ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 276
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3.5. Электрошлаковая сварка
При электрошлаковой сварке (рис. 3.2) теплота выделяется за счет сопротивления шлаковой ванны прохождению электрического тока, подводимого по электродам 1. Вытеканию ванны вбок препят- ствуют медные, водоохлаждаемые башмаки 2, которые вместе с электродами перемещаются по мере сварки вверх по свариваемым частям 3 и 4. На начальном и конечном участках привариваются планки. Шлаковая ванна защищает расплавленный металл от дейст- вия газов атмосферы.
Рис. 3.2. Электрошлаковая сварка
48
Способ применяется для сварки изделий толщиной свыше 16
мм. Известны случаи сварки толщин около 3 м. Сварочные токи мо- гут здесь достигать нескольких тысяч ампер. Способ разработан в
Институте электросварки им. Е. О. Патона. Источники сварочного тока - стационарные трансформаторы, например ТШЗ-100-3, ТРМК-
3000-1 и выпрямители, например ВДУ-1201, ВДУ-505 и др.
Автомат А-820К выполняет электрошлаковую сварку верти- кальных стыковых швов материалов толщиной 18 - 70 мм. Автомат
А1304 сваривает сталь до 400 мм, а сплавы алюминия - до 140мм.
Автомат А535 предназначен для сварки толщин до 450мм.
3.6. Контактная сварка
При контактной электрической сварке теплота в зоне контакта свариваемых деталей выделяется за счет повышенного со- противления этой зоны прохождению электрического тока, выз- ванного резким уменьшением площади контакта (объясняемого на- личием неровностей на поверхности), возникновением вследствие этого больших плотностей тока и наличием на поверхности изделий оксидов и загрязнений с малой электропроводностью. Контактная сварка (рис. 3.3) делится на стыковую, точечную, шовную.
При стыковой сварке сопротивлением (рис. 3.3, а) детали сжимают и пропусканием тока стык доводят до температуры, близ- кой к температуре плавления, затем усилие увеличивают - про- исходит пластическая деформация и соединение в твердом со- стоянии.
Рис. 3.3. Схемы контактной сварки
При стыковой сварке оплавлением детали сжимают неболь- шим усилием и пропусканием тока добиваются непрерывного оп- лавления, затем детали сжимаются большими усилиями, расплав-
49 ленный металл с загрязнениями выдавливается из стыка и про- исходит соединение в твердом состоянии. Стыковую сварку при- меняют для изготовления деталей замкнутой конфигурации (ободьев колес, шпангоутов, цепей); сложных деталей из простых заготовок; для приварки режущей части инструмента из быстрорежущей стали к державке из углеродистой стали.
Для сварки сопротивлением выпускаются машины серии МСС, для сварки сопротивлением и оплавлением - МСО, для сварки оп- лавлением - К-190ПК ... К-724.
При точечной сварке (рис. 3,б) детали 1 собираются внах- лестку, сжимаются электродами, по которым кратковременно про- пускается ток до появления в месте контакта расплавленной зоны
(ядра точки). После выключения тока действие усилия сохраняется еще некоторое время, чтобы кристаллизация ядра происходила под давлением - для предотвращения дефектов усадки. Точечная сварка широко применяется в транспортном машиностроении для приварки обшивки к несущему каркасу вагонов, самолетов, ракет, для сварки элементов электрических схем, деталей бытовой техники и др.
Для точечной сварки применяются стационарные машины се- рии МТ, конденсаторные машины малой мощности ТКМ и МТК, подвесные машины МТП.
При шовной сварке (рис. 3.3, в) нахлесточное соединение полу- чается прокатыванием свариваемых листов 1 между роликами – электродами, к которым подводится сварочный ток. Получаются прочные и герметичные соединения. Шовная сварка применяется в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении, для изго- товления ведер, баков и др. Машины для шовной сварки на пере- менном токе серии МШ могут переналаживаться с продольной на поперечную сварку. Для сварки на постоянном токе применяются машины серии МШВ.
3.7. Газовая сварка
При газовой сварке плавление металла происходит за счет теп- лоты, получаемой сжиганием ацетилена, пропан-бутана, при- родного газа, бензина, керосина в кислороде. Кислород доставляется к месту сварки в стальных баллонах (голубого цвета) давлением 15
МПа или в жидком виде. Ацетилен получают воздействием воды на карбид кальция в генераторах, станциях, установках серий УАС,
50
УСН, АСК, АСВ, АНВ, стационарных и переносных. Для начала и прекращения подачи газа на газовых баллонах имеются вентили.
Газы к сварочным горелкам подаются по резинотканевым рукавам
(шлангам), присоединяемым к баллонам через редукторы, пони- жающие давление и поддерживающие его и расход газа постоянным независимо от давления в баллоне. Наиболее распространены ин-
жекторные горелки, например Г2-05 (рис. 3.4). Они позволяют ра- ботать уже при давлении ацетилена 0,5КПа. При открывании кисло- родного вентиля 1 кислород под давлением 0,4 МПа проходит в ко- нус инжектора 3 и в камеру смешения 5, создает разрежение в каме- ре инжектора 4и тем самым засасывает (инжектирует) горючий газ
(при открывании ацетиленового вентиля 2) в камеру смешения 5, откуда смесь по трубке наконечника 6 и по каналу мундштука 7 вы- ходит из горелки.
Рис. 3.4. Инжекторная горелка
Универсальная горелка состоит из ствола, включающего руко- ятку, вентили, присоединительные ниппели и трубки и набора нако- нечников, включающих инжектор, смесительную камеру, трубку наконечника и мундштук. Чем больше толщина свариваемого ме- талла, тем больше должен быть номер наконечника.
Недостатком инжекторных горелок является необходимость корректировать состав смеси ацетиленовым вентилем, поскольку состав смеси в процессе работы меняется.
Газовая сварка экономически эффективна для малых толщин.
Газовое пламя - наименее концентрированный источник сварочной теплоты, позволяющий избежать прожогов при сварке тонких лис- тов. Качество газовой сварки несколько уступает дуговой сварке ка- чественными электродами. Газовая сварка применяется для цветных металлов, инструментальных сталей и других сплавов, требующих медленного нагрева, для чугуна и других сплавов, требующих по- догрева, для пайки, наплавки и в ремонтном деле.
51
3.8. Плазменная сварка
Плазма
значительно ионизированный и нагретый до 6000 - 30000°С газ, смесь нейтральных молекул, электронов и ионов с высокой электропроводностью. Под действием магнитных полей плазма образует поток, которым производится сварка, резка, напыление, термическая обработка металла, стекла, керамики и др.
Плазма получается нагревом плазмообразующего газа в дуговом разряде или нагревом в индукторе. Мощность плазмотронов может достигать тысячи киловатт, что превышает потребности. При плаз- менной дуговой сварке (рис. 3.5) дуга 2 горит между неплавящимся электродом 1 горелки и изделием 5. Канал 4 сопла 3 охлаждается водой. Плазменная струя 6 образуется за счет подаваемого в горелку газа: аргона или его смеси с водородом или гелием, азота, воздуха.
При сварке плазменной струёй дуга горит между вольфрамовым электродом и соплом горелки.
Рис. 3.5. Плазменная горелка
Сварка плазменной дугой применяется для коррозионно- стойкой стали, титана, никелевых сплавов, молибдена, вольфрама и других материалов и по проплавляющему действию стоит между аргонодуговой и электронно-лучевой сваркой. Возможность ста- билизировать проплавление (поскольку этот процесс менее чув- ствителен к изменению длины дуги, чем аргонодуговая сварка) по- зволяет применять плазменную дугу для сварки тонких листов.
Плазменная дуга может обеспечить сварку встык без разделки и присадочного материала листов толщиной до 9,5 мм, а иногда и
52 больше, требует меньше присадочного материала, обладает высокой производительностью. Для сварки материалов толщиной 0,025-0,8 мм применяют микроплазменную дугу (сила тока 0,1 -10 А).
Для плазменной сварки применяются те же автоматы, что и для дуговой с заменой горелки, для микроплазменной - аппараты серий
МПИ и МПУ. Для ручной плазменной и аргонодуговой сварки вы- пускается установка УПС-301.
3.9. Электронно-лучевая сварка
При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) металл плавится за счет превращения кинетической энергии электронов, бомбардирующих место сварки, в тепловую. Электроны излучаются накаливаемым катодом и ускоряются электрическим полем. По линии сварки луч устанавливается с помощью магнитной отклоняющей системы. Уст- ройства для получения электронного сварочного луча называются электронными пушками. Среди пушек Пл-104 ... Пл-108 имеются модели, устанавливаемые внутри, вне вакуумной камеры и в специ- альном отсеке. Например, пушка У752, устанавливаемая снаружи, применяется для однопроходной сварки больших толщин. Имеется много других моделей.
Для свободного движения электронов, уменьшения числа их столкновений с молекулами газов, обеспечения чистоты наплав- ленного металла, устранения его окисления, азотирования, умень- шения количества растворенных в нем газов процесс ведется в каме- рах с вакуумом (0,13
10
-3
) - (0,13
10
-9
) Па. Плотность энергии в электронном луче на два порядка выше, чем в дуге, что позволяет получать узкую и глубокую зону проплавления с металлом около- шовной зоны, не претерпевшим значительных изменений. Шов по ударной вязкости может соответствовать основному металлу, а по- сле термической обработки превосходит его. Вязкость околошовной зоны равна вязкости основного металла. ЭЛС в вакууме обеспечива- ет лучшие физико-механические характеристики металла сварного соединения по сравнению с аргонодуговой сваркой. Благодаря ма- лому количеству теплоты, введенному в зону сварки, деформации изделий по сравнению дуговой сваркой невелики. Луч позволяет производить сварку в узких щелях, недоступных другим методам.
Вакуумные камеры установок ЭЛС позволяют помещать в них изделия достаточно больших размеров. Так, у установки У350 длина
53 изделия может достигать 4 м. Скорость сварки на установке У350 и других установка серий У и УЛ находится в пределах 10 - 100 м/ч.
Имеются также установки серии ЭЛУ.
Для перемещения изделия вдоль луча в процессе сварки в ва- куумных камерах устанавливаются координатные столы, вращатели, манипуляторы, а для повышения производительности устанавлива- ются магазины, позволяющие переходить к сварке последующего изделия без извлечения из камеры предыдущего, что сопряжено с необходимостью иногда длительной откачки воздуха из камеры.
3.10. Сварка трением
При сварке трением (рис. 3.6, а) теплота для нагрева стыков по- лучается за счет быстрого вращения одной из свариваемых деталей, прижимаемой к другой. В процессе трения пластичный металл сты- ка вместе с разрушенными оксидными пленками и инородными включениями выдавливается в радиальном направлении, образуя кольцевой грат. После нагрева до необходимой температуры (1100 –
1300 °С - для черных металлов) производится прекращение враще- ния и сильное сжатие. Если свариваемые детали массивны, то они не вращаются, а прижимаются к вращающейся промежуточной не мас- сивной детали (рис. 3.6, б), которую можно быстро остановить. Для сварки трением применяются машины серий МСТ и СТ.
Рис. 3.6. Сварка трением
Преимущества сварки трением объясняются локализованным в поверхностных слоях тепловыделением. Этот способ отличается вы- сокой производительностью, экономичностью (расход энергии в 5 -
10 раз меньше, чем при электрической стыковой сварке), хорошим качеством сварного соединения (металл стыка и прилегающих зон свободен от дефектов, мелкозернист, обладает прочностью и пла- стичностью не меньшими, чем основной металл), стабильностью
54 качества соединения, независимостью качества от чистоты поверх- ности, гигиеничностью процесса (отсутствие ультрафиолетового излучения, газовых выделений и брызг металла) Процесс позволяет сваривать разнородные металлы и легок для автоматизации и меха- низации.
К недостаткам способа относятся: его неуниверсальность (одна из деталей должна быть телом вращения, другая должна иметь плос- кость, по которой и происходит сварка); громоздкость оборудова- ния, делающая его немобильным; искривление волокон металла, де- лающее стык потенциальным очагом усталостного разрушения или коррозии в агрессивных средах.
3.11. Диффузионная сварка
Диффузионная сварка заключается в возникновении связей на атомарном уровне в результате сближения свариваемых поверхно- стей за счет локальной пластической деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию соединяемых материалов. Для защиты от окисления и азотирования сварка ведет- ся в вакуумной камере. Преимущества этого метода сварки: высокое качество соединения, возможность соединять разнородные материа- лы и детали сложной конфигурации, экономия энергии, гигиенич- ность, легкость механизации и автоматизации. Процесс позволяет сваривать металлические сплавы, керамику, графит, стекло, сапфир и другие материалы в однородном или разнородном сочетаниях.
Установки для диффузионной сварки серий СДВУ, СЖМ, УДС содержат рабочую вакуумную камеру; механический, гидравличе- ский или пневматический механизм сварочного давления; индукци- онный, электронно-лучевой или радиационный источник нагрева; вакуумную систему; систему управления и контроля.
3.12. Холодная сварка
Холодная сварка производится без нагрева, сдавливанием со- единяемых частей встык и внахлестку. Возникающая пластическая деформация вызывает растекание материала в месте соединения.
Это приводит к сглаживанию неровностей, выносу оксидных пленок из зоны контакта и образованию активных центров схватывания.
Схемы холодной сварки аналогичны схемам контактной электриче-
55 ской. Холодная сварка позволяет сваривать однородные и разнород- ные материалы, обладающие высокой пластичностью. Применяется для стыковой сварки алюминиевых и медных проводов, шовной сварки тонкостенных труб и оболочек, получения многослойного проката из лент. Листовые детали могут соединяться точечной хо- лодной сваркой.
Для стыковой холодной сварки проводов применяются клещи
КС-6, машины и полуавтоматы серии МСХС; для точечной сварки – серии МТХС; для шовной – серии МХС.
56
4. МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
4.1. Общие сведения о металлорежущих станках
В процессе изготовления изделий в современном машинострои- тельном производстве обработка резанием играет особую роль.
Именно такая обработка позволяет придать заготовкам деталей ма- шин и приборов, полученных литьем, прокаткой, ковкой, штампов- кой требуемую форму, точные размеры и заданное качество поверх- ности. Серьезные недостатки, присущие обработке резанием: срав- нительно низкая производительность и образование значительного количества отходов (в среднем 20 % материала превращается в стружку).
В подавляющем большинстве случаев процесс обработки реза- нием осуществляют на металлорежущих станках с помощью раз- личных режущих инструментов. Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования машинострои- тельных предприятий, количественно намного опережая все его ос- тальные виды.
Металлорежущим станком называется технологическая ма- шина, предназначенная для размерной обработки металлических и неметаллических заготовок с целью получения деталей заданной формы и размеров с требуемой точностью и заданным качеством поверхности. Как правило, на станках осуществляется обработка резанием, при которой с поверхности заготовки в виде стружки уда- ляется припуск, снимаемый с помощью различных режущих инст- рументов – лезвийных или абразивных. Кроме того, к станкам отно- сят также технологическое оборудование, в котором для размерной обработки используется пластическое деформирование поверхности заготовок, электрофизические и электрохимические методы, сфоку- сированный электронный или лазерный луч и т.д.
4.1.1. Классификация металлорежущих станков
В зависимости от характера выполняемых работ (токарных, фрезерных, шлифовальных и др.) станки делятся на 9 групп. Каждая из групп делится на типы, характеризующие назначение станка, его компоновку, степень автоматизации (таблица).
57
Классификация металлорежущих станков
58
Продолжение таблицы
59
Для большинства типов станков стандартами установлены ос- новные параметры, характеризующие размеры обрабатываемых де- талей или геометрические размеры станка. Например, для токарных, круглошлифовальных и зубообрабатывающих станков основным параметром является наибольший диаметр обрабатываемой детали; для сверлильных и внутришлифовальных станков - наибольший диаметр обрабатываемого отверстия; для фрезерных и плоскошли- фовальных станков – размеры рабочей поверхности стола и т.д.
Однотипные станки экономически целесообразно создавать по размерным рядам. В размерный ряд входят станки подобные по ки- нематической схеме, конструкции и внешнему виду, но имеющие разные параметры-размеры. Каждый станок может обрабатывать детали в определенном диапазоне размеров.
Типоразмер станка характеризуется его классификационным типом и максимальным значением основного параметра. Конкретное конструктивное исполнение станка данного типоразмера, предна- значенного для заданных условий обработки, называется моделью станка. Таким образом, одному типоразмеру может соответствовать несколько различных моделей.
Станки классифицируются по степени универсальности, сте- пени автоматизации, степени точности и по массе.
Классификация станков по степени универсальности предус- матривает подразделение их по технологическим признакам: уни-
версальные – выполняют разнообразные операции при обработке деталей различных по форме и размерам в единичном и мелкосе- рийном производстве. Для них характерна частая смена обрабаты- ваемых деталей и частая переналадка. Специализированные предна- значены для обработки однотипных деталей сравнительно узкой но- менклатуры, сходных по конфигурации, но имеющих различные размеры. Имеют высокую степень автоматизации, используются в крупносерийном и массовом производстве при больших партиях деталей и редкой переналадке.
При электрошлаковой сварке (рис. 3.2) теплота выделяется за счет сопротивления шлаковой ванны прохождению электрического тока, подводимого по электродам 1. Вытеканию ванны вбок препят- ствуют медные, водоохлаждаемые башмаки 2, которые вместе с электродами перемещаются по мере сварки вверх по свариваемым частям 3 и 4. На начальном и конечном участках привариваются планки. Шлаковая ванна защищает расплавленный металл от дейст- вия газов атмосферы.
Рис. 3.2. Электрошлаковая сварка
48
Способ применяется для сварки изделий толщиной свыше 16
мм. Известны случаи сварки толщин около 3 м. Сварочные токи мо- гут здесь достигать нескольких тысяч ампер. Способ разработан в
Институте электросварки им. Е. О. Патона. Источники сварочного тока - стационарные трансформаторы, например ТШЗ-100-3, ТРМК-
3000-1 и выпрямители, например ВДУ-1201, ВДУ-505 и др.
Автомат А-820К выполняет электрошлаковую сварку верти- кальных стыковых швов материалов толщиной 18 - 70 мм. Автомат
А1304 сваривает сталь до 400 мм, а сплавы алюминия - до 140мм.
Автомат А535 предназначен для сварки толщин до 450мм.
3.6. Контактная сварка
При контактной электрической сварке теплота в зоне контакта свариваемых деталей выделяется за счет повышенного со- противления этой зоны прохождению электрического тока, выз- ванного резким уменьшением площади контакта (объясняемого на- личием неровностей на поверхности), возникновением вследствие этого больших плотностей тока и наличием на поверхности изделий оксидов и загрязнений с малой электропроводностью. Контактная сварка (рис. 3.3) делится на стыковую, точечную, шовную.
При стыковой сварке сопротивлением (рис. 3.3, а) детали сжимают и пропусканием тока стык доводят до температуры, близ- кой к температуре плавления, затем усилие увеличивают - про- исходит пластическая деформация и соединение в твердом со- стоянии.
Рис. 3.3. Схемы контактной сварки
При стыковой сварке оплавлением детали сжимают неболь- шим усилием и пропусканием тока добиваются непрерывного оп- лавления, затем детали сжимаются большими усилиями, расплав-
49 ленный металл с загрязнениями выдавливается из стыка и про- исходит соединение в твердом состоянии. Стыковую сварку при- меняют для изготовления деталей замкнутой конфигурации (ободьев колес, шпангоутов, цепей); сложных деталей из простых заготовок; для приварки режущей части инструмента из быстрорежущей стали к державке из углеродистой стали.
Для сварки сопротивлением выпускаются машины серии МСС, для сварки сопротивлением и оплавлением - МСО, для сварки оп- лавлением - К-190ПК ... К-724.
При точечной сварке (рис. 3,б) детали 1 собираются внах- лестку, сжимаются электродами, по которым кратковременно про- пускается ток до появления в месте контакта расплавленной зоны
(ядра точки). После выключения тока действие усилия сохраняется еще некоторое время, чтобы кристаллизация ядра происходила под давлением - для предотвращения дефектов усадки. Точечная сварка широко применяется в транспортном машиностроении для приварки обшивки к несущему каркасу вагонов, самолетов, ракет, для сварки элементов электрических схем, деталей бытовой техники и др.
Для точечной сварки применяются стационарные машины се- рии МТ, конденсаторные машины малой мощности ТКМ и МТК, подвесные машины МТП.
При шовной сварке (рис. 3.3, в) нахлесточное соединение полу- чается прокатыванием свариваемых листов 1 между роликами – электродами, к которым подводится сварочный ток. Получаются прочные и герметичные соединения. Шовная сварка применяется в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении, для изго- товления ведер, баков и др. Машины для шовной сварки на пере- менном токе серии МШ могут переналаживаться с продольной на поперечную сварку. Для сварки на постоянном токе применяются машины серии МШВ.
3.7. Газовая сварка
При газовой сварке плавление металла происходит за счет теп- лоты, получаемой сжиганием ацетилена, пропан-бутана, при- родного газа, бензина, керосина в кислороде. Кислород доставляется к месту сварки в стальных баллонах (голубого цвета) давлением 15
МПа или в жидком виде. Ацетилен получают воздействием воды на карбид кальция в генераторах, станциях, установках серий УАС,
50
УСН, АСК, АСВ, АНВ, стационарных и переносных. Для начала и прекращения подачи газа на газовых баллонах имеются вентили.
Газы к сварочным горелкам подаются по резинотканевым рукавам
(шлангам), присоединяемым к баллонам через редукторы, пони- жающие давление и поддерживающие его и расход газа постоянным независимо от давления в баллоне. Наиболее распространены ин-
жекторные горелки, например Г2-05 (рис. 3.4). Они позволяют ра- ботать уже при давлении ацетилена 0,5КПа. При открывании кисло- родного вентиля 1 кислород под давлением 0,4 МПа проходит в ко- нус инжектора 3 и в камеру смешения 5, создает разрежение в каме- ре инжектора 4и тем самым засасывает (инжектирует) горючий газ
(при открывании ацетиленового вентиля 2) в камеру смешения 5, откуда смесь по трубке наконечника 6 и по каналу мундштука 7 вы- ходит из горелки.
Рис. 3.4. Инжекторная горелка
Универсальная горелка состоит из ствола, включающего руко- ятку, вентили, присоединительные ниппели и трубки и набора нако- нечников, включающих инжектор, смесительную камеру, трубку наконечника и мундштук. Чем больше толщина свариваемого ме- талла, тем больше должен быть номер наконечника.
Недостатком инжекторных горелок является необходимость корректировать состав смеси ацетиленовым вентилем, поскольку состав смеси в процессе работы меняется.
Газовая сварка экономически эффективна для малых толщин.
Газовое пламя - наименее концентрированный источник сварочной теплоты, позволяющий избежать прожогов при сварке тонких лис- тов. Качество газовой сварки несколько уступает дуговой сварке ка- чественными электродами. Газовая сварка применяется для цветных металлов, инструментальных сталей и других сплавов, требующих медленного нагрева, для чугуна и других сплавов, требующих по- догрева, для пайки, наплавки и в ремонтном деле.
51
3.8. Плазменная сварка
Плазма
значительно ионизированный и нагретый до 6000 - 30000°С газ, смесь нейтральных молекул, электронов и ионов с высокой электропроводностью. Под действием магнитных полей плазма образует поток, которым производится сварка, резка, напыление, термическая обработка металла, стекла, керамики и др.
Плазма получается нагревом плазмообразующего газа в дуговом разряде или нагревом в индукторе. Мощность плазмотронов может достигать тысячи киловатт, что превышает потребности. При плаз- менной дуговой сварке (рис. 3.5) дуга 2 горит между неплавящимся электродом 1 горелки и изделием 5. Канал 4 сопла 3 охлаждается водой. Плазменная струя 6 образуется за счет подаваемого в горелку газа: аргона или его смеси с водородом или гелием, азота, воздуха.
При сварке плазменной струёй дуга горит между вольфрамовым электродом и соплом горелки.
Рис. 3.5. Плазменная горелка
Сварка плазменной дугой применяется для коррозионно- стойкой стали, титана, никелевых сплавов, молибдена, вольфрама и других материалов и по проплавляющему действию стоит между аргонодуговой и электронно-лучевой сваркой. Возможность ста- билизировать проплавление (поскольку этот процесс менее чув- ствителен к изменению длины дуги, чем аргонодуговая сварка) по- зволяет применять плазменную дугу для сварки тонких листов.
Плазменная дуга может обеспечить сварку встык без разделки и присадочного материала листов толщиной до 9,5 мм, а иногда и
52 больше, требует меньше присадочного материала, обладает высокой производительностью. Для сварки материалов толщиной 0,025-0,8 мм применяют микроплазменную дугу (сила тока 0,1 -10 А).
Для плазменной сварки применяются те же автоматы, что и для дуговой с заменой горелки, для микроплазменной - аппараты серий
МПИ и МПУ. Для ручной плазменной и аргонодуговой сварки вы- пускается установка УПС-301.
3.9. Электронно-лучевая сварка
При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) металл плавится за счет превращения кинетической энергии электронов, бомбардирующих место сварки, в тепловую. Электроны излучаются накаливаемым катодом и ускоряются электрическим полем. По линии сварки луч устанавливается с помощью магнитной отклоняющей системы. Уст- ройства для получения электронного сварочного луча называются электронными пушками. Среди пушек Пл-104 ... Пл-108 имеются модели, устанавливаемые внутри, вне вакуумной камеры и в специ- альном отсеке. Например, пушка У752, устанавливаемая снаружи, применяется для однопроходной сварки больших толщин. Имеется много других моделей.
Для свободного движения электронов, уменьшения числа их столкновений с молекулами газов, обеспечения чистоты наплав- ленного металла, устранения его окисления, азотирования, умень- шения количества растворенных в нем газов процесс ведется в каме- рах с вакуумом (0,13
10
-3
) - (0,13
10
-9
) Па. Плотность энергии в электронном луче на два порядка выше, чем в дуге, что позволяет получать узкую и глубокую зону проплавления с металлом около- шовной зоны, не претерпевшим значительных изменений. Шов по ударной вязкости может соответствовать основному металлу, а по- сле термической обработки превосходит его. Вязкость околошовной зоны равна вязкости основного металла. ЭЛС в вакууме обеспечива- ет лучшие физико-механические характеристики металла сварного соединения по сравнению с аргонодуговой сваркой. Благодаря ма- лому количеству теплоты, введенному в зону сварки, деформации изделий по сравнению дуговой сваркой невелики. Луч позволяет производить сварку в узких щелях, недоступных другим методам.
Вакуумные камеры установок ЭЛС позволяют помещать в них изделия достаточно больших размеров. Так, у установки У350 длина
53 изделия может достигать 4 м. Скорость сварки на установке У350 и других установка серий У и УЛ находится в пределах 10 - 100 м/ч.
Имеются также установки серии ЭЛУ.
Для перемещения изделия вдоль луча в процессе сварки в ва- куумных камерах устанавливаются координатные столы, вращатели, манипуляторы, а для повышения производительности устанавлива- ются магазины, позволяющие переходить к сварке последующего изделия без извлечения из камеры предыдущего, что сопряжено с необходимостью иногда длительной откачки воздуха из камеры.
3.10. Сварка трением
При сварке трением (рис. 3.6, а) теплота для нагрева стыков по- лучается за счет быстрого вращения одной из свариваемых деталей, прижимаемой к другой. В процессе трения пластичный металл сты- ка вместе с разрушенными оксидными пленками и инородными включениями выдавливается в радиальном направлении, образуя кольцевой грат. После нагрева до необходимой температуры (1100 –
1300 °С - для черных металлов) производится прекращение враще- ния и сильное сжатие. Если свариваемые детали массивны, то они не вращаются, а прижимаются к вращающейся промежуточной не мас- сивной детали (рис. 3.6, б), которую можно быстро остановить. Для сварки трением применяются машины серий МСТ и СТ.
Рис. 3.6. Сварка трением
Преимущества сварки трением объясняются локализованным в поверхностных слоях тепловыделением. Этот способ отличается вы- сокой производительностью, экономичностью (расход энергии в 5 -
10 раз меньше, чем при электрической стыковой сварке), хорошим качеством сварного соединения (металл стыка и прилегающих зон свободен от дефектов, мелкозернист, обладает прочностью и пла- стичностью не меньшими, чем основной металл), стабильностью
54 качества соединения, независимостью качества от чистоты поверх- ности, гигиеничностью процесса (отсутствие ультрафиолетового излучения, газовых выделений и брызг металла) Процесс позволяет сваривать разнородные металлы и легок для автоматизации и меха- низации.
К недостаткам способа относятся: его неуниверсальность (одна из деталей должна быть телом вращения, другая должна иметь плос- кость, по которой и происходит сварка); громоздкость оборудова- ния, делающая его немобильным; искривление волокон металла, де- лающее стык потенциальным очагом усталостного разрушения или коррозии в агрессивных средах.
3.11. Диффузионная сварка
Диффузионная сварка заключается в возникновении связей на атомарном уровне в результате сближения свариваемых поверхно- стей за счет локальной пластической деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию соединяемых материалов. Для защиты от окисления и азотирования сварка ведет- ся в вакуумной камере. Преимущества этого метода сварки: высокое качество соединения, возможность соединять разнородные материа- лы и детали сложной конфигурации, экономия энергии, гигиенич- ность, легкость механизации и автоматизации. Процесс позволяет сваривать металлические сплавы, керамику, графит, стекло, сапфир и другие материалы в однородном или разнородном сочетаниях.
Установки для диффузионной сварки серий СДВУ, СЖМ, УДС содержат рабочую вакуумную камеру; механический, гидравличе- ский или пневматический механизм сварочного давления; индукци- онный, электронно-лучевой или радиационный источник нагрева; вакуумную систему; систему управления и контроля.
3.12. Холодная сварка
Холодная сварка производится без нагрева, сдавливанием со- единяемых частей встык и внахлестку. Возникающая пластическая деформация вызывает растекание материала в месте соединения.
Это приводит к сглаживанию неровностей, выносу оксидных пленок из зоны контакта и образованию активных центров схватывания.
Схемы холодной сварки аналогичны схемам контактной электриче-
55 ской. Холодная сварка позволяет сваривать однородные и разнород- ные материалы, обладающие высокой пластичностью. Применяется для стыковой сварки алюминиевых и медных проводов, шовной сварки тонкостенных труб и оболочек, получения многослойного проката из лент. Листовые детали могут соединяться точечной хо- лодной сваркой.
Для стыковой холодной сварки проводов применяются клещи
КС-6, машины и полуавтоматы серии МСХС; для точечной сварки – серии МТХС; для шовной – серии МХС.
56
4. МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
4.1. Общие сведения о металлорежущих станках
В процессе изготовления изделий в современном машинострои- тельном производстве обработка резанием играет особую роль.
Именно такая обработка позволяет придать заготовкам деталей ма- шин и приборов, полученных литьем, прокаткой, ковкой, штампов- кой требуемую форму, точные размеры и заданное качество поверх- ности. Серьезные недостатки, присущие обработке резанием: срав- нительно низкая производительность и образование значительного количества отходов (в среднем 20 % материала превращается в стружку).
В подавляющем большинстве случаев процесс обработки реза- нием осуществляют на металлорежущих станках с помощью раз- личных режущих инструментов. Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования машинострои- тельных предприятий, количественно намного опережая все его ос- тальные виды.
Металлорежущим станком называется технологическая ма- шина, предназначенная для размерной обработки металлических и неметаллических заготовок с целью получения деталей заданной формы и размеров с требуемой точностью и заданным качеством поверхности. Как правило, на станках осуществляется обработка резанием, при которой с поверхности заготовки в виде стружки уда- ляется припуск, снимаемый с помощью различных режущих инст- рументов – лезвийных или абразивных. Кроме того, к станкам отно- сят также технологическое оборудование, в котором для размерной обработки используется пластическое деформирование поверхности заготовок, электрофизические и электрохимические методы, сфоку- сированный электронный или лазерный луч и т.д.
4.1.1. Классификация металлорежущих станков
В зависимости от характера выполняемых работ (токарных, фрезерных, шлифовальных и др.) станки делятся на 9 групп. Каждая из групп делится на типы, характеризующие назначение станка, его компоновку, степень автоматизации (таблица).
57
Классификация металлорежущих станков
58
Продолжение таблицы
59
Для большинства типов станков стандартами установлены ос- новные параметры, характеризующие размеры обрабатываемых де- талей или геометрические размеры станка. Например, для токарных, круглошлифовальных и зубообрабатывающих станков основным параметром является наибольший диаметр обрабатываемой детали; для сверлильных и внутришлифовальных станков - наибольший диаметр обрабатываемого отверстия; для фрезерных и плоскошли- фовальных станков – размеры рабочей поверхности стола и т.д.
Однотипные станки экономически целесообразно создавать по размерным рядам. В размерный ряд входят станки подобные по ки- нематической схеме, конструкции и внешнему виду, но имеющие разные параметры-размеры. Каждый станок может обрабатывать детали в определенном диапазоне размеров.
Типоразмер станка характеризуется его классификационным типом и максимальным значением основного параметра. Конкретное конструктивное исполнение станка данного типоразмера, предна- значенного для заданных условий обработки, называется моделью станка. Таким образом, одному типоразмеру может соответствовать несколько различных моделей.
Станки классифицируются по степени универсальности, сте- пени автоматизации, степени точности и по массе.
Классификация станков по степени универсальности предус- матривает подразделение их по технологическим признакам: уни-
версальные – выполняют разнообразные операции при обработке деталей различных по форме и размерам в единичном и мелкосе- рийном производстве. Для них характерна частая смена обрабаты- ваемых деталей и частая переналадка. Специализированные предна- значены для обработки однотипных деталей сравнительно узкой но- менклатуры, сходных по конфигурации, но имеющих различные размеры. Имеют высокую степень автоматизации, используются в крупносерийном и массовом производстве при больших партиях деталей и редкой переналадке.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16