Файл: Контрольная работа Технология конструкционных материалов.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 44
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Контрольная работа
Технология конструкционных материалов
Введение
Технология конструкционных материалов (ТКМ) - это наука о металлах и сплавах, которая изучает их состав, характеристики и свойства, а также способы улучшения этих свойств с помощью изменения химического состава, термической обработки и других способов воздействия на структуру металла и сплавов. ТКМ изучает способность материалов в процессе обработке резанием и эксплуатации готовых изделий. С основе ТКМ лежат такие науки как химия и физика [1].
Главная задача технологии конструкционных материалов - это изучение строения и свойств металлов и сплавов, а также связь между ними.
Большой вклад в изучение технологии конструкционных материалов внес русский знаменитый ученый Чернов Дмитрий Константинович. Наблюдая за сталью в процессе нагрева, он установил, что сталь меняет свое строение, которое приводит к изменению свойств и характеристик стали.
1. Литье под низким давлением. Сущность метода. Оборудование. Область применения
Литье под давлением - это процесс, который был изучен и разработан около ста лет назад. Преимущества литья под низким давлением - это способ получения заготовок, не требующих дополнительного снятия слоя металла или минимального припуска под механическую обработки. Достижение малой шероховатости поверхности заготовок. Литье под низким давлением позволяет снизить трудоемкость изготовление деталей и повысить производительность.
Сущность процесса заключается в том, что в камеру сжатия машины заливают расплавленный металл и далее выталкивают его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется под давлением. При высокой скорости впуска металла, которая обеспечивает высокую кинетическую энергию, поступающего в форму металла происходит заполнение полости.
При литье под давлением Скорость выпуска может быть в пределах от 0,5 до 120 м/с в зависимости от типа отливки и сплава. Различают три способа литья под давлением[2].
Виды.
Литье с низкими скоростями впуска (0,5-2,5 м/с) - происходит заполнение формы сплошным ламинарным потоком. Применяют этот способ из алюминиевых сплавов и латуней для изготовления толстостенных отливок.
Литье со средними скоростями впуска (2-15м/с)-происходит турбулентное движение расплавленного металла. В результате срыва струй захватываются пузырьки воздуха в поток металла, и оттесняют затвердевающим сплавом к середине отливки. Это создает воздушную пористость, которую удалить почти невозможно, но можно уменьшить под действием высокого давления. При этом изготовляют отливки средней сложности.
Литье с высокими скоростями впуска (более 30 м/с)-происходит заполнение только в режиме турбулентного течения истока расплава, но и со значительным его распылением, результатом которого является еще больший объем захваченного в полость отливки воздуха, для уменьшения воздушной пористости и в этом случае создают высокое давление [до 500МПа(н/мм2)] Этот способ применяют для тонкостенных отливок сложной конфигурации .
Оборудование.
Установки для литья под низким давлением обычно состоят: из гидравлической, пневматической и электрической систем управления , агрегата заливки, механизмов сборки и разборки форм, отделения отливок от формы и стержней. Разработанные многочисленные конструкции универсальных и специализированных установок различаются:
· числом подвижных элементов для сборки и разборки формы,
· размерами рабочей зоны для размещения формы,
· компоновочной схемой, реализующей варианты обслуживания отдельных агрегатов установки,
· типами печей-металлораздатчиков,
· степенью автоматизации вспомогательных операций.рисунке 1 показана установка литья под низким давлением для получения отливок из алюминиевых сплавов в металлических формах с горизонтальным разъемом. Металлораздатчик установки - герметизированная электропечь сопротивления ванного типа с заливочной горловиной, закрывающейся футерованной крышкой на поролоновой прокладке. На раме печи расположена плита из жаростойкого материала. К нижней стороне этой плиты на болтах подвешен свод печи с нагревателями, а на верхней плоскости закреплена нижняя неподвижная половина формы. Верхняя половина формы крепится в пазах подвижной траверсы. Гидроцилиндр размещен на неподвижной траверсе, предназначенный для перемещения верхней половины формы. Для выталкивания отливки плитой толкателей из верхней половины служат регулируемые по высоте штанги. Отливка из рабочего пространства установки удаляется вспомогательным устройством, состоящим из приемного лотка, перемещаемого рычажным механизмом. При раскрытой форме лоток находится под отливкой, при закрытой - отходит в сторону, сбрасывая отливку на склиз. Металлопровод погружают в расплав таким образом, чтобы его конец не доходил до дна тигля на 40 - 60 мм. Полость в отливке может быть выполнена металлическим, оболочковым или песчаным стержнем[3].
Воздух или инертный газ под давлением до 0,05 МПа через систему регулирования поступает по трубопроводу внутрь камеры установки и давит на зеркало расплава. Вследствие разности давления в камере установки и атмосферного давления расплав поступает в форму снизу через металлопровод со скоростью, регулируемой давлением в камере установки. После окончания заполнения формы давление в системе можно увеличивать до конца затвердевания отливки, после чего автоматически открывается клапан, соединяющий камеру установки с атмосферой. Давление воздуха в камере снижается до атмосферного и незатвердевший расплав из металлопровода сливается в тигель. После охлаждения отливки до заданной температуры форма раскрывается, отливка выталкивается и цикл повторяется.
Литье под низким давлением применяется и самостоятельно, и как дополнение к другим способам литья в качестве эффективного метода автоматического заполнения формы жидким металлом. В последнем случае удобство способа связано с отсутствием необходимости герметизации формы. Его используют для получения отливок в песчаные, металлические и графитовые формы. Самостоятельно способ литья под низким давлением используют чаще для литья в кокили или в кокили с песчаными оболочковыми стержнями, так как процесс сборки кокиля легче автоматизировать.
-Область применения.
Литье под низким давлением наиболее широко применяют для изготовления сложных фасонных и особенно тонкостенных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, простых отливок из медных сплавов и сталей в серийном и массовом производстве.
Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготовляют литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм.
Некоторые отливки имеют сложные криволинейные поверхности и каналы, которые при заданных точности и шероховатости и экономической целесообразности не могут быть выполнены никакими другими способами, кроме как литьем под давлением, например головка блока цилиндров и диск вентилятора компрессора. Эти отливки имеют значительную толщину стенки (до 12 мм), что позволяет использовать направленное затвердевание, при увеличенной толщине питателя, создающего оптимальные гидродинамические и тепловые условия подпрессовки.
Разработанные в отечественной промышленности технология и оборудование литья под давлением позволяют получать отливки, толщина стенки которых в некоторых местах равна 1 мм, например детали фотоаппаратуры. На специально созданной специализированной машине и с применением вакуума, термостатирования формы и других технологических приёмов были получены отливки с толщиной стенки 0,6 мм.
Расширяется область применения литья под давлением магниевых сплавов. Наряду с использованием этих сплавов для корпусных деталей пишущих машинок, приборов, биноклей, фото- и киноаппаратуры, бензопил они успешно применяются в авиационной технике для деталей, несущих определённую нагрузку. Например, фирма Volkswagen (ФРГ) изготавливает из магниевых сплавов диски колёс спортивных автомобилей, а Мелитопольский завод «Автоцветлит» - детали мотора автомобилей. Литьём под давлением можно получать отливки с внешней или внутренней резьбой: барашковые гайки и винты, колпачковые гайки с фигурными головками, штепсельные разъёмы. Литая резьба также имеет более постоянный профиль, который является негативным отпечатком резьбовой вставки пресс-формы, выполняемой с точностью, значительно превосходящей обычную точность обработки на резьбонарезных станках. Качество поверхности литой резьбы выше, чем механически нарезанной, так как рабочие поверхности пресс-формы шлифуют и полируют. Литьём под давлением можно изготавливать отливки со специальной резьбой, которую почти невозможно бой, которую почти невозможно получить другим способом, например прямоугольную или спиральную резьбу треугольного профиля для ниппелей, ввинчиваемых в гибкие шланги.
маркировка шлифовальный круг сварка
2. Продольная прокатка. Продукция прокатного производства. Оборудование
Прокатку производят на металлургических заводах и машиностроительных заводах, при этом получают прокат - готовые изделия или заготовки для последующей обработки ковкой, штамповкой прессованием, волочением или резанием. В прокат перерабатывается около 80% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов.
В зависимости от вида проката его делят на: сортовой, листовой, трубный и специальный.
Сортовой прокат общего назначения сортовой прокат специального назначения и листовой прокат имеют одинаковое сечение по всей длине.
Трубы в зависимости от технологии изготовления делят на бесшовные и сварные. К специальным видам проката относят: цельнокатаные колеса, бандажи, валы, шары, зубчатые колеса, сверла и др.
Рис. Виды профилей сортового проката
При прокатке нагретые или холодные заготовки - слитки, блюмы, слябы пропускают между вращающимися валками прокатных станов. Существуют три основных вида прокатки, продольная (для сортовых и фасонных профилей), поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).
При продольной прокатке (рис.) валки вращаются в разные стороны, деформируя заготовку: толщина её уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Важнейшим технологическим показателем при прокатке является обжатие.
Рис. Схема продольной прокатки
Абсолютное обжатие h=h0-h1; относительное обжатие вычисляют по формуле
Относительное обжатие за один проход зависит от угла захвата и составляет 10 - 60%.
Можно найти, что h = D(1-cos), т.е. абсолютное обжатие увеличивается с увеличением диаметра валков D и угла захвата
Во время деформации заготовка находится под действием двух основных сил: силы трения Т между валком и заготовкой и силы реакции R:
Для увеличения коэффициента трения при прокатке производят насечку валков. Угол захвата в насеченных валках 27 - 340, при прокатке сортового материала - 22 - 240, при горячей прокатке листов - 15 - 220, при холодной - 3 - 80.
Для горячей прокатки сталь нагревают до температуры выше линии GSK (диаграмма Fe-C); медь, алюминий и их сплавы также прокатывают в горячем состоянии. Из горячекатаной заготовки (лист толщиной 1,25 мм) холодной прокаткой получают тонкие изделия до 0,1 мм и меньше.
Рис. Калибровка валков для прокатки тавровой балки
Валки для прокатки отливают из закаленного чугуна или выковывают из углеродистой и легированной стали. Их делают гладкими или калиброванными, с канавками (ручьями) по окружности. Первые применяют при прокатке листов, вторые - для сортового и фасонного проката. Профиль, составляемый смежными ручьями двух валков называют калибром (рис.4).
Прокатные станы различают по назначению, количеству валков и схеме их расположения.
По назначению прокатные станы делятся на обжимные, заготовительные, сортовые, листовые и специальные. В начале слиток или прессованную заготовку обрабатывают на обжимном стане, затем на заготовительном и, наконец, на сортовом, листовом или специальном.
По количеству валков и их расположению станы делятся на двух-, трех-, четырех-, многовалковые и универсальные.
Универсальные станы имеют горизонтальные и вертикальные валки и обеспечивают обжатие с четырех сторон.
Существуют также следующие виды станов.