7 семестр / !Ответы к экзамену / 9-16

9. Тепловая резка металлов. Сущность кислородной и плазменной резки. Условия безгратовой резки металла.

Различают следующие виды тепловой резки:

-кислородная;

-плазменная;

-электродуговая;

-лазерная;

-кислородно-флюсовая.

1- защитный газ; 2- вольфрамовый электрод; 3- резистор в цепи, 4- источник тока, 5- выдуваемый металл

Условия кислородной резки:

1.Температура горения металла должна быть ниже температуры плавания; 2.Температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления металла;

3.Теплопроводность металла должна быть небольшой, чтобы произвести концентрацию тепла на небольшом участке.

10. Достоинства и недостатки кислородной, плазменной и лазерной резки.

Преимущества кислородной резки:

1)Большие толщины разрезаемого металла. Толщина разрезаемого металла может достигать 500 мм и ограничена конструктивными особенностями машины термической резки;

2)Низкая себестоимость резки металла;

3)Высокое качество реза. Современные газовые резаки в совокупности с правильным подбором типа горючего газа (ацетилен или пропан) и давления газов обеспечивают приемлемую ширину реза, почти полное отсутствие конусности реза и чистые (без наплывов и грата) кромки, почти не требующие дополнительной обработки;

4)Использование многорезаковых систем – при использовании технологии кислородной резки, возможно, одновременное использование нескольких газовых резаков или специальной оснастки для резки одного листа металла.

Недостатки кислородной резки:

1)Ограничение по типу разрезаемых металлов – при использовании технологии кислородной резки возможно обрабатывать только некоторые виды чёрных и цветных металлов;

2)Высокая себестоимость резки (по сравнению с другими видами термической резки) металла в диапазоне толщин до 10 мм;

3)Ограничение толщины разрезаемого металла - толщина разрезаемого металла, начиная с которой получается приемлемое качество реза – от 4 мм;

4)Использование опасных газов – при кислородной резке используются маслоопасный газ кислород (ГОСТ 5583-78) и пожароопасные горючие газы: пропан (ГОСТ Р 520872003) и ацетилен (ГОСТ 5457-75).

Преимущества плазменной резки:

1)Высокая скорость резки;

2)Высокая производительность;

3)Универсальность процесса (высокая температура плазмы позволяет резать любые металлы);

4)Уменьшение тепловых деформаций в вырезаемых деталях (в разрезаемый металл вносится в несколько раз меньше тепла чем при кислородной резке).

Недостатки плазменной резки:

1)Ухудшение условий труда;

2)Очень яркое пламя от дуги;

3)Плазменная дуга ослепляет окружающих и является источником шума, поэтому резак должен быть заключен в защитный кожух;

4)Вещества, которые образуются при резке, отрицательно влияют на человека, поэтому разметочные столы должны быть снабжены вентиляцией, без которой плазменная резка не допускается.

5)В некоторых случаях имеются неблагоприятные воздействия на кромки металла окисью азота.

В процессе последующей сварки деталей возникают дефекты в сварных швах.

При воздушно-плазменной резке содержание азота увеличивается до 0,33%. В исходном металле содержание азота ≤0,018%. При толщине металла менее 12 мм при сварке под слоем флюса отмечено образование пор и свещей.

Воздушно-плазменную резку заменяю на кислородно-плазменную, это приводит к снижению газонасыщенности кромок и способствует нормальному протеканию процесса сварки. Результаты становятся еще лучше, если применить смесь воздуха или кислорода с водой.

Разработаны специальные конструкции резаков, в которых плазменная струя окружена тонкой водяной завесой. Данный способ рекомендуется для резки малоуглеродистой, низколегированной и среднеуглеродистой сталей.

Кислород, который содержится в плазмообразующем газе, вступает в реакцию с железом. Это повышает тепловыделение в зоне реза, что ведет к повышению скорости реза.

Для резки высоколегированных сталей, меди, латуни, бронзы рекомендуется применять азот. Для алюминиевых сплавов – смесь аргона с водородом.

Лазерная резка:

Автоматы для лазерной резки, интегрированные с программированной компьютерной системой управления, определяют где и как должен быть сделан срез на материале. Хотя лазерные лучи имеют большую полезность, они также имеют некоторые ограничения.

Преимущества лазерной резки:

1.Удерживать обрабатываемую деталь в нужном положении легче в случае лазерной резки по сравнению с механической резкой.

2.Прорезы, полученные с помощью лазера чрезвычайно точны и не требуют много времени. Весь процесс резки материала достаточно легок и происходит за меньшее время, чем это требуется при обычной резке.

3.При резке с помощью лазерного луча, нет прямого контакта заготовки с режущим инструментом, тем самым устраняется риск загрязнения материала.

4.В традиционных процессах резки металла выделяется большое количество тепла, образующегося при резке. В лазерной резке воздействие тепла минимальное, это снижает вероятность коробления материала.

5.Лазерная резка использует меньше энергии для раскроя металлических листов по сравнению с плазменной резкой.

6.Технология вырезывания лазером может быть использована, для таких материалов как керамика, древесина, резина, пластик и некоторых других материалов.

7.Лазерная резка является предельно универсальной и может быть использована,

чтобы отрезать или выгравировать от простых до сложных конструкций.

8.Производственным подразделениям с ограничениями рабочего места много эффективнее использовать установку лазерной резки, потому что один или два лазерных резака способны выполнять работу нескольких других машин, использующихся для резки.

9.Лазерная резка осуществляется с помощью компьютерных программ, тем самым экономя значительное количество живой силы.

10.Автомат для лазерной резки не требует участия человека, за исключением ремонтных работ и тестов, частота несчастных случаев и травм тоже уменьшается.

11.Эффективность машины очень высока, и полученные конструкции являются точными копиями друг друга.

Недостатки лазерной резки:

1.В целом, лазерная резка предполагает высокое потребление электроэнергии по сравнению с другими технологиями, используемыми для резки. Потребление энергии и эффективность зависит от типа используемого лазера для резки и типа разреза, который должен быть сделан.

2.Небрежность в регулировка лазера, расстояния и температуры может привести к сжиганию некоторых материалов. Некоторые металлы, как правило, обесцвечиваются, если интенсивность лазерного луча не соответствует требованию.

3.Участие человека требуется только в случае выполнения тестов и ремонтов. Во время этих заданий, если по ошибке, работник вступает в контакт с лазерным лучом, он может пострадать от серьезных ожогов.

11. Пути уменьшения тепловых деформаций при кислородной и плазменной резке.

Уменьшать деформации можно предварительным подогревом места вырезки детали, что приводит к более равномерному охлаждению металла. Этот способ рекомендуют для вырезки мелких и тонких деталей. Металл подогревают до температуры 300 - 500 °С. Подогрев желателен также для трудно разрезающихся и склонных к образованию закалочных микроструктур сталей.

Уменьшения деформаций достигают также непрерывным охлаждением струей воды по зоне термического влияния у разрезаемой детали.

Чтобы не образовались деформации вне плоскости листа, нельзя допускать провисания его под действием нагрева при резке. Поэтому резку надо выполнять на стеллажах с большим числом опор.

12.Достоинства и недостатки тепловой и механической резки.

Достоинства и недостатки тепловой резки приведены в 10 вопросе. Достоинства механической резки:

1)Высокая производительность. Недостатки:

•При отрезе узких полос, последние закручиваются в спирали, что требует больших усилий при их правке.

•Механическая резка связана с ручным трудом, что требует значительных физических усилий при установке листа относительно ножей.

•Механическая резка не поддается автоматизации.

13. Гибка деталей (физическая сущность процесса гибки). Способы гибки

деталей.

Гибка – технологический процесс изменения формы детали с помощью упругопластической и пластической деформации.

При разработке технологических процессов гибки возникает необходимость рассчитать:

1.Усилие гибки и пружинения.

2.Допустимые радиусы гиба.

Всю необходимую информацию можно определить на основе теории пластичного изгиба. Различают холодную и горячую гибки. В настоящее время в основном используется холодная гибка.

Гибка происходит во II и III зоне. Существует три стадии изгиба (гибки):

1. Упругопластический изгиб.

Происходит при относительном радиусе r≥200. r – отношение радиуса гиба к высоте заготовки. r=R/h. В этом случае мы находимся на первом участке и захватываем второй участок.

2.Линейный чисто пластический изгиб происходит при r от 3---5 до 200 мм.

3.Объемный чисто пластический изгиб. Происходит при r < 3---5. Здесь наблюдается значительное пластическое деформирование и тангенциальное напряжение, соответствующие III участку.

Технологические процессы гибки осуществляются посредством поперечного изгиба.

14. Основные способы формообразования деталей корпуса. Штамповка. Гибка.

Основные способы формообразования деталей корпуса:

•Гибка;

•Штамповка;

•Обтяжка.

Штамповка – из-за ограниченного количества однотипных деталей этот способ формообразования деталей ограничен.

Обтяжка – используется в судостроении в небольшом объеме при постройке судов из легких сплавов.

Основной способ формирования деталей корпуса – гибка.

Трудоемкость производства деталей составляет: 30% - листовые детали и 70% - детали из профиля.

15.Максимально и минимально допустимые радиусы гибки деталей.

Минимальный радиус гиба достигается при объёмном чистопластичном изгибе и оценивается относительным радиусом r=R/h (отношение радиуса гиба к высоте/толщине металла); r<(3…5) Максимальный радиус гиба достигается при упругопластическом изгибе, если r≥200.

16. Гибка листов в валковых листогибочных машинах.

Гибочные вальцы – специальный гибочный станок, который используется для гибки через вальцы.

Трехвалковые гибочные машины бывают: а) Симметричные;

б) Несимметричные;

Четырехвалковые гибочные машины:

Технология гибки:

При начале гибки можно поступать следующими способами:

•либо загнуть конец L/4;

•подложить клин.

При прокате лист прокатывают то в одну сторону, то в другую.

На участке L/4 гибку вести нельзя. Нужен либо клин, либо еще один лист. Можно применить устройство для подложки листа.

Чтобы изготовить деталь конической формы мы должны повернуть верхний валок на угол конуса.