центробежное литье
- •2.12. Литье по газифицируемым моделям
- •2.13. Литье по ледяным моделям
- •2.14. Особенности изготовления отливок из различных сплавов
- •3. ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
- •3.1. Сущность процессов обработки материалов давлением
- •3.2. Процессы прокатки
- •3.3. Прессование металлов
- •3.4. Волочение
- •3.5. Процессы свободной ковки
- •3.6. Процессы точной объемной штамповки
- •3.6.1. Выбор методов и способов производства заготовок объемной штамповкой
- •3.6.2. Разработка технологии открытой объемной штамповки
- •3.6.3. Определение класса точности поковки
- •3.6.4. Определение группы стали
- •3.6.6. Определение исходного индекса
- •3.6.8. Определение допусков на размеры поковки
- •3.6.9. Разработка чертежа холодной поковки
- •3.6.10. Назначение напусков
- •3.6.11. Разработка чертежа горячей поковки
- •3.6.12. Определение размеров исходной заготовки
- •3.7. Горячая раскатка кольцевых заготовок
- •3.8. Штамповка на термических прессах
- •3.9. Процессы листовой штамповки
- •3.10. Штамповка бризантными взрывчатыми веществами
- •3.11. Штамповка горючими газовыми смесями
- •3.12. Магнитно-импульсная обработка металлов
- •3.13. Электрогидроимпульсная штамповка
- •4.1. Классификация металлорежущих станков
- •4.2. Особенности технологии резания материалов
- •4.4. Способы и инструмент обработки отверстий
- •4.5. Способы и инструмент обработки фрезерованием
- •4.6. Способы и инструмент для строгания поверхностей
- •4.7. Способы и инструмент обработки шлифованием
- •4.8. Отделочные методы обработки поверхностей
- •5.1. Сущность процессов сварки
- •5.2. Ручная дуговая сварка стали
- •5.3. Дуговая сварка под флюсом
- •5.4. Дуговая сварка в среде защитных газов
- •5.5. Газовая сварка
- •5.6. Контактная электрическая сварка
- •5.7. Свариваемость сталей
- •5.8. Специальные термические процессы при сварке
- •5.9. Пайка металлов
- •6.1. Общая характеристика неметаллических материалов
- •6.2. Основы технологии производства изделий из пластмасс
- •6.3. Основы технологии производства изделий из резины
- •6.4. Характеристика композиционных материалов
- •6.5. Механизмы упрочнения композиционных материалов
- •6.6. Назначение и характеристика порошковых, дисперсно-упрочненных композиционных материалов
- •6.7. Волокнистые композиционные материалы
- •7. ТЕХНОЛОГИИ И ОСНАСТКА ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ
- •7.1. Особенности холодной объемной штамповки
- •7.3. Способы формообразования, особенности технологии получения изделий стержневого типа, схемы инструмента
- •7.4. Штамповая оснастка для процессов выдавливания
- •7.5. Материалы инструмента для холодного деформирования
- •КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Контрольные вопросы к разделу 1
- •Контрольные вопросы к разделу 2
- •Контрольные вопросы к разделу 3
- •Контрольные вопросы к разделу 4
- •Контрольные вопросы к разделу 5
- •Контрольные вопросы к разделу 6
- •Контрольные вопросы к разделу 7
Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0,3 – 3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений и сваривают те же сплавы, что и точечной.
С5.7. Свариваемость сталей
вар ваемость – это комплекс свойств сплава, определяющих возможность получения сварного соединения с заданными
легирующсвойствами при определенном технологическом процессе сварки.
вар вать можно все стали, но с увеличением содержания углерода свар ваемость сталей ухудшается. На свариваемость сталей также вл яет содержание легирующих элементов. Большинство
По свар ваемости различают следующие группы сталей:
1. Хорошо свар вающиеся (например, Ст1 – Ст4, Сталь 15 ХН,
Сталь 08 – Сталь 25, Сталь 15Х, Сталь 20Х, Сталь 20ХГСА, Сталь 12Х2Н4А и др.).
бАх элементов ухудшает свариваемость.
2. Удовлетворительно сваривающиеся (Ст5, Сталь 30, Сталь 35, Сталь 20ХН3А и др.). Для предотвращения появления трещин при сварке этих сталей нео ходимы предварительный подогрев изделия перед сваркой (примерно до 200 оС), термообработка изделия (отжиг или высокий отпуск для снятия остаточных напряжений). При низких температурах сварка сталей данной группы не допускается (при быстром охлаждении шов закаливается, что вызывает
образование трещин). Д 3. Ограниченно сваривающиеся стали И(например, Сталь 33ХС,
Ст 6, Сталь 40 – Сталь 50, Сталь 35ХМ, Сталь 5ХНМ и др.). Стали склонны к образованию трещин при сварке в обычных условиях. Поэтому требуются предварительный подогрев и последующая термообработка.
4. Плохо сваривающиеся стали (Сталь 40Г – Сталь 70Г, Сталь 60С2, Сталь 60С2А, Сталь 55С2, Сталь 55С2А, Сталь 65 – Сталь 85, У7 – У13, У7А – У13А и др.). Стали трудно поддаются сварке и склонны к образованию трещин. Поэтому перед сваркой проводится термообработка (отжиг или высокий отпуск). После сварки также обязательна термообработка для снятия остаточных напряжений.
248

5.8. Специальные термические процессы при сварке
К сварочным процессам помимо процессов соединения относят также термическую сварку, резку, наплавку, напыление и ряд других методов обработки материалов.
При необходимости сварки стальных деталей некоторых типов
в полевых условиях применяют «термиты». Источником теплоты |
||
является экзотерм ческая реакция восстановления оксидов железа |
||
алюмин ем (алюм н евые термиты – смесь 22% алюминия и 78% |
||
железной окал ны). Зачищенный стык соединяемых деталей |
||
заключают в разъемную керамическую форму 1 (рис. 5.14, а) и |
||
С |
|
|
засыпают терм тной смесью. Термит поджигают фосфорным |
||
запалом. В результате |
о разуется оксид алюминия, который |
|
расплавляет железо, заполняющее – зазор в стыке. Сварку |
||
довершают сжат ем стыка. Оксид алюминия всплывает в виде |
||
реакции |
|
|
шлака. |
|
|
Более совершенный |
- сжигание термита в отдельной |
|
форме 2 (рис. 5. 14, ) и заливка стыка расплавленным железом. |
||
|
способ |
|
|
А |
При соединении стержней и проводов линий электропередач применяют муфельную сварку магниевым термитом (смесь оксидов железа с магнием). Концы деталей вводят в муфель 1(рис. 5.14, в) и
сдавливают винтовым зажимом. |
Д |
|
|
|
И |
Рис. 5. 14. Схемы способов термитной сварки
249
Термическая резка базируется на использовании широкого круга источников теплоты (газовое пламя, плазменная дуга, электронный и лазерный лучи). Можно разрезать металлы и сплавы различной толщины (от десятков миллиметров до долей миллиметра), любого химического состава, обеспечивать достаточно высокие точность и чистоту реза. Причем возможно осуществлять непрерывный процесс резки, прошивать отверстия в заготовках, производ ть поверхностную резку (снятие слоя металла с заготовки).
Основной разновидностью термической резки является кислородная резка металлов. Она заключается в сжигании металла в
струе к слорода |
|
удалении этой струей образующихся оксидов. |
С |
|
|
К слородная резка металлов происходит в две стадии: место |
||
подогревается пламенем газовой горелки до температуры |
||
воспламенен я металла в струе кислорода, открывается основной |
||
«режущ й» вент |
ль к слорода – металл сгорает в струе кислорода. |
|
резки |
||
Плохо режутся чугун, алюминиевые и медные сплавы. |
||
Обычно к слородную резку используют для разрезания |
||
металлов толщиной 5 – 300 мм. |
||
Плазменно-дуговую резку выполняют плазменной дугой и |
||
плазменной струей. При резке плазменной дугой металл |
||
выплавляется из |
|
полости реза направленным потоком плазмы |
(полностью ионизированного газа), совпадающим с токоведущим |
||
столбом создающей его дуги прямого действия. Этим способом |
||
бА |
||
можно разрезать |
|
листы алюминия и его сплавов (до 80 – 120 мм), |
высоколегированную сталь и медные сплавы, то есть те материалы, |
которые не годятся для кислороднойДрезки. Плазменной струей, полученной в столбе дугового разряда независимой дуги, разрезают неэлектропроводные материалы (например, керамику), тонкие стальные листы, алюминиевые и медные сплавы, жаропрочные сплавы и т. д. При плазменной резке используют аргон, его смесь с водородом, воздух и другие плазмообразующие газы.
Наплавка – процесс, при котором на поверхность детали |
|
наносится слой металла требуемого состава. |
И |
|
Ручная дуговая наплавка металлическими электродами – самый простой и распространенный способ наплавки. Ее выполняют короткой дугой на минимальном токе.
При напылении расплавленные по всему объему или по поверхности частицы материала будущего покрытия направляются
250
на поверхность нагретой заготовки. При соударении с поверхностью |
|||
частица деформируется, обеспечивая хороший физический контакт с |
|||
деталью. Характер взаимодействия частицы с материалом подложки |
|||
(детали), последующая кристаллизация частиц определяют качество |
|||
адгезии покрытия с подложкой. Последующие слои формируются |
|||
С |
|
|
|
уже за счет связей частиц друг с другом, имеют чешуйчатое строение |
|||
и неоднородны. |
|
|
|
На большее |
распространение |
получили |
процессы |
газоплазменного плазменного напыления. Материал для напыления
порошка, где про сходят нагрев и распыление частиц, которые
подаетсясточникав пламя горелки или плазменную дугу в виде проволоки или
тепловым потоком |
нагрева разгоняются и попадают на |
|
поверхность напыляемой детали. |
||
Иной |
способ |
|
|
формирования покрытий при нагреве в печах. В |
этом случае нагретая деталь контактирует с материалом покрытия, находящ мся в в де порошка или газовой фазы. Получаемое таким методом покрыт е меет высокую адгезию к поверхности детали за счет активных диффузионныхАпроцессов, происходящих в период достаточно длительной выдержки в печи при высокой температуре.
Все большее распространение получают ионно-плазменные методы нанесения износостойких и декоративных покрытий.
|
5.9. Пайка металлов |
|
||
Пайкой |
называется |
процесс |
получения |
неразъемного |
соединения заготовок с помощью расплавленного |
металлического |
|||
|
|
|
И |
|
сплава, называемого припоем. Припои – это сплавы цветных |
||||
металлов сложного состава с болееДнизкой температурой плавления, |
||||
чем у металлов |
соединяемых |
деталей. |
Во время |
пайки металл |
деталей не плавится, а зазор между ними с целью получения монолитного шва заполняется присадочными металлами и сплавами.
Главным препятствием при пайке является образование окисной пленки на поверхностях деталей. Для удаления оксидов с поверхности паяемого материала и припоя применяются специальные паяльные флюсы. Для растворения окислов применяют флюсы слабого действия (канифоль и стеарин) и активно реагирующие с окислами металлов (хлористый цинк, хлористый цинк-аммоний). При пайке медно-цинковыми припоями применяют
251

буру. Пайка алюминиевых сплавов затрудняется образованием окисной пленки, низкой устойчивостью поверхностей против коррозии.
Припои делятся на мягкие и твердые. Мягкие припои плавятся |
|||||||
при температуре менее 300 °С (сплавы на основе олова, свинца с |
|||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
добавками кадмия, висмута и др.). Пайку мягкими припоями |
|||||||
применяют для любых металлов. Наиболее |
распространены припои |
||||||
оловянно-св нцов стые. Процесс пайки начинается с очищения |
|||||||
поверхностей от ок слов. При применении оловянно-свинцовистых |
|||||||
кристалл |
|
|
– 310 °С. |
Широкое |
|||
припоев температура пайки равна 270 |
|||||||
применен е |
получ ла |
пайка |
способом погружения |
деталей в |
|||
расплавленный пр пой. |
|
|
|
|
|
|
|
В процессе пайки |
атомы |
припоя |
воздействуют |
на |
атомы |
||
бА |
|
шов |
|||||
основного |
металла |
смачивают |
его. |
При охлаждении |
|||
зуется, но д ффузионные процессы в системе «металл – |
|||||||
припой» продолжаются. Формируется структура, показанная на |
|||||||
рис. 5. 15, а. |
|
|
|
|
|
|
|
На механическую прочность шва |
влияют плотность прилегания |
||||||
соединяемых элементов (зазоры должны быть не более 0,15 мм), тип |
|||||||
соединения (рис. 5. 15, ), степень чистоты поверхности деталей, |
|||||||
количество припоя, которое должно быть минимальным. |
|
|
|||||
|
|
|
Д |
|
|||
|
а |
|
|
|
И |
||
|
|
|
|
б |
|
|
Рис.5. 15. Структура в зоне пайки (а) и типы соединений (б)
Пайку применяют при ремонте трубопроводов, баков; при заделке трещин на неответственных корпусных деталях; при пайке проводников. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. Пайку твердыми припоями применяют при ремонте деталей из
252