Файл: Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
водства. Автоматизированные центробежные бегуны, автоматические комплексные смесеприготовительные установки, автоматическое распределение смесей по формовочным машинам, полуавтоматы и автоматы для изготовления форм и стержней, автоматизация процес сов плавки, полуавтоматические и автоматические агре гаты для выбивки форм, очистки и обрубки литья, авто матические поточные линии — таково настоящее литей ного производства.
Ли т ь е в к о р к о в ые ( о б о л о ч к о в ые ) ф о р мы дает значительный эффект. Благодаря высокой проч ности и газопроницаемости тонкой '.корковой формы, структура металла получается мелкозернистой. По верхность заготовки не нуждается в очистке. При высо кой точности размеров отливки (0,2—0,4 мм на 100 мм длины) расход формовочного материала сокращается в 10 раз, намного увеличивается производительность труда. Вес отливки снижается на 15%, припуски на ме ханическую .обработку сокращаются па 50%, а трудо емкость изготовления отливок уменьшается в 5 раз по сравнению с литьем в земляные формы.
Известно, что при изготовлении деталей механиче ской обработкой из проката получается наибольший от ход металла в стружку, значительное количество кото рой безвозвратно теряется при транспортировке и пере плавке.
На многих заводах, особенно с индивидуальным и мелкосерийным характером производства, коэффициент использования металла очень низкий и составляет все го лишь 0,3—0,4.
Такие огромные потери труда и металла при метал лообработке вовсе не являются неизбежными в настоя щее время. Они являются следствием недостаточно ши рокого применения прогрессивных методов изготовления
142
заготовок, приближающихся по форме и размерам к го товой детали, в частности, метода литья по выплавляе мым моделям. Этот прогрессивный метод уже давно ус пешно применяется в массовом и крупносерийном про
изводстве и дает большой экономический эффект. |
|
При лит ь е по в ы п л а в л я е м ы м |
м о д е л я м на |
иболее перспективным является способ |
изготовления |
пресс-форм из пластических масс холодного отвержде ния методом свободной заливки на эталон-модель. Этот метод позволяет получать формирующие полости прессформ как зеркальное отображение эталона-модели с полным сохранением ее размеров и конфигурации.
Как показывает практика, модельная оснастка из пластических масс в четыре раза дешевле и в два раза легче, чем алюминиевая, время изготовления ее сокра щается в пять раз.
Метод литья то выплавляемым моделям рекоменду ется для получения точного стального и цветного литья.
Интересны работы, проводимые в настоящее время по изготовлению точных стальных и чугунных отливок весом в десятки тонн в тонкостенных (100—150 мм) формах.
Распространяются машинные методы изготовле ния отливок весом до 10 Т.
В настоящее время ведется большая работа по рас ширению номенклатуры формовочных, литейных и очистных машин, повышению точности отливок. Необ ходимо усилить проведение комплексной механизации и автоматизации литейного производства и создать ком плексные механизированные цехи литья по выплавляе мым моделям.
Большой интерес представляет применение ультра звука при кокильной отливке деталей из серого чугуна. Чугун перед заливкой в кокиль подвергается воздейст-
143
вню ультразвука от магнитострикциоппого излучателя с частотой от 18 до 30 кгц (магнитострикцией называют явления, состоящие в том, что в ферромагнитных мате риалах, находящихся в магнитном поле, возникают ме ханические напряжения, в результате чего их размеры изменяются). Под воздействием ультразвуковых коле баний кристаллы чугуна в расплаве раздробляются, увеличивая число центров кристаллизации. В результа те все структурные составляющие серого чугуна— гра фит, феррит, цементит и неметаллические включения—• размельчаются и чугун приобретает мелкозернистое строение.
Механические свойства серого чугуна, подвергнуто го ультразвуковой обработке, выше механических свойств чугуна, отливаемого обычным способом: предел прочности при растяжении составляет от 45 до 65 кГ/мм2, твердость — от 170 до 350 единиц по Бринелю, сопротивление истиранию в 10 раз выше.
Обработка давлением и взрывное формообразование
Обработка давлением. На основе использования пластических свойств металлов в горячем и холодном состоянии значительное развитие получили технологи ческие процессы обработки металлов давлением.
С обработкой металлов давлением органически свя зана черная и цветная металлургия при производстве профильного и листового проката, изготовления труб, периодического проката и т. п.
В современном машиностроении обработка металлов давлением должна занять одно из ведущих мест — ко ванные и штампованные детали в ряде отраслей маши-
144
100
1928 1940 1945 1955 1958 I960 1965 1970 I960
Рис. 25. Рост производства кузнечно-прессовых машин (тыс. шт.] (без ручных машин и ручных ножниц).
10.
построения составляют GO—80% от общего веса сталь ных деталей. Такой значительный удельный вес объяс няется рядом преимуществ обработки металлов давле нием: высокой производительностью и экономичностью, сокращением расхода металла, улучшением его механи ческих свойств, высокой точностью и взаимозаменяе мостью деталей (холодная листовая и объемная штам повка), возможностью создания легких и прочных штампосварных конструкций и др.
Количественный и качественный состав кузнечно прессового оборудования определяет развитие прогрес сивных процессов ковки и штамповки (рис. 25).
В настоящее время основными направлениями мо дернизации кузнечно-прессовых машин (молотов, гидро- и парогидравлических прессов, механических кривошип ных прессов и др.) являются следующие: рост произ водительности, повышение уровня автоматизации и ме ханизации, увеличение мощности, снижение веса и раз меров.
Практика показывает, что отход металла в стружку, доходящий до 50% от веса заготовки, может быть зна чительно сокращен благодаря применению штампован ной заготовки взамен обычного проката. Согласно под счетам, на каждый миллион тонн обрабатываемого про ката при применении штампованных заготовок экономия металла составит 250 тыс. Т.
Современная тенденция развития |
процессов г о р я |
чей шт а м п о в к и характеризуется |
постепенной заме |
ной молотовой штамповки более производительным де формированием заготовки под мощными кривошипными горячештамповочными прессами.
Мощные кривошипные прессы для горячей штампов ки строятся в СССР давлением до 8 тыс. Т и выше. Од нако в парке кузнечно-прессовых машин еще слишком
146
велик удельный uec молотов и недостаточен удельный вес горячештамповочных, чеканочных, листоштамповоч ных прессов и горизонтально-ковочных машин.
При х о л о д н о й ш т а м п о в к е достигается боль шая точность в размерах и высокая чистота поверхности, благодаря чему отпадает необходимость в последующей обработке на металлорежущих станках. Холодной объ емной штамповкой и холодной высадкой металла точ ность деталей доводится до 0,03—0,5 мм. При этом обес печиваются высокие механические качества.
При изготовлении гаек холодной высадкой можно получить 200, а на металлорежущих станках— 100 штук в час, кррме того, достигается экономия металла.
На револьверном станке за час можно изготовить 20 болтов, на автоматическом станке — 80 болтов, а с по мощью холодной высадки — 4000 болтов.
В машиностроении многие детали изготовляются штамповкой из листа. Поэтому вопросам улучшения тех нологии штамповочных работ, их механизации и автома тизации уделяется серьезное внимание. В значительных масштабах будет применяться штамповка из ленты с ав томатической подачей. Устанавливаются многопозицион ные автоматизированные прессы и автоматические линии
для штамповки крупногабаритных деталей. |
|
|||
Развитие л и с т о в о й |
шт а м п о в к и характеризует |
|||
ся изысканием путей экономии металла |
и повышением |
|||
производительности труда. |
|
в |
холодно |
|
Для повышения производительности |
||||
штамповочном |
производстве проводятся |
различные ме |
||
роприятия: обеспечение минимального числа |
операций, |
|||
организация |
непрерывно |
последовательных |
способов |
штамповки путем объединения вытяжных и других штам повочных операций в гамму переходов при использова нии автоматического передвижения полуфабрикатов, уве
10* |
147 ' |
личение количества одновременно штампуемых деталей, повышение числа ходов прессового оборудования.
У нас изготовляются механические крупногабаритные прессы для листовой штамповки давлением до 3500 Т. Все в большей степени используются горизонтально-ко вочные машины с усилием на главном ползуне до 3000 Г. Более*широкое распространение получают мощные че канно-кривошипноколенные прессы с усилием на пол зуне до 4000 Т. Успешно внедряются листоштамповоч ные прессы-автоматы, которые в несколько раз увели чивают производительность труда.
Внашей стране действуют гидравлические прессы давлением до 30 тыс. Т и строятся более мощные прессы.
Вцелях увеличения производительности кузнечного оборудования немалое значение имеет увеличение выпу ска манипуляторов и загрузочных машин. Надо создать специализированные заводы по изготовлению современ ных кузнечных печей, аппаратуры и автоматики, контакт ных и индукционных электронагревателей.
Взрывное формообразование. За последние годы раз
вернуты широкие работы по исследованию и промыш ленному освоению различных процессов беспрессового формообразования.
Источниками получения усилий при беспрессовых ме тодах формообразования могут служить взрывчатые ве щества, сжатые газы,, газообразные продукты горения, расширение вещества при переходе из жидкого в газооб разное состояние, магнитные поля большой плотности, высоковольтные разряды в жидкости и гидравлические давления, создаваемые насосными установками.
Развитие взрывной штамповки обусловлено в основ ном развитием воздушного транспорта и проблемами из готовления современных летательных аппаратов, в кон струкции которых широко применяют высокопрочные и
148
жароустойчивые материалы, обладающие малой пла стичностью. Изготовление крупных и мелких деталей из таких материалов представляло большие трудности, и лишь применение взрывной штамповки в некоторой сте пени решило эту проблему.
Основой взрывной штамповки является использова ние энергии взрывной волны, перемещающейся с боль шой скоростью, для деформирования металла. «Сверх пластическое» состояние материала, характерное для де формирования с этими скоростями, обеспечивает воз можность такой штамповки, которая невыполнима дру
гими известными методами.
Повышенная пластичность характерна и для труднодеформируемых материалов, что подтверждает благо приятное влияние на пластичность высоких давлений и больших скоростей.
Наибольшее развитие получили штамповка с приме нением взрывчатых веществ, штамповка с использова нием высоковольтных разрядов в жидкости и штамповка гидростатическим давлением.
Экспериментальные исследования и отработка про цессов показали бесспорные преимущества первых двух методов перед штамповкой на прессах.
Эти преимущества заключаются в экономичности, вследствие формообразования без дорогостоящих прес сов и сложных штампов; в возможности при высокоско ростных импульсивных нагрузках достигать больших степеней деформации, что обеспечивает значительное со кращение технологического цикла; в меньшем по вели чине и более равномерном утонении материала при вы тяжке; в возможности при высокоскоростных импульсив ных нагрузках деформировать достаточно интенсивно труднодеформируемые металлы и сплавы без нагрева, обязательного при штамповке на прессах.
149