4. Раскисление сталей

Раскисление металлов — процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для раскисления применяют элементы (или их сплавы, например ферросплавы), характеризующиеся большим сродством к кислороду, чем основной металл. Так, сталь раскисляют алюминием, который образует весьма прочный окисел Al2O3, выделяющийся в жидком металле в виде отдельной твёрдой фазы. Также используют углерод, ферросилиций и ферромарганец для раскисления стали. Раскисление является заключительной операцией перед заливкой, которая в значительной мере определяет свойства готового металла. Задачами раскисления являются:

- снижение растворимости кислорода присадками элементов - раскислителей, характеризующихся большим сродством к кислороду, чем железо, до уровня, обеспечивающего получение плотного металла;

- создание условий для возможно полного удаления образующихся продуктов раскисления из жидкой стали

5) Разливка сталей.

Разливка стали. Процесс разливки стали и последующего ее охлаждения оказывает существенное влияние на получение высококачественного металла. Существует разливка стали в изложницы и непрерывная разливка.

Изложницы —это металлические (обычно чугунные) формы с круглой, многоугольной или квадратной формой поперечного сечения. Форма сечения изложницы зависит от дальнейшего использования слитка; квадратные изложницы применяют для проката и поковок;

Разливка стали в изложницы может производиться в каждую имеющую дно изложницу отдельно сверху или одновременно в несколько изложниц, не имеющих дна, снизу сифоном. Первый способ применяют при получении крупных слитков (до 100 т) и при разливке так называемой «спокойной стали», т. е. полностью раскисленной в печи или в ковше и застывающей в изложнице спокойно. «Кипящая» сталь, раскисленная неполностью в печи, при заливке в изложницы бурлит в результате выделения окиси углерода при охлаждении стали. Разливку «кипящей» стали производят сифонным способом, который применяют и при изготовлении мелких и средних слитков (до 100 шт.) одновременно. При разливке сверху усадочная раковина, образующаяся под коркой, получается меньше, так как горячий металл поступает в верхнюю часть слитка.При сифонном способе одной струей можно заливать несколько изложниц; поверхность слитков получается более чистой.

Наиболее совершенный способ разливки стали (изобретенный в СССР) — непрерывная разливка, заключающаяся в том, что жидкий металл из ковша 1 (рис. 8) через промежуточную емкость 2 непрерывно поступает в кристаллизаторы 3, охлаждаемые водой. Далее затвердевающий металл формируется прокаткой между валками 4 и потом разрезается на куски газорезками 5. Куски стали кантователями укладываются на элеваторы.Рассмотренный способ разливки стали имеет следующие достоинства:

1) при получении заготовок небольшого сечения исключается необходимость применения дорогостоящих обжимных станов (блюмингов);

2) исключается необходимость в изложницах, поддонах и т. д.;

3) отсутствуют прибыльные части слитков, что позволит сэкономить до 20% металла.

Таким образом, слитки из сталеплавильных цехов при применении непрерывной разливки стали могут направляться в горячем состоянии непосредственно в прокатку, что обусловливает значительную экономическую эффективность такого непрерывного цикла производства стали.

6) . Основы литейного производства. Элементы литейной формы литейная оснастка.

Литейное производство, одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом. Наиболее распространенным является способ получения отливок в так называемых разовых литейных формах.

Литейная форма (рис. 2, а) обычно состоит из верхней полуформы 8 в нижней 11. Полуформы изготовляются из песчано-глинистой или песчано-смоляной смеси уплотнением ее в металлических рамках 2 и 13, называемых опоками. В нижней полуформе по модели 10 изготовляется литейная полость 4, предназначенная для формирования наружного отпечатка литой заготовки цилиндра. Для получения внутреннего отверстия в отливке в форму устанавливают песчаный стержень 7, изготовленный в стержневом ящике, состоящем из двух половин (рис. 2, б). Стержень в форме прочно закреплен двумя полуформами в местах 6 и 12, называемых стержневыми знаками. Отпечатки стержневых знаков в полуформах образуются на модели с помощью выступов 9. Верхняя и нижняя полуформы центрируются при соединении (спаривании) с помощью штырей 1. Полость, образованная полуформами и стержнем, непосредственно омываемая расплавом во время его заливания, называется рабочей поверхностью формы, а наружные слои их, соприкасающиеся с расплавом,— рабочими слоями. Для заливки расплава в литейную полость формы делают литниковые каналы 3, называемые литниковой системой.

Перед заливкой литейные полуформы прочно скрепляют скобами или наложением груза. Это предотвращает возможный «уход» расплава по разъему формы. Газы, выделяющиеся из формовочной смеси и расплава при заливке его в форму, выходят через вентиляционные каналы 5.

Разовые формы служат для получения одной или нескольких отливок, если в форме одновременно формируется несколько отливок

Сырые формы благодаря отсутствию процесса сушки и, следовательно, более быстрому и экономичному изготовлению широко применяются для производства стального, чугунного и цветного литья весом до 3000 кг.

Сухие формы применяются в основном для производства крупных, сложных ответственных стальных и чугунных отливок весом более 500 кг.

Подсушенные формы используются для получения из чугуна или стали ответственных отливок весом до 5000 кГ. Как правило, эти отливки имеют сложную конфигурацию, значительную площадь плоских поверхностей.

7) Литейные свойства металлов. Специальные виды литья: кокильное и центробежное литье.

Все металлы и сплавы характеризуются физическими, химическими, механическими и технологическими свойствами. Технологические свойства характеризуются жидкотекучестью, прокаливаемостью, ковкостью, свариваемостью и обрабатываемостью резанием. Эти свойства металлов и сплавов играют важную роль в машиностроении.К технологическим свойствам металлов относятся также литейные свойства металлов и сплавов, характеризующие способность их хорошо заполнять все очертания формы и образовывать плотные отливки при затвердевании. При недостаточной жидкотекучести в отливке, особенно в тонких ее частях, образуются спаи и недоливы. При склонности металлов и сплавов к большой усадке во время затвердевания (кристаллизации) появляются усадочные раковины и большие внутренние напряжения.Все перечисленные свойства в необходимых случаях определяются испытанием металлов и сплавов в лабораториях с помощью специальных приборов и установок. Литейные свойства чугуна и стали и некоторых цветных металлов и сплавов определяют испытанием на жидкотекучесть. Жидкотекучесть зависит от природы чистых металлов, химического состава сплавов и температуры их нагрева. Величина жидкотекучести определяется по технологической пробе (рис. 108), т. е. по длине спирального канала трапециевидного сечения, заполненного сплавом в контрольной форме. Чем больше жидкотекучесть сплава, тем большей длины участок будет заполнен до затвердевания.

Литьё металлов в кокиль — более качественный способ. Изготавливается кокиль — разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. кокильное литьё, способ получения фасонных отливок в металлических формах — кокилях. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при Л. в к. заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести. В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

Центробежный метод литья (центробежное литье) используется при получении отливок, имеющих форму тел вращения. Подобные отливки отливаются из чугуна, стали, бронзы и алюминия. При этом расплав заливают в металлическую форму, вращающуюся со скоростью 3000 об/мин.Под действием центробежной силы расплав распределяется по внутренней поверхности формы и, кристаллизуясь, образует отливку. Центробежным способом модно получить двухслойные заготовки, что достигается поочередной заливкой в форму различных сплавов. Кристаллизация расплава в металлической форме под действием центробежной силы обеспечивает получение плотных отливок.При этом, как правило, в отливках не бывает газовых раковин и шлаковых включений. Особыми преимуществами центробежного литья является получение внутренних полостей без применения стержней и большая экономия сплава в виду отсутствия литниковой системы. Выход годных отливок повышается до 95 %.

8) Сущность, место и значение обработки металлов давлением. Классификация

Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело внешних сил. Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил. Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину, меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение. При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, большие межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в свое исходное положение, а занимают новые положения равновесия. Процессы омд по назначению подразделяют на два вида: для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей — только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

для получения деталей или заготовок, имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Прокатка Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающими валками. Силами трения заготовка втягивается между валками, уменьшаются поперечные размеры заготовки.

Прессование Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.

Волочение Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

Ковка Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки заготовки

Штамповка Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп). Различают объёмную и листовую штамповку. При объёмной штамповке сортового металла на заготовку, являющуюся обычно отрезком прутка, воздействуют специализированным инструментом — штампом, причём металл заполняет полость штампа, приобретая её форму и размеры. Листовая штамповка Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона и матрицы.

9) Влияние химсостава на ОМД. Горячая и холодная ОМД

Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла. При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называют упрочнением (наклепом). Изменение механических свойств состоит в том, что при холодной пластической деформации по мере ее увеличения возрастают характеристики прочности, а характеристики снижаются. Металл становится более твердым, но мене пластичным. Изменение, внесенные холодной деформацией в структуру и свойства металла не обратимы. Они могут быть устранены, например с помощью термической обработки (отжигом).

Горячая обработка металлов металлов давлением производится при температурах, значительно превышающих температуру их рекристаллизации, когда скорость процесса упрочнения, вызванного деформацией. При этом микроструктура металла после обработки давлением оказывается равноосной, без следов упрочнения. Зерна в металле получаются тем мельче, чем больше степень деформации.

Перед горячей обработкой давлением металлы и стали нагревают до определенной температуры (начало горячей обработки давлением) для повышения их пластичности и уменьшения сопротивления деформации. Однако в процессе обработки температура металла понижается. Минимальная температура, при которой можно производить обработку, называется температурой окончания обработки давлением. Область температуры между началом и окончанием, в которой металл или сплав обладает наилучшей пластичностью, наименьшей склонностью к росту зерна и минимальным сопротивлением деформированию, называют температурным интервалов горячей обработки давлением.

При этом температура нагрева металла выбирается такой, чтобы не возник, пережег либо перегрев. Пережег, характеризуется окислением металла на границе зерен, в результате чего он становится хрупким и при ударе разрушается. Перегрев сопровождается резким ростом размеров зерен, вследствие чего ухудшаются механические свойства.

Заготовка должна быть равномерно нагрета по всему объему до требуемой температуры. Нагрев осуществляется в различных печах и нагревательных устройствах. Выбор способа нагрева заготовок определяется технико-экономических соображениями.

10) Сущность процессов прокатки и прессования. Осн виды, устройства, продукция.

Прокатка — один из самых распространённых видов обработки металлов давлением. Заключается в обжатии металла между двумя, реже тремя, вращающимися в разные стороны валками. Силами трения заготовка затягивается в зазор между валками и обжимается по высоте. Тангенс угла захвата равен коэффициенту трения. После прокатки отношение площади сечения прокатанной заготовки к площади сечения готового профиля равно отношению длины готового профиля к длине исходной заготовки без учёта потерь по переделу и называется коэффициентом вытяжки.

Инструментом при прокатке являются валки, форма рабочей поверхности которых зависит от вида получаемой продукции, а машиной-орудием — прокатный стан.

В зависимости от взаимного расположения заготовки и валков и характера их движения различают три вида прокатки: продольную, поперечную и винтовую (косую). При продольной прокатке валки имеют цилиндрическую форму; оси валков перпендикулярны оси заготовки. Валки вращаются в разные стороны. Благодаря трению между валками и заготовкой последняя втягивается в зазор между вращающимися валками и движется поступательно вдоль своей оси. В результате продольной прокатки заготовка получает обжатие по высоте, незначительное уширение и значительное увеличение длины. Форма и величина поперечного сечения изделия по всей длине постоянны. Продольной прокаткой обрабатываются слитки и заготовки разнообразных поперечных сечений. При поперечной прокатке валки имеют тоже цилиндрическую форму, а их оси параллельны оси заготовки. Валки вращаются в одну сторону. В этом случае заготовка только вращается и поперечным усилием вталкивается в зазор между валками. В результате уменьшается поперечное сечение заготовки на длине, приблизительно равной длине валка, и увеличивается ее длина. Этим способом можно обрабатывать заготовки только круглого поперечного сечения. При винтовой (косой прокатке) валки имеют бочкообразную форму и вращаются в одну сторону, вследствие чего заготовка получает вращение в противоположную сторону. Оси валков расположены под углом друг к другу и к оси заготовки. Благодаря этому заготовка, кроме вращательного движения, получает одновременно и поступательное движение вдоль оси (т. е. винтовое). В результате винтовой прокатки заготовка получает поперечное обжатие (уменьшается ее диаметр) и увеличение длины. В этом случае заготовка должна иметь только круглое поперечное сечение.

Прессование — процесс обработки металлов давлением путем выдавливания его пуансоном из кон­тейнера через отверстие в матрице. При этом металл принимает форму (круглую, квадратную и др.), соот­ветствующую конфигурации отверстия в матрице. Чаще прессование применяют для получения изделий из цвет­ных металлов и их сплавов. Существует прямое и об­ратное прессование.

Прямое прессование. Заготовку за­кладывают в контейнер , закрывают пресс-шайбой и пуансоном выдавливают через матрицу. Направ­ление течения металла совпадает с направлением дви­жения пуансона. К концу операции в контейнере остается небольшая часть металла (18. ..20% массы заготовки), называемая пресс-остатком.

Обратное прессование. Контейнер за­крыт с одного конца упорной шайбой, давление на за­готовку передается через полый пуансон с укреп­ленной на нем матрицей. Металл выдавливается на­встречу движению пуансона. При этом методе пресс-остаток составляет 5.. .6 % массы заготовки.

Прессованием можно изготовить прутки диаметром 5.. .3000 мм, трубы с внутренним диаметром 18. ..350 мм и толщиной стенки 1,25.. .5 мм, различные профили. Эти изделия превосходят по точности, разнообразию и сложности изделия, получаемые прокаткой.

В последнее время применяют гидравлическое прес­сование, позволяющее обрабатывать очень хрупкие сплавы. В данном случае металл находится в состоянии всестороннего сжатия, потери на трение минимальные.

11) Сущность процессов ковки и штамповки. Основные виды, устройства, продукция.

Сущность процессов ковки и штамповки. Основные виды, устройства, продукция.

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путем последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки заготовки. Свободная ковка — процесс, при котором металл течет свободно (не ограничен поверхностями штампа), не встречая сопротивления своему движению. Ковку осуществляют последовательными ударами ку­валды, бойка молота или нажимами бойка пресса. Ме­талл, подвергаемый ковке, как правило, нагревают.

Инструмент для свободной ковки делят на три груп­пы: для обработки, удержания и измерения поковок. К инструменту для обработки поковок от­носят кувалды, молотки (ручники), гладилки, прошив­ни, зубила, обжимки и др. Удерживающий инстру­мент— наковальни и различные клещи. Для измерения поковок используют линейки, угольники, кронциркули, шаблоны и др.

Ручную ковку ведут на наковальне, используя ку­валды и различный подкладной инструмент, а машин­ную — па ковочных молотах и прессах. Для изготовле­ния мелких поковок применяют пневматические ковоч­ные молоты, для средних паковок — 'паровоздушные. Крупные тяжелые поковки изготовляют на ковочных прессах.

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента – штампа (для каждой детали изготавливают свой штамп). Различают объемную и листовую штамповку. При объемной штамповке сортового металла на заготовку, являющуюся обычно отрезком прутка, воздействуют специализированным инструментом – штампом, причем металл заполняет полость штампа, приобретая ее формы и размеры. Объемную штамповку выполняют в штам­пах, состоящих обычно из двух половин, которые в соб­ранном виде создают одну или несколько внутренних полостей, называемых ручьями. В отличие от свобод­ной ковки течение металла при деформации ограничено внутренними стенками штампа. Изделия, получаемые штамповкой, отличаются высокой точностью размеров, хорошим качеством поверхности и небольшими припус­ками и допусками. Листовая штамповка— производство изде­лий из листового материала с использованием штампов. При листовой штамповке изменяют только взаимное положение отдельных частей исходной заготовки или отделяют какую-то часть от целого листа. Этим способом изготовляют разнообразные детали для автомоби­лей, тракторов, комбайнов и других сельскохозяйствен­ных машин (крылья, капоты, бункера, ящики, диски ко­лес, детали радиаторов и др.). Листы толщиной более 10 мм подвергают горячей штамповке, менее 10 мм— холодной.

Листовую штамповку осуще­ствляют на прессах. Наибольшее применение получили кривошипно-шатунные и фрикционно-винтовые прессы. В настоящее время в производство внедряют новые методы: штамповка эластичной (резина) и жидкой средой, взры­вом и электрогидравлическая.

Штамповку взрывом применя­ют для изготовления крупных из­делий сложной конфигурации. В контейнер / с во­дой устанавливают матрицу 2 с листовой заготовкой 3, прижатой к ней кольцом 4 с уплотнителем. В полости матрицы создают вакуум. Взрывчатое вещество 5 подвешивают-в воде над заготовкой. Взрыв создает высокое давление, под действием которого заготовка принимает форму матрицы.

При электрогидравлической штамповке энергоноси­телем служит высоковольтный электрический разряд в жидкости. Разряд вызывает ударную волну, которая деформирует заготовку.

12) Волочение: сущность, исходные заготовки и готовая продукция.

Волочением называется процесс деформирования металла путем его протягивания через отверстие в волоке, имеющее меньшее поперечное сечение, чем заготовка. В результате волочения поперечное сечение заготовки уменьшается и принимает форму сечения отверстия волоки, увеличивается длина заготовки, изделие получает точные размеры и чистую гладкую поверхность.

Исходным материалом для волочения служит сортовой прокат простых профилей (круг, квадрат, полоса, проволока-катанка), а также трубы. В результате волочения можно получить сплошные профили простых и сложных сечений, трубы обычные и некруглого сечения. Очень часто в производственных условиях некоторые изделия, полученные прокаткой (проволока, прутки, трубы), должны иметь точные сечения по длине и чистую поверхность. Например: заготовки для штамповки на горизонтально-ковочных машинах или на холодно-высадочных автоматах. В этом случае применяется калибровка — волочение с очень незначительным обжатием (8—12 %). Технологический процесс состоит из тех же операций.

Процесс волочения проволоки и тонкостенных труб состоит из следующих операций. Подготовка заготовки (катанка) к волочению включает удаление окалины травлением в водных растворах кислот, промывку и сушку. Затем на поверхность наносят смазку (мине­ральное масло, мыло, графит и др.).

Режим волочения разрабатывают, исходя из сум­марной вытяжки или суммарного обжатия, числа про­ходов, имеющегося оборудования, количества частных вытяжек или обжатий, размеров протягиваемой заго­товки по проходам, скорости волочения.

13) . Сущность процесса сварки. Классификация способов сварки

Сварка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

зависимости от вида энергии активации и по состоянию металла в зоне соединения все способы сварки можно разделить на две группы: сварка давлением и сварка плавлением (рисунок ниже). К сварке давлением относят способы, при которых применяют только механическую или тепловую и механическую энергию совместно. В последнем случае сварка может происходить с оплавлением металла или без его оплавления.

К сварке давлением без нагрева относится холодная сварка, сварка взрывом, магнитно-импульсная сварка. Для этих способов характерно высокое давление на детали в зоне соединения, в несколько раз превышающее предел текучести и даже предел прочности свариваемого металла при комнатной температуре, что обеспечивает совместное пластическое реформирование соединяемых поверхностей.

Сварка давлением с нагревом без оплавления происходит при высоких температурах, переводящих металл в пластическое состояние. Это снижает предел текучести металла и позволяет получить нужную для сварки деформацию при небольшом удельном осадочном давлении, в несколько раз меньшем предела текучести металла при комнатной температуре.

Сварка давлением с нагревом и оплавлением характеризуется высокой температурой нагрева зоны соединения, превышающей температуру плавления свариваемого металла. На поверхности соединяемых деталей тонкий слой металла оплавляется. Под действием прилагаемого давления жидкий металл при некоторых способах сварки может выдавливаться из зоны соединения, например при сварке трением, контактной стыковой, сварке оплавлением.

При сварке плавлением в зону соединения вводится только тепловая энергия. Металл в зоне сварки нагревается выше температуры его плавления. Здесь могут быть два способа: с плавлением основного металла и без плавления основного металла.

При газопламенной (газовой) сварке источник тепла — это пламя от сжигания горючего газа или пара в кислороде.

14) . Строение и структурно-фазовые превращения в сварном соединении при сварке.

Качество сварного соединения зависит не только от химического состава металла шва, но и от характера структуры. Для ее изучения необходимо вначале проследить процесс кристаллизации наплавленного металла. В отличие от кристаллизации слитка кристаллизация сварочной ванны протекает в следующих характерных условиях: при незначительном объеме расплавленного металла; при быстром концентрированном нагреве металла сварочной дугой и быстром охлаждении вследствие интенсивного теплоотвода; при наличии подвижного температурного поля, создаваемого перемещением дуги. Вследствие этого средняя скорость кристаллизации равна скорости сварки. Процесс первичной кристаллизации начинается после расплавления и перемешивания основного и электродного металлов и прекращения действия дуги на сварочную ванну. Жидкий металл охлаждается, и в направлении, обратном отводу тепла, т. е. от стенок ванны к центру, начинается рост кристаллов.

Вначале центрами кристаллизации являются стенки ванны, на которых в виде острых шипов выступают части нерасплавленного основного металла. Вокруг этих центров происходят затвердевание жидкого металла и рост кристаллов, что обеспечивает прочную связь между основным и наплавленным металлами.

Так же как в слитке, кристаллизация носит периодический волнообразный характер, т. е. металл застывает не сразу, а отдельными волнами, слоями, что можно проследить на разрезе сварного шва. Периодическим характером кристаллизации, а также волнообразным поступлением расплавленного металла в шов (вследствие давления потока газов, электронов и капель расплавленного металла) объясняется мелкочешуйчатость поверхности сварного шва. С охлаждением наплавленный металл претерпевает структурные фазовые изменения и приобретает окончательную вторичную структуру. При исследовании макроструктуры, т. е. структуры, выявляемой невооруженным глазом или при небольшом увеличении через лупу, определяют характер кристаллизации, контуры провара, зону термического влияния, ликвацию, неоднородность структуры металла и дефекты сварки. При исследовании микроструктуры сварных швов стали с повышенным содержанием углерода (среднеуглеродистой) можно наблюдать увеличение количества перлита и рост зерна, связанный с увеличением содержания в стали углерода. Эта сталь чувствительна к перегреву и закалке, в ней встречаются участки перегрева с крупными кристаллами, иногда расположенными под углом 60—90 ° друг к другу (видманштеттова структура). Перегретая сталь отличается низкими механическими свойствами; при перегреве особенно снижаются ее пластичность и вязкость. Поэтому при сварке стремятся не допускать перегрева стали или исправляют его последующей термической обработкой.

Зона термического влияния в свою очередь разделяется на несколько участков, из которых основными являются: участок 1, который подвергался воздействию температур от 720 до 900°С; этот участок характеризуется неполной перекристаллизацией стали, т. е. частичным образованием новых мелких зерен феррита; участок 2, находившийся под воздействием температур от 900 до 1100°С; он характеризуется мелким строением зерна, т. е. более полной перекристаллизацией, имеет повышенные по сравнению с основным металлом механические свойства;

Между зоной термического влияния и наплавленным металлом существует участок сплавления незначительной ширины (0,1 — 0,4 мм), а между участком 1 и основным металлом находятся места, подвергающиеся воздействию более низких (ниже 720°С) температур, что может привести к явлению старения.

15) Технологические возможности электродуговой сварки плавлением и области ее применения.

Источником теплоты является электрическая дуга, возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата. Температура электрической дуги превосходит температуры плавления всех существующих металлов. Электросварка не изменяет химического состава материала.

Сварка может производиться встык и внахлестку. Кроме того, различают тавровые, угловые и отбортованные соединения.

Рекомендуется стыковое соединение, которое осуществляется обычно после предварительной подготовки стыка одним из следующих способов:

1) отбортовкой (при толщине свариваемых листов до 3 мм);

2) со скосом листов с одной стороны;

3) со скосом с двух сторон.

С применением электрической дуги можно производить и резку металла на воздухе и под водой. Однако в этом случае место реза получается неровным, а производительность такой резки низкая. Поэтому ее применяют в ограниченной мере для разрезки лома и отделения прибылей и литников в тех случаях, когда другие методы резки трудноосуществимы.

Сварка плавящимся электродом В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой через специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки. Для защиты от атмосферы применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки вместе с электродной проволокой. Следует заметить, что углекислый газ является активным газом — при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделившийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители (такие, как марганец и кремний). Другим следствием влияния кислорода, также связанным с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.

16) Обработка металлов резанием: основные сведения о процессе, режущем инструменте и металлорежущих станках.

Физическая сущность обработки металлов резанием заключается в удалении с заготовки поверхностного слоя металла в виде стружки, для того чтобы получить из заготовки деталь нужной формы, заданных размеров и обеспечить требуемое качество поверхности.Для осуществления процесса резания необходимы два движения — главное и вспомогательное, совершаемые инструментом и заготовкой (или одним из них) относительно друг друга. В различных видах обработки резанием эти движения выражаются по-разному. Например, в токарной обработке главным движением (движением резания) является вращение заготовки, а вспомогательным (движением подачи) — поступательное движение резца; при фрезеровании движение резания — это вращение фрезы, а подача осуществляется поступательным движением заготовки.

Процесс резания — это скалывание частичек металла (элементов стружки) под действием силы, с которой режущая кромка резца вдавливается в срезаемый слой. При обработке менее вязких металлов, например твердой стали, стружка образуется из отдельных элементов, слабо связанных между собой. Она называется стружкой скалывания (). Если обрабатывается хрупкий металл, например иугун или бронза, то отдельные элементы стружки надламываются и отделяются от заготовки и друг от друга, Эта стружка называется стружкой надлома.Несмотря на большое разнообразие конструктивных форм режущих инструментов их рабочая (режущая) часть имеет общую основу — форму клина.

Металлорежущий станок является машиной, при помощи которой путем снятия стружки с заготовки (в соответствии с ра­бочим чертежом) получают с требуемой точностью детали задан­ной формы и размеров.В настоящее время выпускают большое количество металлорежущих станков, различных по назначению, технологическим возможностям и размерам. Совокупность всех типов и размеров выпускаемых станков и станков, намечаемых к выпуску в течение определенного периода времени, например за пятилетие, называется типажом. Типаж станков непрерывно уве­личивается. Модель станка обозначается тремя или четырьмя (иногда с до­бавлением букв) цифрами. Первая цифра указывает группу станка, вторая — тип, последние одна или две цифры указывают на один из характерных его размеров. Буква после первой цифры указы­вает на модернизацию станка, а буква после всех цифр — модифи­кацию (видоизменение) базовой модели. Например, станок 2А135. Цифра 2 означает, что станок относится ко второй группе — свер­лильный; А — модернизированный; цифра 1 указывает на при­надлежность станка к первому типу — вертикально-сверлильный; последние две цифры означают максимальный диаметр сверле­ния — 35 мм.

17) Основные сведения о процессе резания, элементы режима резания.

Обработка резанием заключается в образовании новых поверхностей путем деформирований и последующего отделения поверхностных слоев материала с образованием стружки. Скоростью резания (м/с или м/мин) называют путь режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой заготовки в направлении главного движения за единицу времени.

Подачей (мм/об) называют путь, пройденный режущей кромкой инструмента относительно вращающейся заготовки в направлении движения подачи за один оборот заготовки. Подача может быть продольной, если инструмент перемещается параллельно оси вращения заготовки, и поперечной, если инструмент перемещается перпендикулярно этой оси.

Глубина резания определяется толщиной снимаемого слоя металла, измеренной по перпендикуляру к обработанной поверхности детали, за один рабочий ход инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

У обрабатываемой резанием заготовки различают обрабатываемую поверхность, с которой снимают стружку; обработанную поверхность, полученную после снятия стружки, и поверхность резания, которая образуется режущим инструментом и является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Фрезерование можно осуществлять двумя способами. Соответственно различают встречное фрезерование (против подачи), когда направление подачи противоположно направлению вращения фрезы (рис. 1.2,а), и попутное фрезерование (по подаче), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают

18) Классификация металлорежущих станков.

Считается, что история металлорежущих станков начинается с изобретения суппорта токарного станка[1]. Около 1751 г. французский инженер и изобретатель Жак Де Вокансон первый применил специальное устройство для фиксации резца — устранив таким образом непосредственное влияние руки человека на формообразование поверхности. Металлоре́жущий стано́к — станок, предназначенный для размерной обработки металлических заготовок путем снятия материала.

Классификация станков: 1 Токарные, 2 Сверлильные и расточные, 3 Шлифовальные и доводочные, 4 Комбинированные, 5 Зубо- и резьбообрабатывающие, 6 Фрезерные, 7 Строгальные, долбежные и протяжные, 8 Разрезные, 9 Разные.

Станки по универсальности: универсальные(можно делать все), специализированные(только одного наим. Но разных размеров), специальные(один метод обработки на одном наименовании).

По прочности: Н нормальная, П повышенной, В высокой, А особо точные, С еще точнее.

По габаритам: легкие(до 1т), средние(1-10т), тяжелые(10-100т), уникальные

19) . Обработка заготовок на станках токарной группы. Геометрия и элементы токарного резца. Типы резцов.

Токарный станок — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи. Станки токарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах, предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения из штучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкими резцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных и внутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т. д. При изготовлении любых одинаковых деталей на данном станке может быть выделен так называемый рабочий цикл, т. е. периодическая повторяемость отдельных действий и движений. Токарный проходной резец состоит из следующих элементов: рабочая часть (головка); тело (державка).

Рабочую часть резца образуют:

Передняя поверхность — поверхность, по которой сходит стружка в процессе резания. Главная задняя поверхность — поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки. Вспомогательная задняя поверхность — поверхность, обращенная к обработанной поверхности заготовки. Главная режущая кромка — линия пересечения передней и главной задней поверхностей. Вспомогательная режущая кромка — линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершина резца — точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Типы резцов По типу режущей части Режущая часть резца выполняется в виде сменных пластин, которые крепятся к резцам механическим креплением или могут быть напайными. Крепление пайкой и склеиванием еще недостаточно разработано и требует ряда дополнительных мероприятий для усиления такого крепления и в первую очередь наличия закрытого или полузакрытого гнезда под пластинку. По направлению подачи резцы разделяются на правые и левые. Правым называется резец, у которого при наложении на него сверху ладони правой руки так, чтобы пальцы были направлены к его вершине, главная режущая кромка будет находиться под большим пальцем. На токарных станках эти резцы работают при подаче справа налево, то есть к передней бабке станка. Левым называется резец, у которого при наложении на него левой руки указанным выше способом главная режущая кромка окажется под большим пальцем. Токарные резцы: проходные, производящие обтачивание детали вдоль оси ее вращения или в плоскости, перпендикулярной к этой оси (лобовые), подрезные — для подрезания уступов под прямым и острым углом к основному направлению обтачивания, отрезные — для отрезки материала под прямым углом к оси вращения и для прорезания узких канавок, расточные — для растачивания отверстий в направлении оси вращения, фасочные — для снятия фасок, фасонные — для получения сложной фасонной формы обтачиваемой детали

Резец, снимающий стружку при прямолинейном взаимном перемещении резца и материала, называется строгальным (при горизонтальном резании) или долбежным (при вертикальном)..

Для тяжелых обдирочных работ находят применение чашечные резцы. Так как затупление чашечного резца при каждой его установке происходит на небольшом участке его режущей кромки, то, поворачивая резец вокруг оси, можно значительно увеличить его стойкость до переточки. Такой резец состоит из державки, собственно чашечного поворотного резца («грибка») и эксцентрикового прижимного кольца. Чашечный резец крепят в державке на пальце. Существуют и другие конструкции крепления этих резцов.

Строгальные и долбежные резцы :проходные — для строгания верхней поверхности обрабатываемой детали; боковые — подрезные для строгания детали с боков;отрезные и прорезные — для разрезания детали и прорезные канавок.

Резец, снимающий стружку при прямолинейном взаимном перемещении резца и материала, называется строгальным (при горизонтальном резании) или долбежным (при вертикальном).

Характер работы строгального и долбежного резцов одинаков и отличается от работы токарных резцов, где резание непрерывно. Как при строгании, так и при долблении резец режет только при рабочем ходе. В то же время в моменты начала и конца каждого хода возникают толчки, вредно влияющие на работу этих резцов.