19. Оборудование свободной ковки материаловедение

Пневматические ковочные молоты

Пневматические молоты имеют ряд преимуществ по сравнению с паровоздушными молотами. Так, они не требуют наличия котельных и компрессорных установок, обладают большей быстроходностью, экономичностью, компактностью конструкции, не требуют значительных затрат на транспортировку и монтаж, просты в обслуживании. Поэтому пневматические молоты широко применяют на ремонтных предприятиях сельского хозяйства.

Пневматический молот (рис. 213, а) работает под действием сжатого воздуха при давлении 5-7 ат и применяется для изготовления мелких и средних поковок из прокатных профилей. Молот имеет два цилиндра: компрессорный 9, поршень которого приводится в движение от электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм 10, и рабочий цилиндр 6, поршень которого соединен с бабой 4.

Рис. 213. Схемы ковочных молотов:1 -педаль, 2 - наковальня, 3 - боек, 4 - баба, 5 -шток, 6 - рабочий цилиндр, 7 - воздухораспределитель, 8 - кран, 9 - компрессорный цилиндр, 10 - кривошипно-шатунный механизм, 11 - золотниковое устройство, 12 – цилиндр.

Паровоздушные молоты (рис. 213, б) бывают двух типов: простого действия, в которых с помощью пара или воздуха производится только подъем бабы, а опускание и удар осуществляются под действием силы тяжести падающих частей; двойного действия, в которых паром или воздухом производится подъем и опускание бабы. Широко применяются молоты двойного действия.

Молот работает следующим образом. Пар или воздух при помощи золотникового устройства 11 впускается в верхнюю полость цилиндра 12 над поршнем, - происходит падение бабы. Если пар или воздух подается в нижнюю полость цилиндра 12, то происходит подъем бабы 4. Масса падающих частей паровоздушных молотов 1-5 т.

20.Горячая объёмная штамповка

Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

21)машина с кривошипно-ползунным механизмом, предназначенная для штамповки различных деталей. Рабочей частью (инструментом) К. п. является Штамп, неподвижную часть которого крепят к столу, подвижную — к ползуну пресса Ползун перемещается кривошипно-ползунным механизмом . За один оборот кривошипа шатун совершает полный ход, во время которого при движении ползуна вперёд происходит штамповка. Усилие К. п. создаётся за счёт крутящего момента, передаваемого кривошипному валу электроприводом. (рис повёрнут на 90 град)

Кинематическая схема кривошипного пресса: 1 — ползун; 2 — тормоз; 3 — маховик; 4 — клиноремённая передача; 5 — электродвигатель; 6 — передаточный вал; 7 — зубчатая передача; 8 — муфта; 9 — кривошипный вал; 10 — шатун; 11 — плита для укрепления матрицы штампа.

22) Горизонтально ковочная машина представляет собой горизонтальный кривошипный пресс, который дополняется боковым механизмом, получающимдвижение от кулачков 13.

Главный ползун 6 машины, несущий пуансон 7, приводится движение от кривошипного вала 4 через шатун 5. Движение подвижной щеки вместе с подвижной матрицей 10 осуществляется от бокового ползуна 12 системой рычагов 11. Сам боковой ползун приводится в движение с помощью кулачков 13, сидящих на кривошипном валу 4. Движение на привод передает мотор 1 через клиноременную передачу 2 и маховик 3.Штампы горизонтальноковочных машин состоят не из двух частей, а из трех: неподвижной матрицы 9, подвижной 10 и пуансона 7, раскрывающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что позволяет штамповать сложные поковки. Матрицы 9 и 10 имеют вертикальную плоскость разъема. Главный ползун 6 и боковой 12 горизонтальноковочной машины в отличие от кривошипных пресс осуществляют движение в горизонтальном направлении.

23) Объемная холодная штамповка применяется для изготовления деталей сложной формы, но малых размеров из металлов, обладающих высокой пластичностью. Процесс объемной штамповки — пластическая деформация деталей — подобен горячей штамповке. Однако отсутствие нагрева позволяет получить более точные детали и с более чистой поверхностью. Применение объемной штамповки в сочетании с другими штамповочными операциями позволяет получить детали, не требующие или почти не требующие дальнейшей механической обработки.К числу операций объемной штамповки относятся: осадка, объемная формовка, холодное выдавливание, высадка, чеканка, клеймение.Осадка среди других операций объемной штамповки является наиболее простой и часто применяемой. Она используется для расплющивания заготовок и при изготовлении деталей с односторонними и двусторонними выступами (рис. 43 а—в). При осадке металл свободно течет в радиальном направлении, а при наличии полостей в верхней или нижней частях штампа заполняет их.

24) Холодная штамповка - метод обработки давлением, который позволяет получить детали, часто не требующие дальнейшей обработки. При помощи этого метода изготовляют как крупные, так и мелкие детали (рамы и кузова автомобилей, шасси самолетов, элементы обшивки судов, детали часовых механизмов и др.).Листовая штамповка дает большую экономию в использовании металла, обеспечивая в то же время высокую производительность. Но наибольший эффект она дает при массовом и крупносерийном производстве.При холодной листовой штамповке применяются углеродистая и легированная стали, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, а также неметаллические материалы: картон, эбонит, кожа, резина, фибра, пластмасса, поставляемые в виде листов, лент и полос.Основным технологическим оборудованием для изготовления изделий методом листовой штамповки являются вибрационные ножницы, кривошипные и гидравлические прессы.

К основным разделительным операциям относятся отрезка, вырубка, пробивка. К основным формоизменяющим операциям относятся гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, формовка.

25,26) Вырубка — операция по получению заготовки замкнутого контура.Пробивка — получение отверстий в детали нужной формы. Гибка — операция, при которой плоской заготовке придают изогнутую форму. Вытяжка — операция, превращающая плоскую заготовку в полую пространственную деталь или полуфабрикат 2. Вытяжкой изготовляют не только цилиндрические детали, но и сложные по форме коробчатые, конические и полусферические. Отбортовка — операция образования бортов по наружному контуру листовой заготовки или вокруг заранее пробитых отверстий. Она применяется главным образом для образования горловин у плоских деталей, необходимых как для нарезания резьбы, так и сварки или сборки.

-выдавливание

-высадка

27) Кинематическая схема кривошипного пресса: 1 — ползун; 2 — тормоз; 3 — маховик; 4 — клиноремённая передача; 5 — электродвигатель; 6 — передаточный вал; 7 — зубчатая передача; 8 — муфта; 9 — кривошипный вал; 10 — шатун; 11 — плита для укрепления матрицы штампа.

(рис повёрнут на 90 град)

28) Прокатка металлов является таким видом пластической обработки, когда исходная заготовка обжимается вращающимися валками прокатного стана в целях уменьшения поперечного сечения заготовки и придания ей заданной формы. Существует три основных способа прокатки : " продольная, " поперечная, " поперечно-винтовая (или косая).При продольной прокатке деформирование заготовки осуществляется между вращающимися в разные стороны валками. Оси прокатных валков и обрабатываемой заготовки параллельны (или пересекаются под небольшим углом). Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения - в противоположном.Обжатие заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечиваются соответствующей профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят изделия, представляющие собой тела вращения (шары, оси, шестерни и пр.). Поперечно-винтовая или косая прокатка выполняется во вращающихся в одном направлении валках, установленных в прокатной клети под некоторым углом друг к другу. Станы косой прокатки используют при производстве труб

-прокатка -волочение

29) Основной инструмент при волочении – волоки различной конструкции. Волока работает в сложных условиях: большое напряжение сочетается с износом при протягивании, поэтому их изготавливают из твердых сплавов. Для получения особо точных профилей волоки изготавливают из алмаза

Волока 1 закрепляется в обойме 2.

30) Сущность процесса прессования заключается в выдавливании металла из замкнутого пространства контейнера через отверстия различного сечения — круглого, квадратного и других, после чего металл принимает форму прутка соответствующего профиля.Прессованием получают не только прутки различного профиля и размеров, но и трубы с внутренним диаметром до 800 мм. Материалами для прессования служат сталь, цветные металлы и их сплавы.Заготовками для прессования являются слитки, размеры которых (диаметр и длина) зависят от мощности пресса и профиля изделий. Подготовка слитков к прессованию состоит в нагревании их до температуры, установленной для обработки давлением в горячем состоянии. а — прямой метод, б — обратный метод: 1 — обрабатываемый металл, 2-контейнер, 3-матрицы с отверстием для выхода прутка, 4-пруток, 5 –шток.

31) Наибольшее распространение получили прессы с гидравлическим приводом.Такие машины характеризуются простотой конструктивного выполнения и могут развивать значительные усилия; при этом в процессе работы исключается возможность появления перегрузки, а скорость рабочего хода плунжера пресса легко регулируется изменением количества подаваемой в цилиндры жидкости. Прессы с механическим приводом от электродвигателя для прессования металла применяются значительно реже.Гидравлические прессы строят: с горизонтальным перемещением пресс-шайбы и прутка с максимальным усилием прессования от 6000 до 600000 кН; с вертикальным перемещением пресс-шайбы с максимальным усилием прессования от 3000 до 10000 кН.

32) Литейное производство — отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет кон­фигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок. Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5—500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т. д.).Для изготовления отливок применяют множество способов литья:в песчаные формы , в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.

33) Жидкотекучесть. Это- способность металлов и сплавов течь по каналам формы и заполнять ее.Заполнение литейных форм является сложным гидродинамическим и физико-химическим процессом. Главным фактором, определяющим уровень жидкотекучести, являются свойства сплава в жидком состоянии: теплофизические свойства, особенности кристаллизации, вязкость, окисляемость. На жидкотекучесть влияют также условия плавки и заливки, перегрев металла, насыщение металла посторонними включениями, условия подвода металла к форме. Заполняемость. Она характеризует способность металлов и сплавов воспроизводить контур отливок в особо тонких сечениях, где в значительной степени проявляется действие капиллярных сил.Характер затвердевания. Характер затвердевания металлов и сплавов определяет особенность перехода металла из жидкого состояния в твердое. Характер формирования литой поверхности. Под характером формирования литой поверхности металлов и сплавов подразумевают их способность воспроизводить профиль поверхности формы (шероховатость, механический пригар), склонность к образованию макронеровностей (спаи), склонность к химическому взаимодействию с формой (химический пригар). Объемная усадка. Объемная усадка металлов и сплавов характеризует изменение объема металла при понижении температуры в жидком состоянии, в процессе затвердевания и при охлаждении твердого металла. Линейная усадка. Линейная усадка металлов и сплавов отражает изменение линейных размеров отливки после образования на ее поверхности жесткого кристаллического скелета и охлаждения до комнатной температуры.

34)

Схема устройства бескоксовой вагранки:

1 — водоохлаждаемая решетка, 2 — горелки, 3 — шлак. 4 — расплав чугуна, 5 — отверстие для вдувания пылевидного графита, 6, 7 — сопла подачи газа и воздуха, 8 — огнеупорная холостая колоша, 9 — шихта.Бескоксовая вагранка (рис. 6.12) имеет сопла для введения газа 6 и воздуха 7, которые дожигаются горелками 2. После расплавления шихты 9 чугунный расплав 4 стекает через слой огнеупоров 8 и решетку 1 (она состоит из стальных водоохлаждающих трубок) в горн. Учитывая угар углерода в процессе плавки на 5—12%, в горн через отверстие 5 вдувается пылевидный графит. Накапливаемый в горне чугун имеет температуру 1450— 1460°С, а на желобе вагранки 1400—1420°С. При использовании в качестве энергоносителя мазута сопла 6 заменяются форсунками.

35) Песчано-глинистые формы называют разовыми. Песчано-глинистые формы изготовляют из формовочных смесей в опоках при помощи моделей и другой модель-но-опочной оснастки.Литьем в песчано-глинистые формы изготовляют около 80 % общего количества отливок.Литье в песчано-глинистые формы не обладает идентичными характеристиками, зато имеет свои преимущества. К ним следует отнести: масса отливки может достигать величины сотен тонн ( станины станков), размеров от нескольких миллиметров до десятков метров, может изготовляться любой конфигурации и из любых литейных сплавов.

Технологический процесс производства отливок в опочных формах состоит из трех стадий: подготовительной, основной и заключительной.Модели служат для получения полости в земляной форме, которая по размерам и внешним очертаниям соответствует будущей отливке.Для получения отливок с отверстиями или углублениями на моделях в соответствующих местах предусматривают выступы – стержневые знаки, которые оставляют в форме отпечатки для установки стержней. Место, занимаемое в форме стержнем, не заполняется металлом и в отливке после удаления стержня образуется отверстие

36) Сущность технологии литья по выплавляемым моделям состоит в том, что по неразъемной легкоплавкой модели изготавливают неразъемную разовую форму. В пресс-формы (обычно металлические) запрессовывают модельный состав, который после затвердевания образует модели деталей и литниковой системы. Модельный состав удаляют, чаще всего выплавляя его в горячей воде (отсюда и название способа — литьё по выплавляемым моделям). Полученные оболочки прокаливают при температуре 800—1000°С и заливают металлом.Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме отливок массой от нескольких грамм до десятков килограмм, со стенками толщиной от 0,5 мм и более, с поверхностью, соответствующей 4—6-му классам чистоты, и с высокой точностью размеров по сравнению с другими способами литья. Размеры отливок, полученных литьем по выплавляемым моделям, максимально приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения механической обработки снижается стоимость готового изделия.

37) Оболочковая форма представляет собой две скрепленные рельефные полуформы с толщиной стенок 5—15 мм. Такие формы изготовляются из песчано-смоляной смеси, состоящей из мелкого кварцевого песка и фенольно-формальдегидной порошкообразной термореактивной смолы (пульвербакелита), которая используется в качестве связующего.Процесс изготовления оболочковых форм основан на свойствах термореактивной смолы плавиться при нагревании и обволакивать зерна песка. При дальнейшем нагревании смола затвердевает и, связывая зерна песка, образует прочную оболочку. Этим способом изготавливают различные отливки массой до 25 кг. Преимуществами способа являются значительные повышение производительности по сравнению с изготовлением отливок литьём в песчаные формы, управление тепловым режимом охлаждения отливки и возможность механизировать процесс.

38) Литье под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов. Осуществляют под давлением 80-140 МПа на литьевых машинах поршневого или винтового типа, имеющих высокую степень механизации и автоматизации .Литьевые машины осуществляют дозирование гранулир. материала, перевод его в вязкотекучее состояние, впрыск (инжекцию) дозы расплава в литьевую форму, выдержку в форме под давлением до его затвердевания или отверждения, размыкание формы и выталкивание готового изделия. При переработке термопластов методом литья под давлением литьевую форму термостатируют (температура ее не должна превышать температуры стеклования или температуры кристаллизации), а при переработке реактопластов нагревают до температуры отверждения. Давление литья зависит от вязкости расплава материала, конструкции литьевой формы, размеров литниковой системы и формуемых изделий. Литье при сверхвысоких давлениях (до 500 МПа) уменьшает остаточные напряжения в материале, увеличивает степень ориентации кристаллизующихся полимеров, что способствует упрочнению материала и обеспечивает более точное воспроизведение размеров деталей.

39) Литьё центробежное, изготовление отливок в металлических формах, при котором расплавленный металл подвергается действию центробежных сил. Заливаемый металл отбрасывается к стенкам формы и, затвердевая, образует отливку. Этот способ литья широко распространён в промышленности при получении пустотелых отливок со свободной поверхностью — чугунных и стальных труб, колец, втулок, обечаек и т. п. В зависимости от положения оси вращения форм различают горизонтальные и вертикальные литейные центробежные машины. Горизонтальные машины наиболее часто применяют при изготовлении труб. При получении отливок на машинах с вертикальной осью вращения металл из ковша заливают в форму, укрепленную на шпинделе, приводимом во вращение электродвигателем. Центробежная сила прижимает металл к боковой цилиндрической стенке. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего её останавливают и извлекают отливку. Сложные внутренние стенки отливки выполняют при помощи стержней. Стенки форм для отливок со сложной наружной поверхностью покрывают формовочной смесью, которую уплотняют роликами, образуя необходимый рельеф. Отливки, полученные методом центробежного литья, по сравнению с отливками, полученными другими способами, обладают повышенной плотностью во внешнем слое.

40) Сварка — процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Обычно применяется для соединения металлов. Термический класс: Электродуговая сварка, Ручная дуговая сварка, Сварка под флюсом, Газопламенная сварка. Термомеханический класс: Контактная сварка, Точечная сварка, Стыковая сварка, Сварка высокочастотными токами