Сборник практических работ по технологии машиностроения

Допускаемые отклонения на размеры радиусов Сопряжений, мм

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Цть работы - практическое освоение методики расчета разме­ ров заготовки, рабочей полости прессинструмента при получении заготовок методом порошковой металлургии; приобретение прак­ тических навыков оценки их качества.

Работа рассчитана на 4 академических часа.

328

Общие положения

Основное преимущество металлокерамического производства перед обычным - малые потери материала (7... 10 %) на протяже­ нии всего производственного цикла.

Получение заготовок методом порошковой металлургии эконо­ мически оправдано при крупносерийном и массовом производстве. Высокие удельные давления прессованри, низкая текучесть порош­ ков ограничивают использование этого метода получения заготовок ^ я деталей сложной формы небольших размеров. Именно поэтому юиболее характерным порошковым изделием стала деталь массой до одного килограмма.

Самый распространенный, простой и экономически целесообшный метод формования порошковых материалов - метод холодюго прессования в закрытых формах. Технологический процесс троизводства изделий состоит из следующих основных операций; юлучение металлического порошка или смеси порошков, прессорание (формование), спекание (термообработка), окбачательная обыботка (механическая обработка, доводка, калибровка, термообраютка) [14).

При анализе технологичности производства порошковых издешй следует учитывать: размеры изделий; отношение длины к дианегру (не более 3...4); отношение высоты изделия к толщине стенси(не более 8... 10); наличие радиальных выступов, канавок, углуб1енйй резьбы, конусности, продольных и радиальных отверстий; вмененргя в сечениях деталей, требуемую их плотность; величины Шпусков и шероховатость поверхностей; требования, предъявляе­ мые по механическим и физико-химическим свойствам.

_ При выборе спеченного материала следует рассматривать плот­ ность и пределы прочности при изгибе и растяжении материала деаяи и порошка. Химический состав и свойства порошков приведе- |Б1втабл. 3.4.1 [18].

329

330

Окончание табл. 3.4.1

Примечание: насыпная плотность порошков,х10^кг/м^ (г/см^); ИЖ4М2 - 2,3; ИЖ4МЗ^,6; ПМС-1; ПМС-2 - 1,25...2,0; ПНК-ОТ2; ПНК-2Т2 - 2,51...2,99; П01 - 3,0...4,0; П02 - ЗД...4,2.

Г0

Рис. 3.4.1. Примеры конструирования металлокерамических !заготовок

г При конструировании заготовок следует придерживаться сле­ дующих рекомендаций (рис. 3.4.1); - 1) прямозубые шестерни можно изготавливать прессованием,

начиная с модуля более 0,8 мм; диаметр ступицы зубчатого колеса должен быть минимум на 2 мм меньше диаметра окружности впа­ дин; отверстия должны быть по возможности круглыми, чтобы не прибегать к дорогому инструменту;

2) «обратная» конусность возможна только при введении обра­ ботки резанием;

331

3)из-за конструктивных ограничений пресса перепад ступеней по диаметру не должен быть менее 2 мм;

4)толщина стенки эксцентрично расположенного отверстия должна быть не менее 1 мм;

5)деталь должна иметь закругленные кромки;

6)переходы от ступицы к плечу рычага целесообразно выпол­ нять так, как показано на рисунке;

7)изготовление канавки прессованием невозможно, необходима; дополнительная обработка резанием.

Изделия^ которые прежде изготовлялись цз мало;углеродистых сталей и чугунов, можно изготавливать либо из чистого железного порошка марки 1Ш4М2, Ш14МЗ, либо из железного порошка, со-‘ держащего до 1 % графита.

При проектировании заготовки следует максимально упростить форму детали. На рис. 3.4.1 приведены примеры необходимого уп­ рощения формы деталей. При конструировании деталей 1, 5, 6, 8, 9 следует избегать выточек и отверстий с острыми углами. Детали 2, 3, 7 не могут быть спрёссованы в окончательном виде. При сопря- : жении поверхностей следует предусматривать радиус закругления"

не менее 0,25 мм. При прессовании _«глухих» отверстий фланец | должен располагаться у дна. Разница между двумя рядом располо-; ^ женными отверстиями (наружными прверхностями) должна быть ; не менее 2 мм. При наличии у деталей ребер, выемок, приливов их* | следует располагать как молшо ближе к верхнему краю матрицы. « Не рекомендуется прессовать изделия с тонкими лезвиями, узкими1| и глубокими шлицами клиновидного сечения, шпоночные канавки, >• тонкие шпильки И Т . д. [29]. |)

При проектировании изделий с рельефным профилем необходи-|| МО определить направление наиболее выгодного прессования. При ; | выборе направления прессования следует руководствоваться тем,|] что для изделий, имеющих ось вращения, усилие прессования должно быть направлено вдоль этой оси, а изделия, не имеющ! оси вращения, должны прессоваться в таком положении, при кото­ ром они имеют наименьшее количество переходов или изменешй) толщины.

Сложными для изготовления являются детали, имеющие различ! расположенные по высоте внешние или внутренние фланцы, ата! детали, имеющие отверстия. Для изготовления таких деталей приме-

332

няются многопуансонные пресс-формы. Монолитным пуансоном прессуют только те изделия, сечение которых изменяется по высоте не более чем Шт25 %. Изготовление отверстий любой фдрмы (но размером не менее 2...2 мм), расположенных в щправлении прессо­ вания, с помощью стержней не представляет каких-либо трудностей.

Схема пресс-фор1^]ы для получения изделий простой цилиндри­ ческой формы с отношением высоты к диаметру меньше 1 односто­ ронним прессованием приведена на рис. 3.4.2.

Рис. 3.4.2. Схема пресс-формы; 1 - верхний пуансон; 2 - матрица; 3 - нижний пуансон; 4 - порошок

При необходимости прессования изделий с отношением высоты к диаметру (поперечному размеру) более 1 или когда форма изделия та­ кова, что одностороннее прессование не может обеспечить равномер­ ную плотность по объему йздезшя, используют Пресс-формы двусто­ роннего прессования, схемы котсрых приведены на рис. 3.4.3 - 3.4.5.

Рис. 3.4.3. Схема пресс-формы с неподвижной матрицей для двустороннего прессования: 1 - матрица; 2 - нижний пуансон; 3 - верхний пуансоЛ

333

Рис. 3.4.4. Схема пресс-формы для прессования втулок с наружным верхним буртом: 1 - Матрица; 2,1 - составные элементы нижнего пуадсона; 3 - кольцо; 4 - обойма; 5 —упор; 6 - пружина; 8 - верхний пуансон

В ЭТОМ случае матрица может быть неподвижна (усилие прикла­ дывается к верхнему и нижнему пуансонам) (рис. 3.4.3, 3.4.5), под­ вижна или «плавать», опираясь на пружину (усилие прикладывается к верхнему пуансону), рис. 3.4.4.

Для прессования изделий очень сложной формы применяют верхние и (или) нижние составные пуансоны с несколькими под­ вижными частями, количество которых соответбтвует количеству переходов (изменения размеров по высоте).

Основные размеры пуансонов и внутренние полости матрицы определяются размерами изделия с учетом технологических и фи­ зических свойств порошка, припусков на механическую обработку. Расчету подлежат высота и диаметр (поперечный размер) матрицы, формирующий наружный габаритный размёр прессОвки, диаметр стержня, формирующего отверстие детали или р^меры составных пуансонов, а также высота верхнего и нижнего пуансонов.

При проектировании пресс-формы предварительно составляют ее эскизнук) схему с учетом направления и специфических особенно­ стей прессования [52].

334

= (0,01...0,02) Ая. Причем величина усадки берется со знаком «+», если при спекании размер уменьшается, и со знаком «-», если этот размер увеличивается;

^ - высота заходной части матрицы под верхний или нижний пуансоны, принимаемая обычно равной 10... 15 мм. Размер полости

где Пн - соответствующий номинальный размер наружной поверх­ ности изделия, формирующийся в данной полости матрицы, мм;

Ад - допуск на размер Пн, мм; А^„ - величина упругого последействия по размеру Он, мм; оп­

ределяется А(„ = 0,003 Пн [4];

А1у^ - величина усадки при спекании по размеру Пя, мм; опреде­ ляется А1у^ = (0,01...о,02) Он. Если при спекании размер уменьшает­

ся, то в расчете берется знак «+», если увеличивается, то знак «-»; - припуск на дополнительную обработку.

335

Рис. 3.4.5. Схема автоматической прессформы для прессования втулок с наружным буртом посредине: 1 основание верхнего пуансоНа; 2 - пружина- 3- неподвижная чаеть верхнего пуансона; 4 - подвижная часть верхнего гуансона; 5 —стержень; , 6 - матрица; 7 - нижний пуансон

Формулу (3.4.2) используют также для определения размера стержня (<1ст), формующего внутреннее отверстие изделия, причем за Рн принимают соответствующий размер отверстия. При расчете Омэтр половину допуска А^а берут со знаком «-», при расчете (1с по­ ловину допуска Ао/2 берут со знаком «+».

Высоту пуансона, к которому прикладывают прессующее усилие и который одновременно служит для выталкивания изделия, можно определить по формуле

где Ь - либо высота, необходимая для крепления пуансона в пуансонодержателе, либо размер, равный 5... 10 мм, если пуансон не нужно крепить в пуанСонодержателе.

336