5.3 Свариваемость

Свариваемость – это способность материалов образовывать сварные соединения. Свариваемость металлов определяется типом и свойством структуры, возникающей в сварном соединении при сварке. При сварке однородных металлов и сплавов в месте соединения, как правило, образуется структура идентичная или близка структуре заготовок. Этому случаю соответствует хорошая свариваемость материалов. При сварке разнородных материалов в зависимости от различия их физико-химических свойств в месте соединения образуется твердый раствор с решеткой одного из материалов, либо химическое или интерметаллидное соединение с решеткой, резко отличающейся от решеток исходных материалов. В этом случае материалы относятся к категории удовлетворительно или плохо сваривающихся.

Хорошо свариваются низкоуглеродистые и низколегированные стали 25, 15Н2М, 20Х и др. Удовлетворительно свариваются: стали 35, 20ХН2М, 20ХМ и др. При сварке этих сталей необходимо строго соблюдать режим сварки, иногда их нужно подогревать до 100-150⁰С. К ограниченно сваривающимся относятся - сталь 45, 30ХГСА, 30ХНГ2М - необходим специальный сварочный материал, подогрев до 150-350⁰С, термическая обработка и т.д. К плохо сваривающимся относятся- стали 50Г2, 40ХФА и др., сваривают с применением сложных технологических приемов, однако сварные соединения из этих сталей имеют пониженное качество. Чугун относится к категории плохо свариваемых сплавов. Его сваривают для исправления дефектов в отливках и при ремонте деталей, получивших трещины при эксплуатации. Сварка алюминия затруднена из-за образования прочной и тугоплавкой пленки окисла Al₂O₃, плавящейся при 2050⁰С. К тугоплавким металлам относятся титан, цирконий, ниобий, молибден и др., т.е. те у которых температура плавления выше, чем у железа. При нагреве тугоплавкие металлы интенсивно поглощают газы (кислород, водород, азот). При этом даже незначительное содержание газов, например, кислорода, приводит к резкому снижению пластических свойств указанных металлов. Для получения качественных сварных соединений необходимо создавать совершенную защиту места сварки от воздействия воздуха.

Вопросы для самоконтроля

1. Как классифицируют способы сварки?

2. В чем заключается сущность сварки плавлением?

3. В чем заключается сущность сварки давлением?

4. На какие виды по форме свариваемого соединения подразделяется контактная сварка?

5. Дайте определение свариваемости.

6. Назовите марки хорошо свариваемых сталей.

6. Обработка металлов резанием

6.1. Классификация технологических

методов обработки заготовок

Метод обработки заготовок характеризуется видом используемой энергии, способом воздействия инструмента на заготовку и схемой обработки определенной поверхности заготовки. На рис.6.1 приведена подробная классификация технологических методов обработки заготовок.

6.2 Классификация видов обработки резанием

В основе деления обработки резанием на виды лежит характер рабочих движений инструмента и заготовки друг относительно друга. Вне зависимости от того, заготовка или инструмент совершают эти движения, различают главное движение, которое обеспечивает процесс срезания припуска, и движение (движения) подачи, обеспечивающее непрерывность срезания припуска во времени. Главное движение обозначают символом V, движение подачи – символомS.

Рис.6.1 Технологические методы обработки заготовок

Различают следующие основные виды обработки резанием:

1) Точение (рис. 6.2, а) ирастачивание(рис. 6.2, б) — процессы механической обработки, при которых заготовка 1, установленная в шпинделе токарного станка вращается, совершая главное движение со скоростью резанияV. При этом резец 2, закрепленный в резцедержателе токарного станка, совершает движение подачи (или вспомогательное движение) вдоль либо поперек оси вращения детали (возможно по сложной траектории) со скоростьюS.

а) б)

Рис. 6.2 Точение – а, растачивание – б

Растачиваниеотличается от точения тем, что этим способом токарной обработки производится обработка внутренней цилиндрической поверхности детали расточными резцами.

К точению относят также операции подрезания торцев, прорезание кольцевых канавок, отрезание детали от заготовки. С помощью точения могут быть получены разнообразные фасонные поверхности вращения, включая спиральные и винтовые, в том числе резьбы.

2) Фрезерование(рис.6.3) — процесс механической обработки заготовки 1, при котором последняя совершает движение подачиSвместе со столом, на котором она закреплена, а главное вращательное движение со скоростьюVосуществляет многозубый инструмент — фреза 2. Фрезы бывают разнообразных видов и различаются по назначению.

С помощью фрезерования могут быть получены разнообразные простые или фасонные поверхности, такие как плоскости, пазы, уступы, карманы, окна, лыски, шлицы, зубья и т.д.

Рис. 6.3. Фрезерование

3) Сверление(рис. 6.4) — процесс изготовления отверстий в сплошной детали, которая неподвижно закреплена на столе. Режущий инструмент — сверло совершает главное вращательное движение вокруг своей оси со скоростьюVи движение подачиSвдоль своей продольной оси.

VV

а) б)

Рис. 6.4. Схемы сверления (а) и зенкерования (б)

Рассверливаниеаналогично сверлению, но рассверливанием увеличивают размер предварительно полученного отверстия. Аналогичные сверлению процессы финишной (окончательной) обработки, которые, как правило, сопровождают сверление с целью повысить точность отверстий и снизить шероховатость их поверхности, называютсязенкерованием и развертыванием. Они производятся соответственно зенкерами и развертками, отличающимися от сверл большим количеством зубьев, повышенной точностью и отсутствием острой вершины. Зенкеры и развертки могут также иметь коническую форму для обработки конических отверстий или фасок.

4) Протягивание (прошивание)(рис. 6.5) — процесс получения отверстий самого разнообразного профиля (рис. 6.6), а также пазов, плоскостей и т.д. путем воздействия на заготовку 2 инструментом 3 — протяжкой (прошивкой). Заготовка устанавливается на протяжной плите 1 станка неподвижно или с возможностью самоустановки относительно траектории движения инструмента. Протяжка совершает главное (обычно поступательное) движение со скоростьюV_Р. Обратное холостое движение –V_X. Движение подачи как таковое отсутствует, однако функцию подачи выполняет разность поперечных размеров предыдущего и последующего зубьевS_Z, задаваемую конструктором протяжки. Такую подачу называют конструктивной.

Рис. 6.5 Протягивание

Рис. 6.6 Примеры профилей деталей, получаемых протягиванием

Прошивание (рис. 6.7) отличается от протягивания тем, что выполняется в вертикальном положении прошивкой – инструментом, аналогичным протяжке, но более коротким и без хвостовиков. Если при обработке заготовки протяжку сквозь нее "протягивают", то прошивкой ее "прошивают".

Рис. 6.7 Схема прошивания

5) Шлифование(рис. 6.8)— процесс окончательной (финишной) обработки деталей различной формы и размеров абразивным инструментом. В таких инструментах множество мелких, хаотично расположенных, режущих кромок из корунда, нитрида бора, карборунда, алмаза и других абразивных материалов, закреплены в так называемой связке (на основе синтетических смол, керамики, резины, металла и т.д.). Большей частью такие инструменты имеют вид кругов, дисков, тарелок, цилиндров. Однако, применяются также бруски, ленты, гибкие пластины (шкурки), пасты, порошки и т.д. В последнем случае речь идет о таком виде отделочной абразивной обработки, как полирование. В случае шлифования главное движение (V,V_K) осуществляет круг, вращающийся с высокой скоростью (до сотен метров в секунду), а движение подачи совершает заготовка, совершающая поступательное движение (Sпри плоском шлифовании), либо поступательное и вращательное (S_ПР,S_KPпри круглом шлифовании).

Рис. 6.8 Шлифование

Кроме основных видов обработки металлов резанием существует множество менее распространенных способов обработки: строгание, долбление, различные варианты зубо- и резьбообработки, хонингование, суперфиниширование, притирка, доводка, полирование и т.д..

К разновидностям абразивной обработки относятся также операции шлифования абразивными лентами, суперфиниширование и хонингование, т.е. окончательная обработка абразивными брусками наружных и внутренних поверхностей соответственно; полирование и притирка, т.е. обработка с использованием порошков и паст, которая позволяет получить наивысшую точность и наименьшую шероховатость поверхности.