- •Часть 2. Технология
- •I. Основные свойства конструкционных материалов
- •1. Свойства металлов
- •II. Металлургическое производство
- •1. Сущность металлургического производства
- •2. Основные способы получения металлов из руд
- •3. Материалы для производства металлов и сплавов
- •4. Производство чугуна
- •4.1. Материалы, применяемые для производства чугуна
- •4.2. Подготовка руд к плавке
- •4.3. Выплавка чугуна
- •4.4. Физико-химическая сущность доменного процесса
- •4.5. Продукты доменного производства
- •5. Производство стали
- •5.1. Сущность процесса
- •Состав передельного чугуна и низкоуглеродистой стали, %
- •5.2. Способы получения стали
- •5.3. Разливка стали
- •5.4. Строение стальных слитков
- •5.5. Способы повышения качества стали
- •III. Способы получения заготовок литьем
- •1. Сущность литейного производства
- •2. Способы изготовления отливок
- •3. Изготовление отливок в разовых формах
- •3.1. Модельные комплекты для ручной и машинной формовки
- •3.2. Формовочные и стержневые смеси Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Состав формовочных и стержневых смесей
- •Виды формовочных смесей и их применение
- •3.3. Технология ручной формовки
- •Формовка в двух опоках по разъемной модели
- •3.4. Технология машинной формовки. Формовочные машины
- •3.5. Заливка форм, выбивка отливок и стержней, обрубка и очистка отливок Заливка форм
- •Выбивка отливок и стержней
- •Обрубка и очистка отливок
- •Виды брака и контроль качества отливок
- •4. Специальные методы получения отливок
- •4.1. Изготовление отливок литьем в оболочковые формы
- •4.2. Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям
- •4.4. Изготовление отливок центробежным литьем
- •4.5. Изготовление отливок в металлических формах
- •4.6. Изготовление отливок электрошлаковым литьем
- •5. Технологические требования к конструкции отливки
- •6. Изготовление отливок из различных сплавов
- •6.1. Изготовление отливок из чугунов
- •6.2. Особенности изготовления стальных отливок
- •6.3. Особенности изготовления отливок из цветных металлов
- •IV. Обработка металлов давлением
- •1. Сущность обработки металлов давлением
- •2. Факторы, влияющие на пластичность металла
- •3. Влияние обработки давлением на структуру и свойства металла
- •4. Холодная и горячая деформация
- •5. Нагрев металлов перед обработкой давлением
- •6. Основные типы нагревательных устройств
- •7. Способы обработки металлов давлением
- •7.1. Прокатное производство Сущность процесса прокатки
- •Прокатные валки и станы
- •Производство основных видов проката
- •Производство специальных видов проката
- •7.2. Прессование
- •Методы прессования. Исходной заготовкой для прессования является слиток или круглый прокат. Различают прямое и обратное прессование.
- •7.3. Волочение
- •7.4. Ковка
- •7.5. Горячая объемная штамповка
- •Виды штампов и способы штамповки
- •Отделка поковок
- •Оборудование для горячей объемной штамповки
- •7.6. Холодная штамповка
- •Получение изделий листовой штамповкой
- •7.7. Высокоскоростная штамповка
- •V. Технология сварочного производства
- •1. Классификация процессов сварки
- •Классификация методов сварки металлов по физическим признакам
- •2. Способы сварки плавлением
- •2.1. Электрическая дуговая сварка Классификация способов дуговой сварки
- •Сварочная дуга и ее свойства
- •Источники тока для дуговой сварки
- •Ручная дуговая сварка
- •Дуговая сварка в защитных газах
- •2.2. Газовая сварка
- •2.3. Электрошлаковая сварка
- •2.4. Электронно-лучевая сварка
- •2.5. Лазерная сварка
- •3. Способы сварки давлением
- •3.1. Контактная сварка
- •3.2. Диффузионная сварка в вакууме
- •3.3. Сварка трением
- •3.4. Холодная сварка
- •3.5. Ультразвуковая сварка
- •3.6. Сварка взрывом
- •4. Нанесение покрытий
- •4.1. Наплавка
- •Способы наплавки
- •4.2. Напыление покрытий
- •Дуговая металлизация
- •Детонационное напыление
- •Вакуумное напыление
- •5. Пайка металлов
- •6. Резка металлов
- •VI. Технология обработки заготовок резанием
- •1. Рабочие, установочные и вспомогательные движения в металлорежущих станках
- •2. Основные способы обработки резанием
- •3. Основные части и элементы токарного резца, его геометрические параметры
- •4. Элементы режима резания и сечение срезаемого слоя
- •5. Производительность процесса резания
- •6. Некоторые явления, сопутствующие процессу обработки металлов резанием
- •7. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей
- •8. Износ и стойкость режущих инструментов
- •9. Материалы для изготовления режущих инструментов
- •10. Классификация и условные обозначения металлорежущих станков
- •11. Работы, выполняемые на металлорежущих станках и применяемый инструмент
- •11.1. Обработка на токарных станках Типы токарных станков
- •Типы токарных резцов и их применение при различных видах обработки
- •11.2. Обработка заготовок на сверлильных станках Основные работы, выполняемые на сверлильных станках
- •Инструменты для обработки отверстий
- •Сверлильные станки
- •11.3. Обработка заготовок на фрезерных станках
- •Основные работы, выполняемые на фрезерных станках, и применяемый инструмент
- •Фрезерные станки
- •11.4. Обработка заготовок на шлифовальных станках
- •Схемы круглого и плоского шлифования
- •Абразивный инструмент
- •Шлифовальные станки
- •Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработкой
- •12. Отделочные методы обработки
- •13. Электрофизико-химические методы обработки
- •13.1. Электроэрозионные методы обработки
- •Электроискровой метод
- •Электроимпульсный метод обработки
- •13.2. Электрохимическая обработка
- •Электролитическое полирование
- •Электрохимическая размерная обработка
- •13.3. Анодно-механическая обработка
- •13.4. Электроконтактная обработка
- •14. Ультразвуковая обработка
- •15. Лучевые методы обработки
- •15.1. Электронно-лучевая обработка
- •15.2. Обработка световым лучом (лазерная)
- •VII. Производство деталей из пластмасс
- •1. Общие сведения о пластмассах
- •2. Переработка пластмасс в вязкотекучем состоянии
- •3. Переработка пластмасс в высокоэластичном состоянии
- •4. Производство деталей из жидких полимеров
- •5. Изготовление деталей из пластмасс в твердом состоянии
- •6. Сварка и склеивание пластмасс
- •VIII. Производство изделий из резины
- •IX. Технологический процесс изготовления деталей из металлических порошков
- •1. Получение порошков
- •2. Подготовка порошков к формованию
- •3. Формовка заготовок
- •4. Cпeканиe и дополнительная обработка заготовок
- •X. Технологические особенности изготовления деталей из композиционных материалов
- •Оглавление
6.2. Особенности изготовления стальных отливок
Углеродистые литейные стали содержат 0,12…0,6 %, углерода.
Литейные свойства стали хуже, чем у чугуна и других литейных сплавов (усадка доходит до 2,5 %). При этом низкоуглеродистые стали имеют склонность к образованию горячих трещин при повышенных температурах разливки. В высокоуглеродистых сталях возникают внутренние напряжения из-за меньшей пластичности и теплопроводности.
Стали плавятся в дуговых и индукционных печах. Часто применяется плавка стали в плазменных печах, что приводит к лучшему растворению легирующих добавок из отходов легированных сталей, уменьшению загрязнения окружающей среды и лучшим условиям труда.
Стальные отливки массой в несколько граммов и десятков тонн с толщиной стенки 1…300 мм получают в песчаных формах и другими способами. Они подвергаются последующей термической обработке (отжигу или нормализации) для снятия литейных напряжений и улучшения структуры.
Из углеродистых сталей получают отливки для корпусов и станин, зубчатых колес, прокатных валков.
Применяют и легированные литейные стали: 15Х25ТЛ, 09Х16Н4БЛ, 08Х17634В5Т3Ю2Л, 12Х18Н9ТЛ и др., которые используют для литья турбинных лопаток, клапанов арматуры и других ответственных деталей.
6.3. Особенности изготовления отливок из цветных металлов
В производстве применяется пять групп литейных алюминиевых сплавов. Это AlSi, AlCuSi, AlCu, AlMg и сложнолегированные сплавы. Сплавы системы AlSi (силумины марок АЛ2, АЛ4, АЛ9) обладают наилучшими литейными свойствами, усадка составляет 0,8…1,1 %.
Выбор метода плавки цветных металлов определяется их свойствами. Алюминиевые и магниевые сплавы имеют низкие температурные интервалы плавления и обладают повышенным сродством к кислороду. Плавку алюминиевых сплавов ведут в пламенных печах, в электрических печах сопротивления, в индукционных печах.
Большую часть отливок из алюминиевых сплавов (70…80 %) получают литьем в постоянные формы (в кокиль, под давлением, под низким давлением), остальные в разовые формы (песчаные, оболочковые, по выплавляемым моделям).
Лучшими литейными магниевыми сплавами являются сплавы системы MgAlZr марок МЛ5 и МЛ6.
Магниевые литейные сплавы имеют недостаточные литейные свойства, хорошую растворимость водорода в расплаве (что приводит к охрупчиванию металла), и самовозгораются при плавке и заливке форм. Поэтому плавку магниевых сплавов ведут в тигельных электрических и индукционных печах под слоем специальных флюсов или в среде защитных газов, чтобы предотвратить возгорание сплава.
Около 40 % отливок из магниевых сплавов получают литьем в постоянные формы (в кокиль и под давлением). Отливки также изготовляют в разовых формах (песчаных и оболочковых). Чтобы избежать возгорания при разливке, струю металла припыливают порошком серы.
Лучшими литейными свойствами среди отливок из медных сплавов обладают оловянные бронзы (усадка 1,4…1,6 %) БрОЦ43, Бр05Ц5С5, Бр06Ц6С2, Бр01ОФ1. Безоловянные бронзы БрАЖ94; БрАЖН104,4; БрКМц31, БрС30, БрБ2 имеют большую усадку (1,6…2,4 %). Латуни ЛА6011, ЛЦ16К4, ЛЦ40Мц3Ж, ЛЦ23А6Ж3МЦ2 имеют удовлетворительную жидкотекучесть и сравнительно высокую усадку (1,6…2,2 %). Медные сплавы склонны к образованию усадочных раковин и пористости, а также трещин.
Плавку медных сплавов ведут в отражательных, электродуговых и индукционных печах; на воздухе, в среде защитных газов и в вакууме.
Около 80 % отливок получают литьем в разовые формы (песчаные, оболочковые, по выплавляемым моделям), остальные в постоянные (в кокиль, под давлением, центробежное литье).
Титановые сплавы имеют литейную усадку 1,5 % при литье в ке-рамические и 2…2,3 % в металлические формы.
Основной литейный сплав ВТ5Л обладает хорошими механическими и литейными свойствами. Кроме того, применяются сплавы ВТ1Л, ВТ6Л, ВТ14Л и др.
Плавят титановые сплавы вследствие их высокой химической активности в вакууме, а также в атмосфере аргона или гелия. Используются вакуумно-дуговые, электронно-лучевые и плазменные печи с графитовыми тиглями или медными водоохлаждаемыми кристаллизаторами.
Из-за высокой химической активности заливка титановых сплавов в формы осуществляется в вакууме.Около 80 % отливок из титановых сплавов производят литьем в разовые высокоогнеупорные формы. Используют формовочные смеси на основе плавленого оксида алюминия (электрокорунда), магнезита, диоксидов циркония и графита. Отливки получают также в графитовых керамических формах по выплавляемым моделям и оболочковых формах. Простые отливки изготавливают литьем в металлические или графитовые кокили.