книги из ГПНТБ / Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки
.pdfПорошки радия и иридия прессуют, спекают и куют, прокатку и волочение изделий из них производят в горя чем состоянии.
Рутений и осьмий могут быть подвергнуты обработ ке давлением при высоких температурах.
При изготовлении изделий из редких металлов ис пользуется литье, обработка давлением, резанием и свар ка. Наиболее освоенными в технологическом отношении металлами этой группы являются бериллий и германий. Плавка бериллия производится в индивидуальных печах в атмосфере аргона или гелия. Обработка давлением производится в горячем состоянии. Обработке резанием бериллий поддается плохо, требует больших предосто рожностей от вредной пыли. Сварка бериллия произво дится в вакууме или атмосфере аргона.
Германий вследствие хрупкости не поддается обра ботке давлением. Необходимые детали полупроводников получают распиловкой слитка металла алмазной пилой. Пластинки шлифуют тонким абразивным порошком на стеклянной притирочной доске и полируют сукном.
Промышленные технологические методы обработки других металлов редкой группы находятся еще в стадии изучения и разработки.
Основными методами технологической переработки алюминиевых, медных, никелевых и некоторых других сплавов в изделия являются фасонное литье и обработ ка давлением. Используются также пайка, сварка и об работка резанием.
Для изделий массового производства чаще всего ис пользуют изготовленные из этих сплавов сорта,ментные заготовки: листы, ленты, полосы, стержни, проволо ку и т. п.
Некоторые изделия из этих сплавов получают мето дами порошковой металлургии.
Изделия из сплавов тугоплавких редких металлов в основном изготовляются путем обработки давлением, резанием и шлифованием.
Детали из металлокерамических твердых сплавов в зависимости от назначения, формы, размеров и величины изготовляются различными методами: прессованием в пресс-формах, обработкой резанием пластифицирован ных заготовок, обработкой шлифованием полуиспеченных заготовок, мундштучным и горячим прессованием.
Прессование в пресс-формах включает в себя прессо вание на гидравлических или механических прессах и спекание полученных заготовок в печах. Оно применяет ся для серийного изготовления твердосплавных режу щих инструментов, пластинок для них или деталей штам пов и других изделий. Этот метод позволяет максимально приблизить заготовки к форме деталей.
Обработка пластифицированных заготовок включает прессование заготовок, предварительное спекание их, пропитку парафином, обработку на металлорежущих станках до формы детали, отгонку парафина и оконча тельное спекание в печах. Применяется она для изготов ления деталей малых серий.
Обработка полуиспеченных заготовок включает прес сование заготовок, предварительное спекание, обработ ку шлифованием и окончательное спекание. Применяет ся для крупносерийных партий твердосплавных режущих инструментов или деталей штампов, которые не могут быть получены первыми двумя способами.
Мундштучное прессование включает прессование бри кетов, которые затем продавливаются через твердосплав ный мундштук, изготовленный по форме заготовки, пред варительное и окончательное спекание. Применяется для изготовления различных деталей, которые не могут быть изготовлены другими способами.
181
Горячее прессование используется для изготовления крупных заготовок различных деталей — колец, валов, деталей штампов и др. Смесь загружают в графитовую пресс-форму, в которой и спекают заготовки при высо кой температуре и с большим давлением. При этом по лучаются почти беспористые, с повышенной твердостью
иизносостойкостью заготовки любой сложной конфигу рации.
Для обработки деталей из твердых сплавов широко используется метод электроискровой обработки: прямое
иобратное копирование, применение непрофилированного инструмента, электроискровое шлифование.
Применяют также и ультразвуковую обработку твер дых сплавов. По своей физической сущности этот способ является механическим процессом, при котором рабочим элементом являются абразивные зерна из карбида бора, получающие энергию от мощного источника ультразву ковых колебаний.
За последнее время в связи с открытием богатейших якутских алмазных месторождений и освоением произ водства синтетических алмазов машиностроительная промышленность получила возможность широкого при менения алмазов для обработки изделий из твердых сплавов. С большой эффективностью для их шлифования применяются алмазные круги, для доводочных опера ций — алмазные притиры, суспензии и пасты.
Алмазная обработка твердосплавного режущего и измерительного инструмента, деталей штампов, фильер, прокатных валков и других изделий обеспечивает высо кую точность, чистоту поверхности, отсутствие трещин и других дефектов поверхности. Несмотря на большую стоимость алмазных кругов, алмазное шлифование яв ляется наиболее дешевым методом обработки, позволя ющим изготовить высокостойкий качественный инстру
182
мент. Кроме того, использование алмазного шлифова ■ ния позволяет изготовить такие изделия, которые вооб ще нельзя изготовить другими методами.
§ 2. Т Е Х Н О Л О ГИ Я О Б Р А Б О Т К И П Л А С Т И Ч Е С К И Х М А С С
Технологические возможности переработки пластиче ских масс позволяют сравнительно легко получать из делия любой конфигурации. Эти возможности могут быть использованы для изготовления деталей из пластических масс в виде различных брусьев равного сопротивления, получение которых из металлов затруднительно. Приме нение таких брусьев может дать положительный эффект как с точки зрения рациональности конструкции, так и
экономии материала. |
распространенные |
|
Ниже рассматриваются наиболее |
||
методы переработки пластических масс в изделия. |
||
Прямое и литьевое прессование. |
При |
п р я мо м |
п р е с с о в а н и и формообразование изделий |
из пласти |
|
ческих материалов производится в специальных штам пах, называемых пресс-формами. Материал в виде таб летки, изготовленной в форме заготовки, закладывается в нижнюю часть пресс-формы, после чего ползун пресса опускается вниз вместе с верхней частью штампа и на чинается процесс прессования. После определенной вы держки пресс-форма размыкается и изделие выталки вается из нижней части специальным устройством.
Давление прессования контролируется по манометру. Необходимая температура достигается при помощи па ровых или электрических обогревателей, встроенных в пресс-форму. Методом прямого прессования пользу ются большей частью при изготовлении изделий из тер мореактивных пластических масс.
183
Л и т ь е в о е п р е с с о в а н и е отличается от прямо го тем, что непосредственно формообразованию изделий предшествует предварительный нагрев материала в за грузочной камере пресс-формы.
Материал, подлежащий литьевому прессованию, по мещается в загрузочную камеру пресс-формы, где разо гревается до плавкового состояния. При давлении пуан сона разогретый материал через литниковые каналы про ходит в формообразующую часть пресс-формы и после соответствующей выдержки приобретает требуемые раз меры. После размыкания пресс-формы изделие извле кается из нее с помощью выталкивателя.
Этим методом перерабатываются и слоистые пла стики.
Прессование выдавливанием. Метод выдавливания или шприцевания основан на проходе под давлением пе рерабатываемого материала через фасонное отверстие. Этот процесс применяется как для термопластичных, так
идля термореактивных пластических масс. Используются два метода выдавливания: непрерыв
ный и цикличный. Первый осуществляется обычно с по мощью шнековых прессов, второй — гидравлическими горизонтальными прессами.
Литье под давлением осуществляется на специальных машинах — термопластавтоматах. Этот процесс являет ся более прогрессивным по сравнению с прямым прессо ванием и применяется преимущественно в крупносерий ном массовом производстве.
Литьем под давлением пользуются преимущественно при переработке термопластов, для реактопластов этот процесс весьма сложен и практически нецелесообразен.
Литье под давлением позволило автоматизироватьпроцесс переработки пластических масс в изделия и соз дало возможность конструирования современных литье
184
вых машин, обеспечивающих высокую производитель ность и требуемое качество продукции.
Листовая штамповка — это процесс обработки штам пом листов из пластической массы в основном в холод ном состоянии. В процессе такой штамповки изготов ляются детали, соответствующие по форме и размерам рабочим частям штампа.
Листовая штамповка получила широкое распростра нение почти во всех отраслях машиностроения: авто тракторостроении, самолетостроении, приборостроении, электромашиностроении, в производстве товаров широ кого потребления и др.
Способом холодной штамповки листового материала изготовляют с большой точностью значительное количе ство самых разнообразных (по форме и размерам) дета лей из пластических масс, многие из которых можно использовать непосредственно для сборки машин.
Широкое применение листовой штамповки в машино строении объясняется тем, что этот процесс дает возмож ность обеспечить весьма высокую производительность труда, доходящую в отдельных случаях до 40 тыс. дета лей в смену с одного штампа, механизировать и автома тизировать штамповочные работы и т. д.
Чрезвычайное разнообразие изделий, получаемых с помощью штамповки, определяет значительное количе ство штамповочных операций. Эти операции подразде ляются на разделительные операции, посредством кото рых происходит полное или частичное отделение одной части материала от другой — отрезка, вырубка, пробив ка, вырезка, обрезка и другие, и формоизменяющие опе рации, посредством которых происходит превращение плоской заготовки в изделие заданной конструктивной формы — гибка, вытяжка, отбортовка, формовка и др. (рис. 35).
185
Рис. 35. Операции листовой штамповки:
а |
—- в ы р у б к а ; б — в ы т я ж к а б е з у т о н е н и я с т е н к и ; в — г и б к а ; |
г |
— о т б о р т о в к а ; д — в ы т я ж к а с ф е р и ч е с к и х и з д е л и й ; е — в ы т я ж |
|
к а с у т о н е н и е м с т е н к и ; 1 — м а т р и ц а ; 2 — п у а н с о н . |
Объемная штамповка пластических масс в принципе аналогична такой же операции с металлом, однако имеет специфические особенности. Производится она обычно из предварительно сделанных заготовок в виде листов. Под действием определенной температуры они переходят в пластическое состояние, а затем в резуль тате обжима в специальных штампах приобретают за данные размеры и форму.
В зависимости от различных условий штамповку про изводят по-разному. При необходимости получения осо бо гладких поверхностей на формуемом изделии приме няется штамповка в жестких штампах. Рабочие поверх ности штампов обтягивают замшей, фланелью или другим мягким материалом.
Штамповка с помощью протяжного кольца состоит в том, что заготовка зажимается между протяжным и при жимным кольцами, а затем пуансоном выдавливается в отверстие протяжного кольца и принимает его форму.
Вакуумная штамповка заключается в укладывании заготовки в специальную матрицу, соответствующую на ружной форме изделия,, прижиме ее рамкой и откачке воздуха из полости, образованной заготовкой и матри цей. Деталь принимает требуемую форму за счет пере пада давления наружного воздуха и воздуха, находяще гося в полости между заготовкой и матрицей.
Пневматическая штамповка является процессом, ана логичным предыдущему, с той только разницей, что дав ление формования осуществляется сжатым воздухом.
Штамповать можно как термопластичные, так и тер мореактивные пластические массы.
Механическая обработка. Различные пластические массы можно подвергать любой механической обработке. Однако обработка резанием пластических масс отличает ся гораздо большей сложностью к трудоемкостью, чем
187
обработка металлов. Это происходит потому, что пласти ческие массы отличаются низкой теплопроводностью, вследствие чего отвод тепла при резании возможен толь ко через инструмент. Кроме того, некоторые пластические массы, например стеклопластики, содержат в своем со ставе абразивные вещества, оказывающие вредное влия ние на процесс резания.
Термопластические материалы во время механиче ской обработки под действием тепла размягчаются, что ведет к слипанию стружки с инструментом и изделием и вследствие этого к быстрому износу инструмента. Вы бор правильных скоростей резания и соответствующего охлаждения во многом способствует устранению такого размягчения.
Несмотря на то что теория резания пластических масс еще не создана, эмпирические данные позволяют производить выбор режимов резания и геометрии режу щего инструмента, обеспечивающих достаточно эффек тивную обработку пластических масс.
Сварка. Многие пластические массы можно свари вать между собой, изготовляя таким образом сложной формы мерники, бункера, химические аппараты, емкости и др.
Сварка производится с помощью простейших приспо соблений горячим воздухом при температуре 150—250°С. Некоторые виды пластиков можно сваривать токами вы сокой частоты или ультразвуком.
Склеивание. На практике часто имеется необходи мость склеивания различных деталей из пластических масс. Для этой цели могут быть использованы эпоксид ные клеи типа Л-4 и ВК-32-ЭМ, бутварфенольные клеи типа БФ-2 и БФ-4, полиуретановый клей ПУ-2 и резор циновый клей РАФ-10. Прочность клееного шва в боль шинстве случаев превышает прочность самого материала.
188
Г Л А В А IV
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Общеизвестно широкое применение различных ме таллов для изготовления машин, станков, механиз мов, приборов и других изделий машиностроения. В Со
ветском Союзе в машиностроении расходуется не менее половины всего производимого в стране металла. Но се годня в машиностроение властно входит химия. И даже наиболее замечательный конструкционный материал — сталь во многих случаях утрачивает свое первенство. В производстве машин все больше начинают применять ся в качестве конструкционных материалов различные пластические массы.
Применение пластических масс в конструкциях ма шин, приборов и аппаратов позволяет по-новому решать некоторые специальные задачи машиностроения. При этом можно добиться большой экономии материалов и труда, снижения себестоимости и, следовательно, повы сить технико-экономические показатели. Резко снижает ся вес машин и значительно повышаются их эксплуата ционные качества.
Будущее машиностроение невозможно представить себе без техники, твердо опирающейся на новые искус-
189