Механические свойства металлов.

Если специально приготовленный образец подвергнуть растяжению на машине и записать на диаграммной ленте все изменения, которые будут происходить с ним, то получим кривую, которая называется кривой растяжения.

В первоначальный момент образец растягивается без деформации, т.е. в упругой области. Это имеет место при напряжении пц. При растяжении большем пц. Пропорциональность степени напряжения и деформации нарушается. пц – получила название предел пропорциональности, который равен: пц=Рпц/Fо, Мпа При деформации металла, в процессе повышения нагрузки, на кривой растяжения может появиться площадка, нагрузка при которой металл деформируется без приложенных дополнительных усилий, называется пределом текучести (физический): т=Рт./F о, МПа

Деформированием сплавов, у которых отсутствует площадка текучести вводят характеристику, называемую условным пре¬делом текучести. 02 – это усилие, которое вызывает остаточную деформацию 0,2%; в – предел прочности на растяжение – это максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца. Помимо характеристик прочности из кривой растяжения можно выделить характеристики пластичности:  - относительное удлинение;  - относительное сужение К характеристикам прочности материалов относятся также и твердость. Под твердостью понимается сопротивление материалов проникновению в него посторонних тел (индентора).

Из наиболее распространенных методов измерения твердости металлических материалов можно выделить метод измерения твердости по Бренеллю, по Роксвеллу и по Виккерсу. В случае если необходимо измерить твердость отдельных структурных составляющих, применяют метод измерения микро-твердости.

Твердость по Бренеллю измеряют на прессе Бренелля. В качестве индентора применяют шарик 5-10 мм. К индентору прилагается нагрузка. После снятия нагрузки в месте вдавливания появляется лунка. С помощью лунки измеряют диаметр лунки и затем по соответствующим таблицам переходят от диаметра к числу твердости. Твердость по Бренеллю обозначается НВ. Этот метод измерения твердости используется для измерения твердости сравнительно мягких металлов.Измерение твердости по Роксвеллу проводят на приборе – твердометр Роксвелла. В качестве индентора используют шарик или алмазную пирамиду. Нагрузка на индентор 60,100 и 150 кг. В случае приложения 60 и 150 кг индентором служит алмазная пирамида, при 100 кг – шарик. Обозначение твердости по Роксвеллу если индентор 60 кг – HRA, 100 кг – HRB, 150 – HRCэ. Твердость по Виккерсу определяется на приборе Виккерса. В качестве индентора используют алмазную пирамидку. Нагрузка на индентор измеряется в граммах. Твердость определяется на специально приготовленных образцах микрошлиф.

Ударная вязкость является динамической характеристикой. Образец помещается в крепление и с определенной высоты на него падает маятник, работа тратиться на разрушение образца; ударная вязкость обозначается КСU или КС. Обозначение зависит от формы образца, если образец с подрезом (U-образным), то принимается первое обозначение, если без надреза – второе. С надрезом изготавливаются образцы сравнительно вязких материалов, без надреза – хрупких материалов.

Конструкционные стали. Классификация.

Классификация по составуПо составу легированные стали классифицируются в соответсвии с названием основных легирующих элементов(например хромо–никелевых, хромо–никель вольфрам и…,)4. Классификация по названию:а)Конструкционные стали, которые до потребителя подвергаются термической обработки. В связи с этим их подразделяют на цементуемые(подвергаемые цементированию и улучшению, подвергаемые закалке и высокому отпуску).Несколько в стороне, но тоже относятся к конструкционным, которые у потребл. тело не подвергаются термообработке.б)Инструментальные стали–стали предназначенные для изготовления режущего инструмента(углеродистые, легированные, быстро–режущие, штамповые).в)стали и сплавы с особыми свойствами–это материалы с каким–либо ярко выраженным свойством(например: жаростойкие, коррозиционно стойкие, магнитные, электротехнические м т.д.).

Классификация чугунов.

Влияние формы выделений графита на свойства чугуна. Сплав железа с углеродом (>2,14 % С) называют чугуном. При¬сутствие эвтектики в структуре чугуна обусловливает его использование исключительно в качестве литейного сплава. Углерод в чугуне может находиться в виде цементита или гра¬фита, или одновременно в виде цементита и графита. Цементит придает излому специфический светлый блеск. Поэтому чугун, в котором весь углерод находится в виде цементита, называют белым. Графит придает излому чугуна серый цвет, поэтому чугун называют серым. В зависимости от формы графита и условий его образования различают следующие чугуны: серый, высокопрочный и ковкий. 1. СЕРЫЙ И БЕЛЫЙ ЧУГУНЫ Серый чугун (технический) представляет собой, по существу, сплав Fe—Si—С, содержащий в качестве постоянных примесей Mn, P и S. В структуре серых чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита. Характерная осо¬бенность структуры серых чугунов, определяющая многие его свойства, заключается в том, что графит имеет в поле зрения ми¬крошлифа форму пластинок. В зависимости от содержания углерода, связанного в цемен¬тит, различают: 1. Белый чугун в котором весь углерод нахо¬дится в виде цементита. 2. Половинчатый чугун, большая часть угле¬рода (>0,8 %) находится в виде 3. Перлитный серый чугун структура чугуна— перлит и пластинчатый графит. 4. Ферритно-перлитный серый чугун. Структура такого чугуна - перлит, феррит и пластинча¬тый графит. 5. Ферритный серый чугун. Структура — феррит и пластинчатый графит. Механические свойства чугуна обусловлены его структурой, главным образом графитной составляющей. Чугун можно рассма¬тривать как сталь, пронизанную графитом, который играет роль надрезов, ослабляющих металлическую основу структуры В этом случае механические свойства будут зависеть от количества величины и характера распределений включений графита Чем меньше графитных включений, чем они мельче и больше степень изолированности их, тем выше прочность чугуна При сжатии чугун претерпевает значительные деформации и раз¬рушение имеет характер среза под углом 45°. Разрушающая на¬грузка при сжатии в зависимости от качества чугуна и его струк¬туры в 3—5 раз больше, чем при растяжении. Поэтому чугун рекомендуется использовать преимущественно для изделий, ра¬ботающих на сжатие. 2. ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ Высокопрочными называют чугуны с шаровидным графитом, который образуется в литой структуре в процессе кри¬сталлизации.. Для получения шаровидного графита чугун модифицируют, чаше путем обработки жидкого металла магнием (0,03—0,07 %) или введением 8—10 % магниевых лигатур с никелем или ферро¬силицием. Чугуны с шаровидным графитом (ЧШГ) имеют более высокие ме¬ханические свойства, не уступающие свойствам литой углероди¬стой стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обра¬батываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость и т. д. Обычный состав чугуна: 3,2—3,6 % С 3. ковкий чугун Ковкий чугун получают длительным нагревом при высоких температурах (отжигом) отливок из белого чугуна. В результате отжига образуется графит хлопьевидной формы. Такой графит по сравнению с пластинчатым меньше снижает прочность и пластичность металлической основы струк¬туры чугуна. Чугун имеет пониженное содержание углерода и кремния

Алюминий и его сплавы

Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см3 и температурой плавления 660oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al2O3, предохраняет его от коррозии.Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа.Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.Алюминиевые сплавы.Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованныйПо технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой:деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой; литейные сплавы.Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП). Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой.Прочность алюминия можно повысить легированием. В сплавы, не упрочняемые термической обработкой, вводят марганец или магний. Атомы этих элементов существенно повышают его прочность, снижая пластичность. Обозначаются сплавы: с марганцем – АМц, с магнием – АМг; после обозначения элемента указывается его содержание (АМг3).Магний действует только как упрочнитель, марганец упрочняет и повышает коррозионную стойкость.Прочность сплавов повышается только в результате деформации в холодном состоянии. Чем больше степень деформации, тем значительнее растет прочность и снижается пластичность. В зависимости от степени упрочнения различают сплавы нагартованные и полунагартованные (АМг3П).Эти сплавы применяют для изготовления различных сварных емкостей для горючего, азотной и других кислот, мало- и средненагруженных конструкций.Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводится марганец.Широкое применение дюралюмины находят в авиастроении, автомобилестроении, строительстве.Высокопрочными стареющими сплавами являются сплавы, которые кроме меди и магния содержат цинк. Ковочные алюминиевые сплавы АК:, АК8 применяются для изготовления поковок..В состав алюминиевых сплавов дополнительно вводят никель, железо, титан, которые повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность до 300oС.

Изготавливают поршни, лопатки и диски осевых компрессоров, турбореактивных двигателей.Литейные алюминиевые сплавы.

К литейным сплавам относятся сплавы системы алюминий – кремний (силумины), содержащие 10…13 % кремния.

Присадка к силуминам магния, меди содействует эффекту упрочнения литейных сплавов при старении. Титан и цирконий измельчают зерно. Марганец повышает антикоррозионные свойства. Никель и железо повышают жаропрочность.

Литейные сплавы маркируются от АЛ2 до АЛ20. Силумины широко применяют для изготовления литых деталей приборов и других средне- и малонагруженных деталей, в том числе тонкостенных отливок сложной формы

Инструментальные стали и твердые сплавы.

Инструментальными наз. углер. и легир. стали обладающие высокой тв-тью 60…65HRC, прочностью, износостойкостью, красностойкостью и прим. для изготовл. различных инструментов: режущие, измерительные. Обычно это эвтектоидные или Л-ные стали, структура кот. после закалки и низкого отпуска представляет собой М и избыточные карбиды. Для инструментов требующих повыш. вязкости прим. доэвтектоидн. стали, кот. после закалки подвергаются отпуску при более высоких тем-рах с получ. структуры троостита или даже сорбита. Одна из главных хар-тик теплостойкость (красностойкость), т.е. сохранять высокую тв-ть при нагревании или сохранять устойчивость против отпуска при нагреве в процессе работы. Делятся на 3 группы: 1) углеродистые и легир. стали содерж. небольшое кол-во легир. эл-тов и необладающ. красностойкостью до 2000 (У7…У13, 9ХС); 2) легир. стали содерж. 0,6-0,7% С, 4-18% Cr, среднетеплостойкие, работают до 400-5000 (Х12, Х12М, 5ХНМ); 3) теплостойкие стали до 550-6500. это высоколегир. стали содерж. хром, ванадий, вольфрам, марганец, кобальт. Стали Л-ного класса наз. быстрорежущие (Р9, Р18, Р9К5). Твердые сплавы – металлокерамические материалы получ. методом порошковой металлургии – победит. t=8000. Сплавы 3 группы: 1) вольфрамовая группа – карбид вольфрама + кобальт (WC+Co) (ВК3, ВК10, ВК20); 2) TiC+WC+Co – (Т15К6); 3) TiC+TaC+WC+Co – (ТТ7К12). Иногда в конце марки буква: М – корбид вольфрама мелкий; В – крупнозернистый порошок; ОМ – особомелкий; ВК – особокрупный. Широко прим. пластинки без W. ТН20. Основа TiC и молибден (роль связки) 20%. КНТ16 – карбонитрит титана. Иногда пластинки подвергают покрытию TiC. Стойкость увелич. в 3-4 раза. Широко прим. сверхтвердые материалы – минералокерамич. сплавы на основе Al, нитрита бора, карбонитрита бора, (Белбор композит 2, Гексонит Р композит 10). Для чистовой обработки прим. алмазы. Чаще искусственные, такие как: Борт, Баллас, Карбонадо. Теплостойкость до 8000 при тем-ре выше – графитизируются.

Магний и его сплавы

Магний – очень легкий металл, его плотность – 1,74 г/см3. Температура плавления – 650oС. Магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку. Очень активен химически, вплоть до самовозгорания на воздухе. Механические свойства технически чистого магния (Мг1): предел прочности – 190 МПа, относительное удлинение – 18 %, модуль упругости – 4500 МПа.Основными магниевыми сплавами являются сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем, цирконием. Сплавы делятся на деформируемые и литейные.Сплавы упрочняются после закалки и искусственного старения. Особенностью является длительная выдержка под закалку – 4…24 часа.Деформируемые магниевые сплавы.Магний плохо деформируется при нормальной температуре. Пластичность сплавов значительно увеличивается при горячей обработке давлением (360…520oС). Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8, МА9, ВМ 5—1.Из деформируемых магниевых сплавов изготавливают детали автомашин, самолетов, прядильных и ткацких станков. В большинстве случаев эти сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью.Литейные магниевые сплавы.Литейные сплавы маркируются МЛ3, МЛ5, ВМЛ–1. Последний сплав является жаропрочным, может работать при температурах до 300oС.Отливки изготавливают литьем в землю, в кокиль, под давлением. Необходимы меры, предотвращающие загорание сплава при плавке, в процессе литья.Из литейных сплавов изготавливают детали двигателей, приборов, телевизоров, швейных машин.Магниевые сплавы, благодаря высокой удельной прочности широко используются в самолето- и ракетостроении.

Медь и ее сплавы

Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку. Плотность меди 8,94 г/см3, температура плавления 1083oС. Характерным свойством меди является ее высокая электропроводность, поэтому она находит широкое применение в электротехнике. Технически чистая медь маркируется: М00 (99,99 % Cu), М0 (99,95 % Cu), М2, М3 и М4 (99 % Cu).Механические свойства: предел прочности составляет 150…200 МПа, относительное удлинение – 15…25 %. Поэтому в качестве конструкционного материала медь применяется редко. Повышение механических свойств достигается созданием различных сплавов на основе меди.Различают две группы медных сплавов: латуни – сплавы меди с цинком, бронзы – сплавы меди с другими (кроме цинка) элементами.Латуни.Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка.Если кроме меди и цинка, имеются другие элементы, то ставятся их начальные буквы ( О – олово, С – свинец, Ж – железо, Ф – фосфор, Мц – марганец, А – алюминий, Ц – цинк). Количество этих элементов обозначается соответствующими цифрами после числа, показывающего содержание меди, например, сплав ЛАЖ60-1-1 содержит 60 % меди, 1 % алюминия, 1 % железа и 38 % цинка.Бронзы Сплавы меди с другими элементами кроме цинка назаваются бронзами.Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные.При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы Бр, затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показавающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10 % олова, 1 % фосфора, остальное – медь.Маркировка литейных бронз также начинается с букв Бр, затем указываются буквенные обозначения легирующих элементов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3 % олова, 12 % цинка, 5 % свинца, остальное – медь.Оловянные бронзы При сплавлении меди с оловом образуются твердые растворы. Эти сплавы очень склонны к ликвации из-за большого температурного интервала кристаллизации. Оловянные бронзы имеют низкую объемную усадку (около 0,8 %), поэтому используются в художественном литье..В деформируемых бронзах содержание олова не должно превышать 6 %, для обеспечения необходимой пластичности, БрОФ6,5-0,15. Из этих сплавов изготавливают прутки, трубы, ленту, проволоку.Литейные оловянные бронзы, БрО3Ц7С5Н1, БрО4Ц4С17, применяются для изготовления пароводяной арматуры и для отливок антифрикционных деталей типа втулок, венцов червячных колес, вкладышей подшипников.Алюминиевые бронзы, БрАЖ9-4, БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4.Из алюминиевых бронз изготавливают относительно мелкие, но высокоответственные детали типа шестерен, втулок, фланцев литьем и обработкой давлением. Из бронзы БрА5 штамповкой изготавливают медали и мелкую разменную монету.Кремнистые бронзы, БрКМц3-1, БрК4, применяют как заменители оловянных бронз. Они немагнитны и морозостойки, превосходят оловянные бронзы по коррозионной стойкости и механическим свойствам, имеют высокие упругие свойства. их используют для производства сточных труб, газо- и дымопроводов.Свинцовые бронзы, БрС30, используют как высококачественный антифрикционный материал. По сравнению с оловянными бронзами имеют более низкие механические и технологические свойства.Бериллиевые бронзы, БрБ2, являются высококачественным пружинным материалом.

Титан и его сплавы

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС..Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:сочетание высокой прочности (МПа) с хорошей пластичностью ();малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;хорошая жаропрочность, до 600…700oС;

высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.. Области применения титановых сплавов:авиация и ракетостроение (баллоны для газов, детали крепежа);химическая промышленность (компрессоры,);оборудование для обработки ядерного топлива;морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);

Метал-ое производство (МП).Сущность. Роль и место МП в машиностроении.

Основная продукция чёрной и цветной металлургии.

МП - это область науки и тех-ки и отрасль промыш-ти, охватывающая различные проц. получения Ме и руды др. материалов, а также проц. собственного улучшения св-в Ме и сплавов. Введение в расплав в опред-х количествах легирующих элементов позволяет изменить состав и структуру сплавов. МП вкл. в себя шахты по добыче кам-го угля, коксо-химические заводы, энергетические цехи по произв-ву воздуха, сталеплавильные цехи.

Металлургия делится: черная (ЧМ) и цветная (ЦМ).Осн-ая продукция ЧМ: чугуны, передельные и литейные чугуны, железнорудный метализов-ый окатыш для выплавки стали, ферросплав, стальные слитки для произв-ва проката. Осн-ая продукция ЦМ: слитки цветных Ме для произв. цветных Ме, изготовл-ие отливок на машиностр-х заводах.

Материалы для произв-ва Ме и сплавов.

Для произв-ва чугуна исп. руду,флюсы,топливо,огнеупорные материалы. Промыш-ая руда- это природное минер-ое образование содерж-ее какой-либо Ме или неск-ко Ме кот. эконом-и целесообразно использовать. В зависимости от содержания полезного элемента руды бывают богатые и бедные. Основные операции в подготовке руд:1.Дробление 2.Сортировка 3.Обогощение 4.Обжиг 5.Спекание.

Флюс-материал загружаемый в плавильню для образования шлаков(Ш). Шлак имеет плотность меньшую чем расплавл-й Ме. Ш бывают основные(известняк CaCO3, доломит CaCO3*MgCO3) и кислый (кремнезём SiO2).

В металлургии исп-ют в основном кокс, мазут, природный газ, доменный газ. Основой топлива явл. углерод при сгорании которого выделяется энергия.

Огнеупорность материала - это способность противостоять не расплавляясь воздействию температуры. По хим-им св-вам огнеупорные материалы делят на кислые, основные, нейтральные. Материалы содерж-ие большое количество кремнезёма- кислые. Материалы содерж-ие основные оксиды- основные (магнезитовый кирпич).

Обогащение руд. Сущность процесса и его разновидности.

Магнитное обогащение осуществляется на магнитных сепара-то¬рах. Существует несколько конструкций этих сепараторов, но прин¬ципиальная схема у них одна и та же.

Сепаратор ленточного типа состоит из двух транспор¬терных лент, одна из которых имеет внутри электромагнит. Куски руды (рудный концентрат ), проходя через магнитное поле, намагничиваются и пристают к снимающей ленте, а куски пустой породы (немагнитная фракция) свободно падают с ленты.

В процессе агломерации мелкие частицы руды (рудная мелочь) превращаются в куски. Для этого мелочь смешивают с 6—12% мел¬кого кокса и затем спекают.

В результате восстановления магнетита в присутствии кремне¬зема при спекании образуется моносиликат закиси железа — файялит:

2Fe3O4 + 38Ю2 + 2СО = 3Fe2SiO4 + 2СО2. Температура плавления файялита 1209°, поэтому в зоне горения об¬разуется жидкая фаза, смачивающая нерасплавленные зерна ши¬хты. При охлаждении расплава кусочки шихты скрепляются друг с другом; образуя твердую пористую массу — агломерат. По химическому составу агломерат близок к исходной руде, но лучше восстанавливается благодаря высокой пористости, достигающей 50%,. В процессе спекания железной руды почти полностью удаляется сера (в виде сернистого газа), что еще больше повышает качество ру¬ды.

Так же существуют другие способы: флотация и гравитация

Производство чугуна. Подготовка руд к доменной плавке.

Чугуны получают путём восстановления Fe из оксидов содерж-ся в рудах. Для произв-ва чугуна исп-ют: 1.Магнитный железняк (магнетит Fe*Fe2O3). Содержит до 70% Fe.Руда прочная и плотная. 2.Красный железняк (гематит). До 60% Fe. Легко измельчаема и восстанавлив-ма. 3.Бурый железняк (летит 2Fe2O3*H2O). Содержит Fe до 50%. 4.Шпатовый железняк (сидерит) до 40% Fe.

Подготовка руд - это увеличение содержания Fe и уменьшения вредных примесей. 1.Дробление и сортировка. Для получ-ия оптимальных кусков руды. Размолотую руду просеивают. Потом происходит обогащение руды, т.е. удаление пустой породы. Основано на разности св-в.

2.Промывание руды водой позволяет отделить плотные породы.

3.Гравитация- отделение пустой породы при пропуск-ии струи воды через вибрир-ее сито. 4.Магнитная сепарация.

5.Окускование делится на 2 способа: 5.1.Агломерация. При агломерации шихту спекают на спец. агломерационных машинах при температуре1300-1500′ С. В результате образуется фаялит Fe2SiO4. В зоне горения фаялит плавится и смачивает зёрна шихты благодаря чему образуется твёрдая пористая масса. При агломерации удал-ся сера.

5.2.Окапывание. Шихту загружают во вращающ-ся барабаны где образ-ся шарики диаметром 30 мм. Обжимают при темп-ре 1200-1300 С. Они станов-ся прочными и пористыми

Производство чугуна. Устройство доменной печи(ДП).

Чугуны получают путём восстановления Fe из оксидов содерж-ся в рудах. Для произв-ва чугуна исп-ют: 1.Магнитный железняк (магнетит Fe*Fe2O3). Содержит до 70% Fe.Руда прочная и плотная. 2.Красный железняк (гематит). До 60% Fe. Легко измельчаема и восстанавлив-ма. 3.Бурый железняк (летит 2Fe2O3*H2O). Содержит Fe до 50%. 4.Шпатовый железняк (сидерит) до 40% Fe.

По скиповому подъемнику шихта поднимается в верхнюю точку. Через загрузочное устройство шихта попадает в доменную печь(ДП).Под загруз-ым устройством нах-ся колошник. Он имеет цилинд-ую форму и служит для загрузки сырых материалов и отводу колошниковых газов. В шахте проиисх-ит процесс восстанов-ия Fe и его науглероживания.

Ниже шахты располаг-ся распар. Здесь происх-ит плавление пустой породы и флюсов с образов-ем шлаков. Этот процесс заканчив-ся в заплечиках имеющих форму усеч-го конуса. Располагающ-ся ниже заплечиков горн имеет цилиндр-ую форму. В нижней части горна на лещади скаплив-ся жидкий чугун и шлак, кот. выпускается ч.з. спец. отверстия- летки. В верхней части горна располаг-ся от 16 до 20 фурм ч.з. кот-ые в ДП под давлением 30 кПа подаётся нагретый до 900-1200′ воздух обогощ-ый кислородом. Здесь происходит горение топлива. Воздух поступает в ДП из воздухонагревателя внутри кот-го есть камера сгорания и насадка. В камеру сгорания подаётся колошниковый газ, кот-й при сгорании нагревает насадку. Остатки удаляются ч.з. дымовую трубу. Затем подача газа в камеру сгорания прекращается и ч.з. насадку пропускают воздух кот-ый при этом нагрев-ся и поступ-т в ДП. Всё рабочее пространство ДП выложено огнеупор-м кирпичом.

Производство чугуна. Физико-химические процессы доменной плавки.

Чугуны получают путём восстановления Fe из оксидов содерж-ся в рудах. Для произв-ва чугуна исп-ют: 1.Магнитный железняк (магнетит Fe*Fe2O3). Содержит до 70% Fe.Руда прочная и плотная. 2.Красный железняк (гематит). До 60% Fe. Легко измельчаема и восстанавлив-ма. 3.Бурый железняк (летит 2Fe2O3*H2O). Содержит Fe до 50%. 4.Шпатовый железняк (сидерит) до 40% Fe.

Условно процессы разделяют на: 1.Горение топлива; 2.Разлож-ие компонентов шихты; 3.Восстан-ие Fe; 4.Науглероживание; 5.Восстан-ие примесей; 6.Шлакообраз-ие.

1.Вблизи фурм кислород реагирует с углеродом кокса и при этом выдел-ся большое кол-во тепла. Углерод кокса реагирует с образовавш-ся СО2, кот-ый явл-ся основным восстановит-ым компонентом среды.

2.Разлож-ие компонентов шихты происходит в зависимости от её св-в. При работе на шихте, содерж-ей флюсы и сырую руду в верхней части шахты дом-ой печи разруш-ся гидраты Fe и Al, известняк флюса диссоциирует.

3.В результате взаимод-ия оксидов Fe и CO и C кокса происходит восст-ие железа. Оно начинается при темп-рах 500-570′С и заканчив-ся при 1100-1200′С. Потеря Fe со шлаков 1%. Вост-ие газа наз-ют косвенным, а восст-ие твердого наз-ют прямым. Обычно в домен-ой печи 60-70% восст-ся косвенным путём.

4.Процесс науглерожив-ия протекает с образов-ем цементита(Ц). Ц хорошо раствор-ся в Fe постоянно науглероживая его. В результате образ-ся сплав темп-ра плавления кот-го ниже чем у Fe.

5.Одновр-но с восст-ем Fe происходят процессы восст-ия примесей Si; Mn; P. Весь P

кот-ый попал в печь полностью восстанавливается и переходит чугун.

6.Образов-ие шлака происходит в зоне распара после окончания процессов восстан-ия Fe. Основ-ые составляющие доменного шлака: 30-45%-оксид Si; 40-50%- оксид Са; 10-25%- оксид Al.

Основы получения чугуна из железных руд.

Исходные материалы и конечные про¬дукты доменного производства.

Виды доменных чугунов.

Железными рудами называются такие природные соединения, из которых при современном состоянии металлургии возмож-но и экономически выгодно получение железа. Руды, содер-жащие свыше 50% железа, называются богатыми, до 50% железа — бедными. В зависимости от вида окислов железа руды под¬разделяются на красный, магнитный, бурый и шпато-вый железняки.

Красный железняк (гематит) содержит железо (45—60%) в ви¬де безводной окиси Fe2O3. Пустая порода состоит главным образом из кремнезема SiO2 и известняка СаСО3. Красные железняки явля¬ются основными в нашей стране железными рудами по мощности месторождений и по количеству выплав-ляемого из них чугуна. Они отличаются хорошей восстанови-мостью железа и содержат мало вредных примесей (S и Р).

Магнитный железняк (магнетит) содержит железо (до 70%) в виде окисла Fe304 и обладает магнитными свойствами. Встре-чается как в чистом виде, так и с примесями серы (железный колчедан) или фосфора (апатиты). Пустая порода состоит преимущественно из SiO2.

Бурый железняк содержит в себе водную окись железа 2Fe2O3X. ХЗН2О; железа в нем около 20%. Пустая порода имеет разнообраз¬ный состав, содержит серу и фосфор.

Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо (30—40%) в виде карбоната FeCO3. В состав пустой породы входят SiO2, А12О3, MgO.

Руда, идущая для плавки в доменных печах, должна удовлет¬ворять следующим требованиям: 1) максимальное содержание же¬леза; 2) минимальное содержание вредных примесей —5 и Р; 3) легкая восстановимость; 4) достаточная пористость; 5) надлежа¬щий химический состав пустой породы; 6) обогати-мость.

Способы получения стали, их достоинства и недостатки; перспективы развития в ближайшие

годы.

Выплавка стали в кислых конверторах. Сущность способа (на¬зываемого по фамилии изобретателя бессемеровским) заключается в том, что струя воздуха продувается через расплавленный чугун и окисляет входящие в него примеси С, Mh, Si и частично Fe, которые после окисления переходят в шлак в виде окислов либо удаляются в виде газов. Окисли¬тельные реакции сопровождаются выделением значительного количества тепла, что приводит к повышению темпе¬ратуры чугуна от 1300 до 1700—1750°.

Достоинства: 1) высокая производитель¬ность; 2) незначи¬тельные эксплуатационные расходы; 3) отсутствие необходи¬мости в топливе, так как процессы протекают за счет теплоты выгорания примесей.

Недостатки: 1) невозможность пере¬работки стального лома; 2) большая скорость процесса, которая ограничивает воз¬можность управления им, что затрудняет получение стали опреде¬ленного химического состава; 3) ограничение состава продуваемого чугуна; чугуны с промежуточным содержанием фосфора перерабатываться не могут; 4) отрицательное влияние газовых включений на физико-механи¬ческие свойства стали.

Выплавка стали в электропечах.

В зависимости от футеровки различают кислые и основные электропечи. Собственно все виды передела чугуна на жидкую сталь являются процессами рафиниро¬вания, заключающимися в том, что находящиеся в чугуне в качест¬ве примесей эле¬менты (углерод, кремний, марганец и др.) подвер¬гаются окислению кислородом воздуха или соединениями, легко отдающими кислород. При этом получаются газообразные или жид¬кие окислы, не растворяющиеся в металле или растворяю¬щиеся в очень ограниченном количестве. Газообразные соединения уходят в атмосферу, а жидкие образуют шлаки, всплывающие благодаря меньшему удельному весу на поверх¬ность металла и таким образом отделяющиеся от него.

Кислородно-конверторный способ получения стали.

Особенности "и разновидности процесса;

оборудование и требование к нему.

Экономические аспекты производства стали кислородно-конвер¬торным способом.

Выплавка стали в кислых конверторах.

Сущность способа (на¬зываемого по фамилии изобретателя бессемеровским) заключается в том, что струя воздуха продувается через расплавленный чугун и окисляет входящие в него примеси С, Mh, Si и частично Fe, которые после окисления переходят в шлак в виде окислов либо удаляются в виде газов. Окисли¬тельные реакции сопровождаются выделением значительного количества тепла, что приводит к повышению темпе¬ратуры чугуна от 1300 до 1700—1750°.

Процесс переработки чугуна в бессемеровском конверторе рас¬падается на три периода.

1. Окисление кремния и марганца

В конверторе происходят реакции окисления Fe, Si и Мn кислородом вдуваемого воздуха, одновременно происходят реакции окисления примесей чугуна растворенной в нем закисью железа.

Продукты окисления кремния и марганца не растворяются в метал¬ле и уходят в шлак. Поэтому первый период называют еще перио¬дом шлакообразования.

2. Окисление углерода.

Усилившееся горение углерода характе¬ризует начало второго периода. Сгорая, углерод образует окись углерода и углекис¬лый газ. В этот период раз¬виваются дальше реакции восста¬новления железа из его окислов.

3. Окисление железа (период дыма).

Наличие дыма показывает, что входящие в состав чугуна примеси почти исчезли и что кислород соединяется с железом. С появлением бурого дыма процесс прекращают. Для оконча-тельного раскисления в конвер¬тор добавляется некоторое количество специального чугуна, содер¬жащего значительное количество Мп и Si. Чем лучше раскислён металл, тем выше его механические ка¬чества.

Получение стали в мартеновских печах.

Особенности процесса, разновидности процесса по составу шихты и обмуровке печей. Преимуще¬ство и недостатки мартеновского процесса.

Мартеновский способ позволя¬ет использовать значительное количество стального и железного лома. В 1865 г. для этой цели впервые была применена регенератив¬ная печь. Необхо-димость применения регенераторов объясняется тем, что холодное топливо при сгорании в холодном воздухе раз¬вивает температуру до 1400°. При подогреве топлива и воздуха примерно до 1000° температура пламени повышается до 1800°, что достаточно для ведения процесса.

Разновидности мартеновского процесса. В зависимости от ма¬териала, из которого изготавливается под печи, мартенов-ский про¬цесс может быть основным или кислым. В основных печах под вы¬кладывается из магнезитового кирпича и навари-вается магнезитом или доломитом. В кислых печах под выкладывается из динасового кирпича и наваривается слоем кварцевого песка.

В зависимости от применяемой шихты различают рудный про¬цесс и скрап-процесс.

В первом случае шихта состоит из жидкого чугуна, лома и ру¬ды. Количество чугуна в шихте 70—90%. Чистая железная руда в количестве до 20% применяется для окисления приме-сей. Обычно рудный процесс ведется в основных печах и дает главную массу всей производимой стали. При скрап - процессе шихта состоит из значительного количе¬ства скрапа (60 — 85%) и меньшего количества чугуна (15 — 40%). Последний загру-жается обычно в твердом виде. Вследствие зна¬чительного окисления шихты в период плавления и небольшого количест-ва примесей, которое нужно удалить из шихты, руда в печь подается в небольшом количестве. Скрап-процесс распростра-нен на заводах, не имеющих доменных печей. Большое рас-пространение получил скрап-рудный процесс, ко¬торый ведется на шихте, состоящей из 40 — 60% скрапа и 40 — 60% чугуна в жидком виде. В шихту входит также железная руда.

Производство стали в электропечах.

Осо-бен¬ности и разновидности процесса, достоин¬ства и недостатки.

Понятие легированной стали.

Получение стали в электропечах. В зависимости от футеров-ки различают кислые и основные электропечи. Собственно все виды передела чугуна на жидкую сталь являются процессами рафиниро¬вания, заключающимися в том, что находящиеся в чугуне в качест¬ве примесей элементы (углерод, кремний, марганец и др.) подвер¬гаются окислению кислородом воздуха или соединениями, легко отдающими кислород. При этом получаются газообразные или жид¬кие окислы, не растворяю-щиеся в металле или растворяющиеся в очень ограниченном количестве. Газообразные соединения уходят в атмосферу, а жидкие образуют шлаки, всплывающие благодаря меньшему удельному весу на поверхность металла и таким образом отделяющиеся от него.

При кислом процессе нельзя удалить серу и фосфор (требуют¬ся чистые исходные материалы). В основных электропечах эти эле¬менты удаляются легко, поэтому основные печи применя-ются для получения высококачественных сортов стали. Кислые же печи при¬меняются главным образом для получения стальных фасонных от¬ливок.

Плавка в основной электропечи начинается с расплавления за¬груженного скрапа и чугуна. По ходу выгорания примесей различа¬ют несколько вариантов плавки: 1) с полным окисле-нием; 2) с ча¬стичным окислением;3) без окисления.

1. Плавка с полным окислением применяется, когда в шихте со¬держится значительное количество фосфора и других примесей. В этих условиях примеси не успевают выгореть за время расплав¬ления и для ускорения процесса окисления в ванну добавляют же¬лезную или марганцевую руду.

Процесс получения стали распадается на несколько периодов.

Окислительного период (кип): происходит удале¬ние из металла фосфора и значительной части газов (поглощаемых металлом во время расплавления).

Электрошлаковый переплав как способ получения стали высокой чистоты.

Особенно¬сти и разновидности процесса. Экономические аспекты производства стали.

Электрошлаковый переплав осуществляется в электропечах сопротивления (рис. 30). В обычных печах сопротивления нагрева¬тельным элементом (стержнем, спиралью) является материал, об¬ладающий высоким электросопротивлением, в результате чего эле¬мент разогревается при прохождении через него тока. Таким эле¬ментом сопротивления в печах для электрошлакового переплава (ЭШП) является ванна расплав-ленного шлака. Опущенный в нее расходуемый электрод, отлитый из стали, подвергаемой рафиниро¬ванию, плавится, капли металла проходят через шлак, дегазируют¬ся, очищаются от примесей и застывают в нижней части, образуя слиток. Флюс для ЭШП имеет различный состав, например; CaF2—65%; А12О3—30%; СаО—5%. Способ ЭШП применяется для получения стали с особо высокими характеристиками

Способы повышения качества стали:

-электрошлаковый: этот способ нашел наибольшее распространение в связи с его простотой и экономичностью. Его сущность заключается в том ,что через предварительно изготовленный расходуемый электрод, погруженный в шлаковую ванну, пропускают электрический ток.

По сравнению с металлом шлак имеет значительно большее сопротивление и в нем выделяется тепло, необходимое для повышения температуры и оплавления электрода. Металл каплями стекает через шлак вниз, образуя под шлаком металлическую ванну. При ЭШП используются известково-фтористые шлаки с небольшими добавками Al2O3, обладающие высокой рафинирующей способностью. При капельном переносе через такой шлак металл дополнительно очищается от вредных примесей, газов и неметаллических включений. Этот псс осуществляется в медном водо-охлаждаемом кристаллизаторе, где металл затвердевает. Медленная кристаллизация жидкой ванны обеспечивает получен плотного однородного металла. Методом ЭШП переплавляют слитки в десятки тонн

-вакуум-дуговой переплав: сущность метода в том,что переплав происходит в вакууме под действием дуг, возникающих между расходуемым электродом и формирующимся слитком, находящимся в водоохлаждаемом кристаллизаторе. Порядок работы следующий:устанавливает расходуемый электрод,собирают кристаллизатор, герметизируют печь, откачивают систему до давления примерно 1 Па, зажигают дугу между электродом и спец. Затравкой. Начинается процесс формирования ванны. Капли металла падая в вакууме, дегазируются. Условия затвердевания при ВП близки к ЭШП. В результате образуется плотный однородный слиток. Усадочная раковина мала по объему и располагается в самой верхней части слитка. Методом ВДП можно переплавлять слитки массой в десятки тонн. Однако этот метод сложен в своем аппаратурном выполнении и достаточно дорог.

-обработка синтетическими шлаками: Перемешивание металла со специально приготовленным (синтетическим) шлаком интенсифицирует переход в шлак тех вредных примесей, которые должны удаляться в шлаковую фазу (сера, фосфор, кислород). В тех случаях, когда основную роль в удалении примеси выполняет шлаковая фаза, скорость процесса пропорциональна площади межфазной поверхности.

Основными требованиями, предъявляемыми к синтетическим известково-глиноземистым шлакам, являются минимальная окисленность (это обеспечивает хорошие условия для раскисления стали и ее десульфурации) и максимальная активность СаО (это обеспечивает хорошие условия для десульфурации стали).

Физическая основа обработки металлов давлением. (О.М.Д.)

О.м.д. основана на пластичности металлов, т.е. свойстве пластической деформации – является физ. основой процесса о.м.д.

Пластической деформацией называется способность материала необратимо изменять свою форму без разрушения под воздействием внешних сил.

Существует такие механизмы пласт. деформ-и:

1 диффузионный под действием приложенных напряжений начинается направленный диффуз-ый массовый перенос приводит к уменьшению сечения проходит при больших температурах.

2 Сдвиговой заключается в упорядоченном смещении отдаленных частей кристалла под действием внешних сил не зависимо от температуры. Два способа скольжение и двойнокование..

3.Зернограничное скольжение. Зерна по границам движутся относительно руг друга.

О.м.д можно изготовить заготовки максимально близкие по форме и размерам готовой детали – эти детали называются штамповка или поковка.

Уровень механических свойств штамповки существенно выше свойств отливки.

Пластическая деформация может быть холодной или горячей (0,6-0,8 ) Tпл , или сверхпластическая (0,4-0,8) Tпл.

Отличительной особенностью холодной деформации является значительное упрочнение – наклёп.

Горячая деформация осуществляется в температурном интервале протекания рекристаллизации. Ей также как и холодной деформации присуще текстурирование материала и заметное упрочнение с увеличением степени деформации. Степень деформации может быть допущена в строго ограниченных пределах, превышение которых сопровождается появлением трещин и других дефектов. При горячей деформации сопротивление деформации в 10 раз < , а пластичность > чем при холодной.

При сверхпластической деформации сопротивление деформации снижается ещё в 10 раз по сравнению с горячей. Наибольшее течение металла идёт в направлении наименьших напряжений. Растягивающие напряжения повышают жёсткость схемы и снижают пластичность обрабатываемого сплава.

Достоинства СПФ :1) Возможность получения за один технологический переход заготовок изделий сложной формы не простым оборудованием.2)Отсутствует необходимость в верхнем формообрем. штампа. Применение СПФ эффективно для изделий сложной формы, больших размеров, имеющих криволинейные поверхности(обшивки корпуса самолета, рефлекторы радиатора и топливные баки).Основными материалами для СПФ формовки являются Al, Ti, нержавеющие стали. СПФ – Наиболее экономически эффективно для условий мелкосерийного производства в кол-ве от 500 до 20000 шт. в год

Температурный интервал. Нагрев металла

аготовки перед обработкой давлением нагревают для повышения пластичности металла, в результате чего его сопротивление деформации уменьшается в 10—15 раз по сравнению с холодным состоянием.

Чем больше нагрета сталь, тем меньше энергии затрачивают на ее деформацию. Однако нельзя допускать пережог, который наблюдают при нагреве, близком к температурам солидуса.

Температурные интервалы обработки давлением зависят главным образом от химического состава сплавов.

Температурный интервал деформации углеродистых сталей определяют по диаграмме состояния сплавов железо — углерод.

Чтобы подсчитать время, необходимое для нагрева заготовок, используют эмпирические формулы, разработанные Н. Н. Доброхотовым.

Металлические заготовки для горячей обработки давлением нагревают в горнах и печах.

В серийном производстве для нагрева заготовок применяют пламенные и электрические печи. Пламенные печи работают на твердом, жидком и газообразном топливе. В них нагревают как мелкие, так и крупные заготовки. По характеру распределения температуры в рабочем пространстве печи делят на камерные (температура во всем рабочем пространстве одинакова) и методические (температура в рабочем пространстве повышается от загрузочного окна к окну выдачи нагретых заготовок). В пламенных печах заготовки соприкасаются с продуктами горения, поэтому металл угорает. Для исключения или уменьшения образования окалины применяют безокислительный нагрев металла в расплавленных солях, в среде защитных газов, в муфельных печах, защищают поверхность заготовки специальными покрытиями из стекла, окиси лития.

Электрические печи сопротивления имеют металлические или карборундовые элементы сопротивления, которые подключают к электрической сети. Печи чаще применяют для нагревания цветных металлов и сплавов, имеющих невысокую температуру начала обработки давлением. В таких печах температуру можно регулировать. Кроме электрических печей сопротивления существуют контактные и индукционные электронагревательные устройства. В устройствах электроконтактного нагрева заготовку зажимают между медными контактами, к которому подведен ток большой силы. В устройствах индукционного нагрева заготовку помещают в индуктор, по которому пропускают ток высокой частоты. Применение электричества обеспечивает высокую скорость нагрева, удобства регулирования температуры, минимальное окисление металла, автоматизацию процесса.

Нагрев металлов перед обработкой давлением.

Назначение, выбор температурного интервала обработки металлов давлением.

С повышением температуры в процессе пластического деформирования металла увеличиваются значения максимального относительного удлинения и максимально достижимых деформаций, а сопротивление деформированию уменьшается. Таким образом, если нагреть сталь до температуры до 1200 град, то можно достичь большего формоизменения при меньшей приложенной силе. Однако если нагреть до температуры, близкой к температуре плавления, наступает пережог, выражающийся в появлении хрупкой пленки между зернами металла вследствие окисления их границ. Пережог исправить нельзя. Ниже зоны температур пережога находиться зона температур перегрева. Явление перегрева заключается в резком росте размеров зерен. Максимальную температуру нагрева, т.е. температуру начала горячей обработки давлением, следует назначать такой, чтобы не было пережога и перегрева. Заканчивать горячую обработку давлением следует также при вполне определенной температур, ниже которой пластичность вследствие упрочнения падает и в изделии возможно образование трещин.

Прокатка металлов .сущность , основные схемы прокатки.

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными . Кроме наиболее распространенного вида прокатки- продольной выделяют еще 2 вида- поперечную и поперечно-винтовую. При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее. При поперечно-винтовой прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке вращательное и поступательное движения. Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими для прокатки листов, лент, ступенчатыми для прокатки полосовой стали, ручьевыми для получения сортового проката. Использование опорных валков позволяет применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижаются деформирующие силы.

По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта—обжимные станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сечения, и станы для выпуска готового проката – сортовые, листовые, трубные и специальные. В промышленности для получения заготовок различных деталей широко применяют станы поперечно-винтовой прокатки.

Прокатка металлов.

Производство бесшовных труб. Инструмент для прокатки. Сортамент прокатки.

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. При прокате бесшовных труб первой операцией является прошивка- образование отверстия в слитке или в круглой заготовке. Эту операцию выполняют в горячем состоянии на прошивных станах. Наибольшее применение получили прошивные станы с 2-мя бочкообразными валкам, оси которых расположены под небольшим углом (15…20 град)друг к другу. Оба валка вращаются в одинаковом направлении, т.е. в данном случае используется принцип поперечно-винтовой прокатки. Благодаря такому расположению валков заготовка получает одновременно вращательное и поступательное движения. При этом в металле возникают радиальные растягивающие напряжения, которые вызывают течение металла от центра в радиальном направлении, образуя внутреннюю полость, и облегчают прошивку отверстия оправкой, устанавливаемой на пути движения заготовки. Последующую прокатку прошитой заготовки в трубу требуемых диаметра и толщины стенки производят на раскатных станах. Для устранения неравномерности толщины стенки по сечению и рисок после раскатки производят обкатку труб в обкатных станах.

Прокатка металлов .сущность , основные схемы прокатки

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными . Кроме наиболее распространенного вида прокатки- продольной выделяют еще 2 вида- поперечную и поперечно-винтовую. При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее. При поперечно-винтовой прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке вращательное и поступательное движения. Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими для прокатки листов, лент, ступенчатыми для прокатки полосовой стали, ручьевыми для получения сортового проката. Использование опорных валков позволяет применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижаются деформирующие силы.

По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта—обжимные станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сечения, и станы для выпуска готового проката – сортовые, листовые, трубные и специальные. В промышленности для получения заготовок различных деталей широко применяют станы поперечно-винтовой прокатки.

Волочение

Волочение — способ обработки металлов давлением, состоящий в протягивании изделий (заготовок) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.

В результате волочения поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается. Волочение широко применяется в производстве пруткового металла, проволоки, труб и другого. Производится на волочильных станах, основными частями которых являются волоки и устройство, тянущее через них металл.

Исходными заготовками для волочения служат прокатные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диаметра) и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). Поскольку тянущая сила, приложенная к заготовке, необходима не только для деформирования металла, но и для преодоления сил трения металла об инструмент, эти силы трения стараются уменьшить применением смазки и полированием отверстия в волоке. Обычно для получения необходимых профилей требуется деформация, превышающая допустимую за один проход, поэтому применяют волочение через ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но, поскольку волочение осуществляют в условиях холодной деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу. Волочением обрабатывают различные марки стали, цветные металлы и их сплавы. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 …5 мм и фасонные профили, сегментные, призматические шпонки. Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 200мм, стальные прутки диаметрами 3…150 мм.

Волочение. Станы, используемые для волочения.

Исходными заготовками для волочения служат прокатные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диаметра) и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). Поскольку волочение производят в условиях холодной деформации, оно обеспечивает точность размеров (стальная проволока 1…1,6 мм имеет допуск 0,02 мм), низкую шероховатость поверхности, получение очень тонкостенных профилей. Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станов. Барабанные станы служат для волочения проволоки, труб небольшого диаметра, наматываемых в бунты. Исходную заготовку в виде бунта укладывают на барабан. Предварительно заостренный конец проволоки пропускают через отверстие волоки и закрепляют на барабане, который приводится во вращение с помощью электродвигателя. Кроме станов для однократного волочения существуют станы для многократного волочения. Последние имеют до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками. На цепных станах тянущее устройство совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение. Такие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматывать в бунты.

Ковка

Ковка- вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. Нагретую заготовку укладывают на нижний боек и верхним бойком последовательно деформируют отдельные её участки. Металл свободно течет в стороны, не ограниченные свободными поверхностями инструмента, в качестве которого применяют плоские или фигурные (вырезные) бойки, а также различный подкладной инструмент.

Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют коваными поковками, или просто поковками.

Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжелых поковок (до 250 т) типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станков и т.д.

К основным операциям ковки относятся осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка.

Осадка - операция уменьшения высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения.

Протяжка - операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения.

Прошивка - операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла.

Отрубка - операция отделения части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента- топора.

Гибка - операция придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру .

Классификация поковок, изготовляемых свободной ковкой.

Поковкой называют заготовку детали, полученную ковкой или штамповкой. Поковки могут быть сформированы по признакам, определяющим технологию их изготовления. Такими признаками являются масса, конфигурация, марка сплава и тип производства. Масса поковок, которая может быть от сотен граммов до сотен тонн, определяет тип заготовки, вид деформации и схему деформирования. Исходными заготовками для получения поковок являются слитки или сортовой прокат круглого, квадратного или прямоугольного сечения.. Изготовление поковок может осуществляться по схемам свободного пластического течения между поверхностями инструмента или затекания металла в полость штампа. Представить общую достаточно строгую классификацию форм поковок трудно ввиду их большого разнообразию. Упрощенно поковки можно разделить на группы: осесимметричные типа дисков и колес, втулок и колец; осесимметричные типа стаканов и втулок; осесимметричные типа валов и осей; неосесимметричные типа рычагов, вилок и крюков; поковки гаечных ключей, шатунов, гусениц. Кроме этого поковки по конфигурации делят на группы сложности- критерием сложности является отношение объемов поковки и описанной вокруг нее простой геометрической фигуры-призмы или цилиндра.

Свободная ковка.

Сущность, область применения.

Операции свободной ковки: протяжка и осадка.

Ковка- вид горячей обработки металлов давлением, при котором деформирование производят последовательно на отдельных участках заготовки. Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом. К основным операциям ковки относят осадка, протяжка ,прошивка, отрубка, гибка. Осадка- операция уменьшения высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осаживают заготовку между бойками или подкладными плитами. Разновидностью осадки является высадка, при которой металл осаживают лишь на части длины заготовки.

Протяжка- операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку осуществляют последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90 град вокруг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения , увеличиваются ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме приращений длин за каждое нажатие.

Свободная ковка.

Сущность, область применения.

Операции свободной ковки: прошивка, отрубка, гибка.

Ковка- вид горячей обработки металлов давлением, при котором деформирование производят последовательно на отдельных участках заготовки. Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. Каждая операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом. К основным операциям ковки относят осадка, протяжка ,прошивка, отрубка, гибка. Прошивка- операция получения полостей в заготовке за счет вытеснения металла. Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углубление (глух. Прошивка). При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца. Более толстые поковки прошивают с 2-х сторон без подкладного кольца. Отрубка- операция отделения части заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего элемента- топора различных форм. Гибка- операция придания заготовки изогнутой формы по заданному контуру. Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки

Прессование. Сущность и схема процесса.

При прессовании металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие, соответствующее сечению прессуемого профиля. Этим процессом изготовляют не только сплошные профили, но и полые.. в этом случае в заготовке необходимо предварительно получить сквозное отверстие. Часто отверстие прошивают на том же прессе. В процессе прессования при движении пуансона с пресс шайбой металл заготовки выдавливается в зазор между матрицей и иглой. Прессование по рассмотренным схемам называется прямым. Значительно реже применяют обратное прессование, схема деформирования которого аналогична схеме обратного выдавливания. Исходной заготовкой при прессовании служит слиток или прокат. Состояние поверхности заготовки оказывает значительное влияние на качество поверхности и точность прессованных профилей. Поэтому во многих случаях заготовку предварительно обтачивают на станке. Прессованием можно обрабатывать такие специальные стали, цв. Металлы и их сплавы, которые ввиду низкой пластичности другими видами обработки давлением деформировать невозможно. К недостаткам прессования следует отнести большие отходы металла: весь металл не может быть выдавлен из контейнера, и в нем остается так называемый пресс-остаток (до 40% общей массы), который после окончания прессования отрезается от полученного профиля.

Горячая объемная штамповка. Сущность. Штамповка в открытых штампах.

Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок обусловливает существование различных способов штамповки. Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации способов штамповки. Заготовками для горячей штамповки в подавляющем большинстве случае служит прокат круглого, квадратного или прямоугольного профилей. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах. 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 основной металл целиком заполнить всю полость . В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высоких требований к точности заготовок по массе. Облой затем обрезается в специальных штампах. Штамповкой в открытых штампах можно получать поковки практически всех типов.

Горячая объемная штамповка. Сущность. Штамповка в закрытых штампах.

Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок обусловливает существование различных способов штамповки. Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно считать основным для классификации способов штамповки. Заготовками для горячей штамповки в подавляющем большинстве случае служит прокат круглого, квадратного или прямоугольного профилей. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых и закрытых штампах. Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой, так как образование облоя в нем 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 наоборот (на молотах). Закрытый штамп может иметь не одну, а 2 взаимно перпендикулярные плоскости разъема, т.е. состоять из 3 частей.

Горячая объемная штамповка. Сущность. Штамповка в закрытых штампах.

Штамповка – процесс обработки металлов давлением (ОМД) в специальном инструменте – штампе. В процессе штамповки заготовка принимает конфигурацию рабочей полости штампа. Штамповка обеспечивает высокую точность размеров, качество поверхности, но применяют ее преимущественно в массовом крупносерийном производстве, иначе затраты на производство не окупаются.

ГОШ – деформация металла определяется поверхностями полостей и выступов, изготовляемых в отдельных частях штампа т.о., что в конце операции при смыкании они образуют единую замкнутую область, и она называется ручьем штампа.

Заготовками для ГОШ обычно служит прокат круглого, квадратного, прямоугольного сечений. В зависимости от типа штампа различают открытую и закрытую штамповку. Штамповка в закрытых штампах хар-ся тем, что полость штампа в процессе деформирования остается постоянно закрытой. Зазор м/д подвижной и неподвижной частями постоянный и небольшой. Образование облоя при з.ш. непредусмотрено. Закрытые штампы оснащены выталкивателем. Закрытые штампы могут иметь не 1, а 2 взаимно перпендикулярные плоскости разъема, т.е. состоять из 3 частей. При з.ш. необходимо строго соблюдать равенство объемов, поковки и исходной заготовки, иначе при недостатке металла будет незаполнение штампа, а при избытке – размер поковки по высоте будет больше требуемого. Расход металла при з.ш. меньше, чем при открытой, т.к. нет отходов на облой. Поковки, полученные в з. Штампах имеют более благоприятную структуру, т.к. волокна Ме не перерезаются в месте выхода в облой.

В з.ш. Ме деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия. Штамповка в з.ш. позволяет деформировать малопластичные материалы, усилия при з.ш. могут быть выше.

Одно- и многоручьевая штамповка.

Назначение ручьев многоручьевых штампов.

Поковки простой конфигурации обычно изготовляют в одном штампе, имеющим одну рабочую поверхность или ручей – одноручьевые штампы. Поковки сложных форм, с резкими изменениями сечения по длине, с изогнутыми осями штампуют в многоручьевых штампах или в нескольких штампах. В многоручьевых штампах ручьи подразделяют на заготовительные и штамповочные. Заготовительные – протяжные, подкатные, гибочные, площади под осадку. Протяжный ручей служит для увеличения длины отдельных участков заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения. Подкатной ручей служит для увеличения сечения заготовки за счет уменьшения сечений рядом лежащих участков, т.е. для перераспределения объема вдоль оси. Гибочный ручей – для изготовления поковок с изогнутой осью. Штамповочный ручей – окончательный – чистовой и предварительный – черновой. Чистовой ручей служит для окончательного оформления поковки форма ч.р. также близка к форме поковки. Черновой ручей – для снижения износа чистового ручья. Если есть черновой ручей, то формообразование происходит в нем, а чистовой ручей для доводки. В многоручьевом штампе чистовой ручей располагается в центре штампа, т.к. основное усилие возникает в нем.

Разработка чертежа поковки.

Чертеж поковки разрабатывается на основе чертежа детали в следующей последовательности:

- производится анализ детали на технологичность, т.е. определить каким способом и на каком оборудовании можно произвести штамповку;

- устанавливается положение плоскости разъема штампа;

- определяется ориентировочная (расчетная) масса поковки;

- назначаются по ГОСТ 7505-89 припуски на обрабатываемые резанием поверхности детали и допуски на размеры, относящиеся к этим поверхностям;

- назначаются напуски на отверстия и проточки;

- выбираются радиусы закругления; назначаются штамповочные уклоны;

- определяются форма и размеры наметок отверстий и перемычки под их прошивку;

- оформляется чертеж поковки в соответствии с ГОСТ 3.1126-88 с указанием технических требований на изготовление и приемку поковки по ГОСТ 8479-70.

Структура технологического процесса горячей объемной штамповки.

1) Отрезка проката на мерные заготовки; 2) Нагрев заготовок; 3) Штамповка; 4) Обрезка облоев и пробивка наметок под отверстие – можно производить как в горячем , так и в холодном состоянии. Для мелких поковок (низкоуглеродистые стали) проводят в холодном состоянии. Для других эти операции проводят сразу же после штамповки на обрезном прессе; 5) Правка – правку штампованных поковок выполняют для устранения искривления поперечных сечений, которые возникают при затрудненном извлечении поковок из штампа. После обрезки облоя и после термической обработки. ;

6) Термическая обработка; 7) Очистка поковок от окалины производится для облегчения механической обработки, а также контроля поверхности детали. Очистку осуществляют в барабанах песком или малой дробью, а также травлением. ; 8) Калибровка – повышает точность размеров поковок. ;

9) Контроль готовых поковок – при контроле качества поковок осматривают внешний вид на предмет поверхностных дефектов, выборочно контролируют размеры и твердость, несколько поковок от партии подвергают металлографическому анализу и механическим испытаниям.

Горячая объемная штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП).

Штамповка – процесс обработки металлов давлением (ОМД) в специальном инструменте – штампе. В процессе штамповки заготовка принимает конфигурацию рабочей полости штампа. Штамповка обеспечивает высокую точность размеров, качество поверхности, но применяют ее преимущественно в массовом крупносерийном производстве, иначе затраты на производство не окупаются.

ГОШ – деформация металла определяется поверхностями полостей и выступов, изготовляемых в отдельных частях штампа т.о., что в конце операции при смыкании они образуют единую замкнутую область, и она называется ручьем штампа.

Заготовками для ГОШ обычно служит прокат круглого, квадратного, прямоугольного сечений. В зависимости от типа штампа различают открытую и закрытую штамповку. Горячее дефор¬мирование приводят выше температуры рекристаллизации, когда получаемый наклеп снимается одновременно протекающей рекристаллизацией. Если рекри¬сталлизация не устраняет наклеп, то он сохраняется частично или полностью. Это достигается при особых условиях обработки и охлаждения металла. На¬пример, горячее деформирование с вы¬сокими скоростями и большими дефор¬мациями с дальнейшим быстрым охла¬ждением металла ниже температуры рекристаллизации сохраняет наклеп.

ГОШ на КГШП производят:

1) При скорости деформации 0,6…0,8 м/с;

2) Любые деформируемые материалы;

3) Масса поковок (кг) 0,1 – 500

4) Квалитет точности (14-16)/15

5) Шероховатость – меньше или равна 160 мкм;

6) α/β = (1-3)/(3-5) град. – штамповочные уклоны (наружные/внутренние);

7) КИМср = 0,65; 8) Тип производства – М, КС, СС.

9) Конфигурация поковок и наименование типовых деталей – любой конфигурации и сложности (рычаги, переключатели, колеса).

Холодная штамповка. Сущность. Операции холодной штамповки.

Холодная объемная штамповка – штамповка без предварительного нагрева заготовок, при ХОШ отсутствует окисленный слой, обеспечивается высокая точность размеров. Часто после ХОШ механическую обработку не используют.

Разновидности ХОШ: 1)Холодное выдавливание – заготовку помещают в замкнутую полость, из которой Ме выдавливается в отверстие, имеющиеся в рабочем инструменте, различают прямое – Ме течет в направлении, совпадающим с направлением движения пуансона. Зазор м/д пуансоном и матрицей д/б небольшим; обратное – Ме течет в направлении, противоположном направлению движения пуансона, этим способом изготовляют детали типа труб; боковое– Ме течет в направлении не совпадающим с направлением движения пуансона – тройники крестовины. Матрицы изготовляют из 2-х половинок с плоскостью разборки, совпадающую с осью направления движения штампа; комбинированное – хар-ся одновременным течением Ме по нескольким направлениям. 2) Холодная высадка – производят на специальных холодно-высадочных автоматах. Заготовка с помощью роликов перемещается до упора после чего матрица перемещается в позицию высадки, отрезая заготовку от прутка, в следующем переходе ударом пуансона производится высадка, т.е. уменьшение длины части заготовки, за счет местного увеличения в сечении поперечных размеров. За тем пуансон возвращается в исходное положение, изделие выталкивается толкателем, и матрица дальше уходит на позицию подачи заготовки. На холодно-высадочных автоматах штампуют заготовки диаметром 1,5 – 40 мм. При холл. высадке – высокая точность размеров; - хорошее качество поверхности; - высокая производительность (до 400 деталей в минуту); 3) Холодная штамповка в открытых штампах (вроде л/р)

Основными достоинствами выдавливания является возможность получения без разрушения больших степеней деформации за счет обеспечения в заготовке неравномерного всестороннего сжатия. Для устранения негативных последствий ХОШ разделяют на несколько переходов, м/д которыми делают кристаллизационный отжиг (для снятия наклепа). Отжиг снижает усилия деформирования на следующем переходе, повышает пластичность материала.

Листовая штамповка. Разделительные операции л.ш.

Л.ш. изготовляют разнообразные плоские и пространственные заготовки массой от долей грамма и размерами от долей мм, до деталей массой десятков кг и размерами нескольких метров. Для л.ш. хар-но то, что толщина стенок детали незначительно отличается от толщины исходной заготовки. В качестве заготовок под л.ш. принимают лист, полосу или ленту. Толщина заготовок под л.ш. не более 20 мм.

Преимущества л.ш. : - возможность получения деталей min массы при заданной прочности и жесткости; - высокая точность размеров и хорошее качество поверхности; - высокая производительность благодаря простоте механизации и автоматизации процесса. При л.ш. пластической деформацией получают лишь часть заготовки. Операцией л.ш. наз-ся процесс пластической деформации, обеспечивающий изменение формы определенного участка листовой заготовки. Формоизменяющие операции – заготовка не разрушается в процессе деформации; Разделительные операции – в которых пластическая деформация разрушением детали на части. Разделительные операции: 1) Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру. Производится на спец. маш. (ножницы, штампы). Наиболее часто отрезку применяют как заготовительную операцию (разделение листа). Основные типы ножниц – а) Ножницы с поступательным движением ножниц – гильотинные; б) Ножницы с вращательным движением кромок (дисковые). Вращение дисковых ножниц обеспечивает не только отрезку, но и подачу заготовки действием сил трения. Диаметр ножей д/б в 30 – 70 раз больше толщины отрезаемой заготовки. Зазор z = (0,03…0,05) S, где S-толщина заготовки.

2) Вырубка и пробивка – при в. и пр. характер деформации одинаков, различ-ся они незначительно. Вырубка оформляет внешний контур детали, а пробивка внутренний контур детали. Пуансон выдавливает часть заготовки в отверстия матрицы. В нач. стадии деформирования происходит врезание режущих кромок и относит. смещение части з-ки без видимого разрушения. В зоне реж. кромок в месте зарождения трещины получается срез. Поверхность среза состоит из блестящего колена, обр-ся при внедрении режущей кромки.

Листовая штамповка. Формообразующие операции листовой штамповки.

Л.ш. изготовляют разнообразные плоские и пространственные заготовки массой от долей грамма и размерами от долей мм, до деталей массой десятков кг и размерами нескольких метров. Для л.ш. хар-но то, что толщина стенок детали незначительно отличается от толщины исходной заготовки. В качестве заготовок под л.ш. принимают лист, полосу или ленту. Толщина заготовок под л.ш. не более 20 мм.

Преимущества л.ш. : - возможность получения деталей min массы при заданной прочности и жесткости; - высокая точность размеров и хорошее качество поверхности; - высокая производительность благодаря простоте механизации и автоматизации процесса. При л.ш. пластической деформацией получают лишь часть заготовки. Операцией л.ш. наз-ся процесс пластической деформации, обеспечивающий изменение формы определенного участка листовой заготовки. Формоизменяющие операции – заготовка не разрушается в процессе деформации; Разделительные операции – в которых пластическая деформация разрушением детали на части. Формообразующие операции: 1) Гибка – операция, изменяющая кривизну заготовки без изменения раз-ов. Пластическая деформация сосредоточена на узком участке контактирующих пуансонов. В зоне деформации наружные слои заготовки растягиваются, а внутренние сжимаются. В середине заготовки есть нейтральный слой, который не испытывает деформации. Деформация растяжения ограничена появлением трещины, в этой связи оформляющий радиус пуансона (гибочный радиус) ограничен: rmin = (0,1…0,2)S (S – толщина заготовки). При снятии внешних сил растянутые слои стр-ся сжаться, сжатые растянуться, поэтому происходит кружение при гибке – изменение угла загибки по отношению к номинальному углу.

2) Вытяжка без удаления стенки превращает плоскую заготовку в полое изделие, при изменение периметра. Заготовка устанавливается на плоскость матрицы, пуансон надавливает на центральную часть, смещая ее в отверстие матрицы. Центральная часть заготовки увлекла за собой фланец, т.о. обр-ся стенки полого изделия. Во фланце полого изделия действуют растягивающие силы, которые втягивают фланец в отверстие матрицы и действуют в тангенсальном направлении сжимающие силы, кот-ые уменьшают диаметральные размеры заготовки , при определенных соотношениях растягивающих и сжимающих напряжений во фланце могут появиться складки (((D-d)>(18-20)S – появляются складки)). Для предотвращения появления складок применяют прижим. Растягивающие напряжения на наружной кромке равно 0 и max на входе в матрицу. С увеличением ширины фланца растягивающие напряжения увеличиваются. Если растягивающие напряжения у входа в матрицу достигает предела прочности – произойдет разрушение детали в месте входа в матрицу. Коэффициент вытяжки – К = D/d. Max [K] = (1,6…2,1); 3) Вытяжка с утонением стенки увеличивает длину полой заготовки за счет уменьшения толщины стенки. Длина увеличивается, толщина стенки уменьшается. Зазор м/д пуансоном и матрицей д/б < толщины исходной заготовки. При вытяжке с утонением толщина стенки за один переход м/б уменьшена в 1,5-2 раза. Получение бортов горловин путем вдавливания центральной части заготовки в матрицу dσ/d0 = 1,2…1,8;

3) Обжим – операция, при которой горловина заготовки оформляется внедрением в матрицу (dизд = (0,7…0,8)dз);

4) Формовка – операция, при которой форма заготовки придается за счет растяжения отдельных ее участков, толщина заготовки в этих участках уменьшается.

Явления, происходящие при нагреве холоднодеформированного металла.

Изменение св-в при ОМД опр-ся температурно – скоростными условиями деформирования, поэтому влиянию разделяют на холодную и горячую штамповку.

Холодная деформация протекает при t<t(рекристаллизации). В результате х.д. зерна вытягиваются в направлении преимущественной деформации. Х.д. повышает прочностные характеристики и снижает пластичные хар-ки, такое изменение объясняется повышением плотности всех дефектов. Наклеп, получаемый при х.д. часто может быть устранен отжигом. При температурах отжига происходит возврат, при возврате частично снимаются остаточные напряжения. Зерна остаются неизменными. Снятие остаточных напряжений мало влияет на мех. свойства. (повышается коррозионная стойкость).

21. Литниковая система.

Это система ,каналов через которые расплавленный металл подают в полость формы. Обеспечивает заполнение форм с заданной скоростью. Задержание шлака не Ме включениях , выход газов и паров из полости формы, непрерывную подачу расплавленного Ме в затвердевающие отливки .

Основные элементы лин. Сист.

1.Литниковая чаша (воронка) предназначена для приема расплава из разливочного ковша и задержание шлаков.

2.Стояк – вертикальный канал, передающий расплав из литниковой чаши к другому элементу лит. Системы.

3.шлакоуловитель – горизонтальный канал, который служит для задержания шлака и передачи расплава от стояка к питателю

4.Питатель – каналы для подачи расплава в пол лит. Формы. Должны обеспечить пост. плавное поступление. Обычно нижний пол.

5.Выпор служит для отвода газов из полости форм, для контроля окончания заливки.

6.Коллектор – распределительный канал для направления расплава к разным частям отливки. Расположен горизонтально по разъему формы

7.Прибыль – для компенсации усадки

Литье в оболочковой форме.

Являются разовыми , их изготавливают из смеси мелкозернистого кварцевого песка и бакелита ( реактивная смола, которая при нагревании расплавляется, потом необратимо затвердевает ).

Изготовление оболочковых форм происходит по следующей схеме : нагретую до 200-300 градусов плиту с металлической моделью покрывают тонкой пленкой разделительного состава ( силиконовой жидкостью или раствора каучука ). На поверхности модели образуется инертная пленка, которая не разлагается при высокой температуре. Покрытие наносится пуливизатором и выдерживает съем дот 50 оболочек. Модельная плита вместе с оболочкой помещается в печь с температурой 300-350 градусов и выдерживается в течении 1-3 минут. За это время смола окончательно затвердевает, после этого оболочку снимают с модели. Сборку оболочковой формы производят из отдельных частей, которые соединяются скобами, струбцинами, клеем. Крупные оболочковые формы помещают в контейнеры с песком или дробью. Частота поверхности значительно выше, достигает 5-8 класса (точност). Припуск механической обработки от 0ю25 до 3 мм. Оболочковые формы применяют при изготовлении волнового, антенного коммутаторов

Литниковая система.

Это система ,каналов через которые расплавленный металл подают в полость формы. Обеспечивает заполнение форм с заданной скоростью. Задержание шлака не Ме включениях , выход газов и паров из полости формы, непрерывную подачу расплавленного Ме в затвердевающие отливки .

Основные элементы лин. Сист.

1.Литниковая чаша (воронка) предназначена для приема распла-ва из разливочного ковша и задержание шлаков.

2.Стояк – вертикальный канал, передающий расплав из литни-ковой чаши к другому элементу лит. Системы.

3.шлакоуловитель – горизонтальный канал, который служит для задержания шлака и передачи расплава от стояка к питателю

4.Питатель – каналы для подачи расплава в пол лит. Формы. Должны обеспечить пост. плавное поступление. Обычно ниж-ний пол.

5.Выпор служит для отвода газов из полости форм, для контроля окончания заливки.

6.Коллектор – распределительный канал для направления расплава к разным частям отливки. Расположен горизонтально по разъему формы

7.Прибыль – для компенсации усадки

Литье по выплавляемым моделям.

Широко используется в электрической и радиоэлектронной промышленности для изготовления отливок сложной конфигурации, массой от нескольких грамм до 10 кг. Из сплавов практически любых составов. Это литье отличается от других способов тем, что отливки изготавливают в неразъемных формах, выполненных по точным и разъемным моделям. Материал формы в виде суспензии, наносится на модель из легко плавкого модельного состава и образует керамическую оболочку. Формы являются тоже разовыми.

Литье в кокиль

Являются постоянными. Используются и выдерживают 10 тыс. заливок (и более). Изготавливают из чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Их делают неразъемными и разъемными, с вертикальной, горизонтальной и сложной линией разъема. Для получения отверстия несложной конфигурации используются стержни. Извлечение стержней и выталкиваний отливки происходит в ручную или механически. На рабочую поверхность кокиля перед заливкой наносят облицовочное покрытие из кварца, графита, или азгестожидкого стекла. Покрытие позволяет предохранить поверхность кокиля от воздействия расплавленного металла и уменьшает скорость охлаждения отливки. пере заливкой в кокиль его подогревают от 150-400 градусов. В зависимости от металла кокиля и заливаемого расплава. Быстрая кристаллизация заливаемого металла способствует получению отливки с повышенными механическими свойствами. Производительность кокиля в 3-4 раза больше чем песчано-глинистые формы.

Центробежное литье.

Метод применяют для изготовления пустотелых труб, колец, втулок из черных и цветных металлов. Жидкий металл заливают во вращающуюся металлическую полость. Под действием центробежной силы расплавленный металл отбрасывается к стенкам формы и в таком положении затвердевает. Толщина стенок определяется размерами полости формы и количеством заливаемого металла. При вращении вокруг вертикальной оси внутренняя свободная поверхность расплавленного металла принимает очертание параболоида и отливка по высоте получается разностенной. Чем меньше скорость вращения, тем больше разностенность. Практически скорость вращения 600-800 оборотов в минуту. Центробежные машины с горизонтальной осью вращения применяют для получения отливок большой длины при малом диаметре. Скорость вращения 600-1200 оборотов в минуту. Отливки. которые получают этим методом имеют плотную, мелкозернистую структуру и повешенные механические свойства.

Литье под давлением.

При этом способе расплавленный металл падают в металлическую пресс-форму под принудительным давлением. Это позволяет лучше заполнить форму со сложной конфигурацией. с толщиной стенки 1-3мм. Для создания давления используется машины поршневого и компрессорного действия ( с помощью воздуха ). В поршневых машинах с горячей камерой : жидкий металл из ковша заливают в тигель или ванну, которая подогревается и поддерживает температуру расплавленного металла. В ванне смонтирована камера сжатия с поршнем и соединена каналом с пресс-формой. После затвердевания в пресс-форме металла поршень отводят в исходное положение. Давление 10-100 атмосфер. Машина с горячей камерой сжатия используют для изготовления отливок с температурой плавления сплава до 450 градусов. ( цинковые, свинцовые, оловянные сплавы). В поршневых машинах с холодной камерой сжатия расплавленный металл заливают в присущий цилиндр в строго дозированном количестве, который соответствует массе отливки. В этом случае применяют машины с вертикальной и горизонтальной камерой сжатия. машины с горизонтальной камерой сжатия наиболее широко используются в промышленности, так как здесь отсутствует контакт расплавленного металла с внешней средой, позволяет развивать усилия до 2000 атмосфер и получать отливки с более высокой температурой

Электрошлаковое литье заготовок

Способ получения отливок в вода охлаждающей Ме-ой форме путем приготовления жидкого Ме непосредственно в полости формы механизм шлакового переплава с расходом сплава. Операция расплавления Ме затвердевание Фомы совмещены по месту и температуре.

В качестве электродов используется прокат. В кристаллизатор заливают расплавленный шлак (CaF2) шлак обусловлен повышенным сопротивлением. При прохождении тока выделяется большое количество теплоты. Шлаковая ванна нагревается и происходит оплавление расходуемого сплава . капли расплавленного Ме проходят через расплав шлака и образуют ванну расплавленного Ме. Этот расплав вода охлаждается кристаллизуется и затвердевает образуя плотную без усадочных раковин отливку. Расплавленный шлак способствует удалению кислорода и понижение содержания серы и не Ме включений поэтому отливки имеют повышенные механические свойства. Отливки весом до 300 тонн.

Усадка сплавов и дефекты отливок.

Усадка- это свойство сплава уменьшаться в объеме и линейных размерах при затвердевании и охлаждении. Объемная и линейная усадки обычно выражаются в процентах. На величину усадки оказывают влияние химический состав и температура заливки сплава. С увеличением температуры заливаемого сплава усадка отливки увеличивается. Линейная усадка: при затормаживании усадки в отливке возникает напряжения, вызывающие коробление и иногда образование трещин. Горячие и холодные трещины. Для уменьшения коробления необходимо равномерное охлаждение.

Объемная усадка: Затвердевание происходит послойно начиная от стенок и постепенно передвигаясь в глубь тела отливки. В результате этого в местах в которых металл затвердевает в последнюю очередь образуются усадочные раковины. Для ликвидации раковин используют прибыль. Прибыли располагают в тех местах где металл затвердевает в последнюю очередь.

Дефекты литья и причины его появления. Методы борьбы с дефектами литья

Все дефекты отливок можно разделить на следующие виды:

1. Нарушение целостности металла в отливке: усадочные раковины, усадочная пористость, трещины, газовые раковины, шлаковые и земляные раковины, выломы, спаи.

2. Нарушение геометрии отливки: обвалы и заливы, коробле¬ние, раздутие.

3. Недостаточная чистота поверхности: пригар, ужимы.

4. Несоответствие заданной структуре металла: отбел, недос-та¬точные твердость и упругость.

Дефекты первой группы исправляются с помощью заварки, металлизации, бакелизации или пропитки отливки специаль-ными составами. Иногда при изготовлении крупных отливок прибегают к замене дефектного участка врезной вставкой соответствующего профиля. Дефекты второй и третьей групп устраняются механиче¬ской обработкой, четвертой — термооб-работкой (отжигом или нор¬мализацией).

Наиболее распространенными и трудно устранимыми являют-ся дефекты первой группы.

Зная причину возникновения литейных дефектов, можно указать меры их предупреждения.

В зависимости от указаний стандартов или технических усло¬вий, учитывающих назначение отливок, дефект может быть допу¬стим без исправления, допустим при условии его исправ-ле¬ния или совершенно недопустим (служит причиной для бра¬ковки).

Характерным для отливок из серого чугуна дефектом является отбел — наличие в различных частях отливки твердых, не поддаю¬щихся механической обработке мест со светлой лучистой поверхностью излома. Отбел объясняется присутст-вием в чугуне структурно свободного цементита Fe3C и является следствием быстрого охлаждения металла, повы-шенного содержания в нем марганца или серы, ранней выбив-ки отливки из формы.

Модели и модельный комплект.

Фор-мовки при помощи моделей, особенности процесса,

разновидности. Литниковые системы; назначение, основ-ные элементы, методы расчета.

Модели и модельный комплект. Модель представляет собой видоизме¬ненную копию отливки, отличающуюся от будущей детали размера¬ми и наличием стержневых знаков — выступов, образующих в фор¬ме углубления, в которые уста-навливаются стержни.

Конструкция модели должна обеспечить извлечение ее из фор¬мы без нарушения полученного отпечатка. В зависимости от конфи¬гурации отливки модель может быть цельной или разъемной. В большинстве случаев модель выполняется из двух половин — верхней и нижней. Линия, по которой проис-ходит деление модели, называется линией разъема.

Модель и стержневые ящики образуют модельный комплект. Для легкого извлечения модели из формы или освобождения стерж¬невых ящиков от стержней (без нарушения целостности формы или стержней) стенки деталей, перпендикулярные к плоскости разъема модели, выполняют с уклоном, который называется кон¬структивным.

Формовки при помощи моделей Формовкой называется комп¬лекс операций по изготовлению из формовочных мате-риалов литей¬ных форм, способных выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания. В общем случае форма слу¬жит для образования наружных очертаний, а стержень — внутрен¬них полостей отливки. В частных случаях возможно выполнение внутренних полостей формой, наружных — стержнями. Форма может быть сырой или сухой. Сырая форма применя¬ется в основном для мелких отливок, сухая — для средних и круп¬ных. Стержень во всех случаях выполняется сухим с целью полу¬чения высокой прочности, достаточной для выдерживания ферростатического напора металла при заливке и обеспечивающей возмож¬ность транспортировки без нарушения целостности и искажения геометрии.

Формовочные и стержневые материалы.

Виды, назначение, состав, свойства в зависимости от способа литья, заливаемого материала и требований к отливкам.

Формы и стержни изготавливаются из специальных смесей, называемых соответственно формовочными и стержневыми. Основой этих смесей служат кварцевые пески. Кроме того, в них входит глина и специальные добавки (например, углесо-держащие добавки для формовочных смесей, связующие материалы для стержней и др.). Песок в формовочных смесях повы¬шает газопроницаемость, а глина обеспечивает связь между части¬цами песка (повышает прочность) и увеличивает термохимическую устойчивость. Специальные добавки вводятся для повышения проти¬вопригарности или для предот-вращения прилипания смесей. В ка¬честве противопригарных добавок применяются молотый каменный уголь, мазут, битум (угольный порошок при соприкосновении с рас¬плавленным металлом подвергается сухой перегонке, образующие¬ся при этом газы предохраняют материал формы от перегрева и оплавления).

В состав формовочных смесей, как и стержневых, кроме исход¬ных свежих материалов, вводится бывшая в употребле-нии горелая (оборотная) формовочная смесь.

Соотношение компонентов в смесях должно соответствовать характеру и типу отливок и способу формовки.

Формовочный песок состоит из зерен кварца различной величи¬ны, глины и небольшого количества различных оки-слов. В зависи¬мости от состава формовочные пески по ГОСТ 2138—56 подразде¬ляются на несколько классов. Для повыше-ния прочности и увеличения пластичности формо¬вочных смесей в их состав вводится глина. Формовочные глины представляют собой горные породы, состоящие в основном из тон¬кодисперсных частиц водных алюмосиликатов, обладаю-щих свя¬зующей способностью во влажном или сухом состоя-нии и достаточ¬ной термохимической устойчивостью.

Литье в разовые песчаные формы. Особен-ности процесса, оборудование, достоинства и недостатки, область применения.

Сущность способа заключается в заливке расплава в песчаную форму, полость которой имеет конфи¬гурацию отливки; затвер-девший и охлажденный металл или сплав сохраняет конфигу-рацию этой полости.

Приспособления, применяемые для изготовления от¬ливок, называют литейной оснасткой. Часть ли¬тейной оснастки, состоящая из технологических приспо¬соблений, необходимых для получения в форме контуров отливки, представляет собой модельный комп¬лект. Чтобы провести формовку, необходимо иметь опоки, плиты, штыри, шаблоны, что совместно с мо-дель¬ным комплектом составляет формовочный комп¬лект.

Недостатки:

1. Низкая точность

2. Грубая поверхность

3. Невыгодный способ, всвязи с большим количе-ством снимаемого металла.

Способы определения твердости металлов и спла-вов;

их разновидности и случаи при¬менения.

Твердость характеризует способность металла сопротивлять-ся значительной пластической деформации при контактном напряжении на поверхности образца или изделия. Наибольшее применение для определения твердости имеют ме¬тоды вдавли-вания.

Метод Бринелля В испытуемый металл в течение определен-ного времени вдавливается под значительной нагрузкой Р (до 3 Т) стальной шарик (индентор) диаметром D, равным 2,5— 10 мм. По диаметру отпечатка d судят о твердости металла. Число твердости по Бринеллю (НВ) определяется как отношение нагруз¬ки к площади сферической поверхности отпечатка шарика.

К недостаткам метода Бринелля необходимо отнеси невоз-можность испытания металлов, имеющих твер дость более НВ450 или толщину менее 2 мм. При испытании металлов с твердостью более НВ450 возможна де формация шарика и результаты будут неточными.

Метод Виккерса аналогичен предыдущему, только инденто-ром служит алмазная четырехгранная пирамида.

Способ Виккерса применяется для небольших деталей и ин¬струментов, металлов высокой твердости, весьма малых сечений и тонких наружных слоев термически обработанных изделий.

Метод Роквелла. Основан на вдавливании алмазного конуса или стального шарика под определенной нагрузкой. Твердость в данном случае обратно про¬порциональна глубине вдавлива-ния: чем тверже металл, тем на меньшую глубину проникает алмаз и тем большим будет число твер¬дости.

Метод Роквелла отличает¬ся простотой и высокой про¬изводительностью, обеспечивает сохранение качественной поверхности после испытаний, позволяет испытывай металлы и сплавы как низкой, так и высокой твердости, при толщине изделия (слоя) до 0,8 мм. Этот метод не рекомендуется приме-нять для сплавов с неоднородной структурой (чугуны серые, ковкие и высокопроч¬ные).

Сварка.

Сущность.

Место и роль сварки в машиностроении.

Процесс образования соединения при сварке.

Сварка – процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при местном нагреве, пластической деформации или совместного сочетания того и другого.

Сварку применяют для соединения почти всех металлов и их сплавов, стекол, пластмасс, керамики вплоть до биологических тканей (костных)

3 стадии сварки: 1) достигается физический контакт (сближение соединяемых поверхностей на расстояния межатомных связей)

2) происходит химические взаимодействия, процесс образования соединения заканчивается

3) стадия диффузии (в микрообъемах)

Для качественного соединения материала необходимо обеспечить контакт по большей части стыкуемых поверхностей и их активизацию. Активизация поверхностей состоит в том, что поверхностным атомам твердого тела сообщается энергия, необходимая для обрыва связи между атомами тела и атомами внешней среды и для повышения энергии поверхностных атомов до уровня энергетического барьера схватывания. Такая энергия сообщается в виде теплоты или пластической деформации.

При сварке плавлением металл соединяемых элементов в месте сварки доводится до жидкого состояния теплотой. При этом происходит локальное расплавление основного металла по соединяемым кромкам. По мере удаления источника тепла жидкий металл остывает и происходит кристаллизация. Зародышами кристаллизации являются оплавленные зерна основного металла на которых начинают расти столбчатые кристаллы сварного шлака.

Классификация способов сварки

По виду подводящей энергии все сварочные металлы делятся на:

1) термические способы сварки: (сварка плавлением, дуговая, электро-шлаковая, электронно-лучевая, лазерная, плазменная, газовая) Энергия вводится через расплавленный металл в стык

2) термо-механические способы сварки (сварка давлением, контактная, диффузионная, прессовая). Вводится теплота механической энергии.

3) Механические способы сварки: (холодная сварка, сварка взрывом, ультразвуковая, сварка трением) Вводится механическая энергия, силы давления

Электрическая дуговая сварка. Сущность. Виды дуговой сварки.

Источником тепла служит электрическая дуга, которая горит между электродом и заготовкой. В зависимости от материала и числа электродов, а также способа включения электродов и заготовки в цепь электрического тока различают следующие виды сварки:

1) сварка неплавящимся (графитным или вольфрамовым) электродом дугой прямого действия, при которой соединение выполняется путем расплавления только основного металла либо с применением присадочного металла

2) сварка плавящимся (металлическим) электродом дугой прямого действия с одновременным расплавлением основного металла и электрода, который пополняет сварочную ванну жидким металлом

3) сварка косвенной дугой, горящей между двумя, как правило, неплавящимися электродами, при этом основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги

4) сварка трехфазной дугой, при которой дуга горит между электродами, а также между каждым электродом и основным металлом.

Питание дуги осуществляется постоянным или переменным током. При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярностях. В первом случае электрод подключают к отрицательному полюсу (катод), во втором – к положительному (анод)

Кроме того, различные способы дуговой сварки классифицируют также по способу защиты дуги и расплавленного металла и степени механизации процесса.

Строение и свойства электрической дуги.

Статическая вольт-амперная характеристика дуги.

Дуга – мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Характеризуется: высокой плотностью тока 1-100 А/мм2, низким напряжением 8-50В, высокой температурой 5000-50000К. Процесс зажигания дуги включает в себя 3 этапа: короткое замыкание электрода на заготовку (для разогрева торца электрода и заготовки в зоне контакта с электродом), отвод электрода на расстояние 3-6 мм (начинается термоэлектронная эмиссия электродов, что приводит к ионизации в результате которой дуговой промежуток становится электропроводным), возникновение устойчивого дугового разряда.

Возможно зажигание дуги без короткого замыкания и отвода электрода, с помощью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток, обеспечивающего его ионизацию. Для этого применяют осциллятор (при сварке плавящимся электродом).

Электрические свойства дуги описываются статической вольт-амперной характеристикой, представляющей собой зависимость между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения. Характеристика состоит из 3 участков: 1-характеристика падающая, 2-жесткая, 3-возрастающая. Самое широкое применение нашла дуга с жесткой и возрастающей характеристиками. 1,2 – крупнокапельный перенос металла, 3 – мелкокапельный или струйный. Для дуги с жесткой характеристикой напряжение пропорционально ее длине. U=ά+βL Видно, что для сохранения напряжения дуги неизменным необходимо длину дуги поддерживать постоянной.

Внешняя характеристика источников питания сварочной дуги.

Сварочный трансформатор с вынесенным дросселем.

Внешней характеристикой источника называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в электрической цепи. Внешние характеристики могут быть следующих основных видов: падающая, полого-падающая, жесткая, возрастающая и идеализированная. Источник тока выбирают в зависимости от вольт-амперной характеристики дуги, соответствующей принятому способу сварки.

Для питания дуги с жесткой характеристикой применяют источники с падающей или пологопадающей внешней характеристикой (ручная дуговая сварка, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах неплавящимся электродом).

Для дуги с возрастающей характеристикой применяют источники с жесткой или возрастающей характеристикой (сварка в защитных газах плавящимся электродом и автоматическая под флюсом током повышенной плотности)

Сварочные трансформаторы как правило имеют падающую внешнюю характеристику. Широко применяют трансформаторы с вынесенным дросселем. В этих трансформаторах первичная и вторичная обмотки раздвинуты относительно друг друга, что обуславливает их повышенное индуктивное сопротивление вследствие появления магнитных потоков рассеяния.

Внешняя хар-ка источников питания сварочной дуги.

Сварочный трансформатор с повышенным магнитным рассеянием.

Источники тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную внешнюю характеристику. Внешней характеристикой источника называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в электрической цепи. Внешние характеристики могут быть следующих основных видов: падающая 1, пологопадающая 2, жесткая 3 и возрастающая 4 (рис. а). источник тока выбирают в зависимости от вольт-амперной характеристики дуги, соответствующей принятому способу сварки.

Для питания дуги с жесткой характеристикой применяют источники с падающей или пологопадающей внешней характеристикой(РДС, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах НПЭ).

Сварочные трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием делятся на 3 типа: трансформаторы с магнитными шунтами, подвижными катушками и витковым (ступенчатым) регулированием (тр-ры типов ТС, ТД, СТШ, ТСК, ТСП). ТСК-500 - трансформатор с повышенным магнитным рассеянием, с подвижной катушкой, при перемещении которой регулируется сварочный ток. Сварочный ток регулируют изменение расстояния между первичной и вторичной обмотками.

Внешняя хар-ка источников питания сварочной дуги.

Сварочный генератор постоянного тока

Источники тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную внешнюю характеристику. Внешней характеристикой источника называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от тока в электрической цепи. Внешние характеристики могут быть следующих основных видов: падающая 1, пологопадающая 2, жесткая 3 и возрастающая 4 (рис. а). источник тока выбирают в зависимости от вольт-амперной характеристики дуги, соответствующей принятому способу сварки.

Для питания дуги с жесткой характеристикой применяют источники с падающей или пологопадающей внешней характеристикой(РДС, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах НПЭ).

Сварочные генераторы. Эти генераторы являются электрическими машинами постоянного тока, которые в зависимости от конструктивных особенностей могут иметь различные внешние характеристики. Падающая внешняя характеристика генераторов обеспечивается специальной схемой включения обмоток возбуждения либо особой конструкцией полюсов статора и якоря.

2 – параллельно намагн. обмотка

7 – последовательно размагн. обмотка

1 – якорь

3 – дополн и 4 и 5 – основные щетки

эти обмотки генератора вкл таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки напр-ны на встречу др к др. при этом намагн поток Фн не зависит от нагрузки, а размагн поток Фр возрастает по мере увеличения сварочного тока. В результате взаимодействия магнитных потоков генератор имеет падающую внешн хар-ку. Сварочный ток изменяют след способами: ступенчатого регулирования; плавного регулирования в пределах одной ступени – за счет введения реостата в цепь параллельной намагничивающей обмотки 2.

63.Ручная дуговая сварка(РДС). Сущность процесса

РДС выполняют сварочными электродами, которые подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. Для удержания электрода и подвода к нему тока сварщик использует электродержатель. Сварщик защищает лицо от светового и ультрафиолетового излучений дуги предохранительным щитком или маской с темным стеклом, а тело и руки – брезентовой спецодеждой и рукавицами. Рабочее место сварщика – специальная рабочая кабина.

При ДС нагрев Ме осуществляется электрической дугой. При устойчивом длительном протекании тока через ионизированный газовый промежуток между двумя электродами, подсоединенный к соответствующему источнику питания, выделяется тепловая и световая энергии. Температура, развиваемая в дуге, может быть очень высокой, значительно превышающей температуру плавления различных конструкционных металлов. Для сварки Ме плавление дуговой разряд применяется при различных формах его использования.

64.Ручная дуговая сварка(рдс). Покрытия электродов.

РДС выполняют сварочными электродами, которые подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. Для удержания электрода и подвода к нему тока сварщик использует электродержатель. Сварщик защищает лицо от светового и ультрафиолетового излучений дуги предохранительным щитком или маской с темным стеклом, а тело и руки – брезентовой спецодеждой и рукавицами. Рабочее место сварщика – специальная рабочая кабина.

При ДС нагрев Ме осуществляется электрической дугой. При устойчивом длительном протекании тока через ионизированный газовый промежуток между двумя электродами, подсоединенный к соответствующему источнику питания, выделяется тепловая и световая энергии. Температура, развиваемая в дуге, может быть очень высокой, значительно превышающей температуру плавления различных конструкционных металлов. Для сварки Ме плавление дуговой разряд применяется при различных формах его использования.

Электроды представляют собой проволочные стержни м нанесенным на них покрытиями. Стержень электрода изготавливают из спец сварочной проволоки повышенного качества. Электроды классифицируют по след признакам: типу покрытия, химическому составу жидкого шлака и газовой сварке. По типу покрытии электроды подразделяют на электрды со стабилизирующим, защитным и легирующим покрытиями.

65. Автоматическая дуговая сварка(АДС) под слоем флюса.

Для АДС под флюсом используют непокрытую электродную проволоку и флюс для защиты дуги и сварочной ванны от воздуха. Подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварки кратера в конце шва. Флюсы служат для изоляции сварочной ванны от атмосферы воздуха, обеспечения устойчивого горения дуги, формирования поверхности шва и получения заданных состава и свойств наплавленного Ме.

1 – токопровод

2 – механизм подачи

3 – проволока

4 – ванна жидк. шлака

5 – флюс (30-50 мм)

6 – тв. шлаков корка

7 – сварной шов

8 – осн. Ме

9 – Ме ванна

10 – дуга

66. Сварка в среде защитных газов. Сущность. Применяемые газы.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа. При газовой защите процесс сварки происходит в атмосфере газа, менее вредного, чем воздух. Для устранения вредного влияния атмосферного воздуха, вызывающего хрупкость наплавленного Ме, на Ме шва стали в зону сварки вводить инертные газы (аргон и гелий) и активные газы (углекислый газ, азот, водород и др.), иногда – смеси двух газов или более. В нашей стране наиболее распространено применение аргона и углекислого газа.

67. Плазменно-дуговая сварка

Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10 000 – 20 000 °С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. Дуга горит в узком канале сопла горелки, через который продувают газ. При этом столб дуги сжимается, что приводит к повышению в нем плотности энергии и температуры. Газ, проходящий через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла в виде высокотемпературной плазменной струи. В качестве плазмообразующих газов применяют азот, аргон, водород, гелий и воздух и их смеси.