Файл: Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки.pdf

Горячее прессование используется для изготовления крупных заготовок различных деталей — колец, валов, деталей штампов и др. Смесь загружают в графитовую пресс-форму, в которой и спекают заготовки при высо­ кой температуре и с большим давлением. При этом по­ лучаются почти беспористые, с повышенной твердостью

иизносостойкостью заготовки любой сложной конфигу­ рации.

Для обработки деталей из твердых сплавов широко используется метод электроискровой обработки: прямое

иобратное копирование, применение непрофилированного инструмента, электроискровое шлифование.

Применяют также и ультразвуковую обработку твер­ дых сплавов. По своей физической сущности этот способ является механическим процессом, при котором рабочим элементом являются абразивные зерна из карбида бора, получающие энергию от мощного источника ультразву­ ковых колебаний.

За последнее время в связи с открытием богатейших якутских алмазных месторождений и освоением произ­ водства синтетических алмазов машиностроительная промышленность получила возможность широкого при­ менения алмазов для обработки изделий из твердых сплавов. С большой эффективностью для их шлифования применяются алмазные круги, для доводочных опера­ ций — алмазные притиры, суспензии и пасты.

Алмазная обработка твердосплавного режущего и измерительного инструмента, деталей штампов, фильер, прокатных валков и других изделий обеспечивает высо­ кую точность, чистоту поверхности, отсутствие трещин и других дефектов поверхности. Несмотря на большую стоимость алмазных кругов, алмазное шлифование яв­ ляется наиболее дешевым методом обработки, позволя­ ющим изготовить высокостойкий качественный инстру­

182

мент. Кроме того, использование алмазного шлифова ■ ния позволяет изготовить такие изделия, которые вооб­ ще нельзя изготовить другими методами.

§ 2. Т Е Х Н О Л О ГИ Я О Б Р А Б О Т К И П Л А С Т И Ч Е С К И Х М А С С

Технологические возможности переработки пластиче­ ских масс позволяют сравнительно легко получать из­ делия любой конфигурации. Эти возможности могут быть использованы для изготовления деталей из пластических масс в виде различных брусьев равного сопротивления, получение которых из металлов затруднительно. Приме­ нение таких брусьев может дать положительный эффект как с точки зрения рациональности конструкции, так и

ческих материалов производится в специальных штам­ пах, называемых пресс-формами. Материал в виде таб­ летки, изготовленной в форме заготовки, закладывается в нижнюю часть пресс-формы, после чего ползун пресса опускается вниз вместе с верхней частью штампа и на­ чинается процесс прессования. После определенной вы­ держки пресс-форма размыкается и изделие выталки­ вается из нижней части специальным устройством.

Давление прессования контролируется по манометру. Необходимая температура достигается при помощи па­ ровых или электрических обогревателей, встроенных в пресс-форму. Методом прямого прессования пользу­ ются большей частью при изготовлении изделий из тер­ мореактивных пластических масс.

183

Л и т ь е в о е п р е с с о в а н и е отличается от прямо­ го тем, что непосредственно формообразованию изделий предшествует предварительный нагрев материала в за­ грузочной камере пресс-формы.

Материал, подлежащий литьевому прессованию, по­ мещается в загрузочную камеру пресс-формы, где разо­ гревается до плавкового состояния. При давлении пуан­ сона разогретый материал через литниковые каналы про­ ходит в формообразующую часть пресс-формы и после соответствующей выдержки приобретает требуемые раз­ меры. После размыкания пресс-формы изделие извле­ кается из нее с помощью выталкивателя.

Этим методом перерабатываются и слоистые пла­ стики.

Прессование выдавливанием. Метод выдавливания или шприцевания основан на проходе под давлением пе­ рерабатываемого материала через фасонное отверстие. Этот процесс применяется как для термопластичных, так

идля термореактивных пластических масс. Используются два метода выдавливания: непрерыв­

ный и цикличный. Первый осуществляется обычно с по­ мощью шнековых прессов, второй — гидравлическими горизонтальными прессами.

Литье под давлением осуществляется на специальных машинах — термопластавтоматах. Этот процесс являет­ ся более прогрессивным по сравнению с прямым прессо­ ванием и применяется преимущественно в крупносерий­ ном массовом производстве.

Литьем под давлением пользуются преимущественно при переработке термопластов, для реактопластов этот процесс весьма сложен и практически нецелесообразен.

Литье под давлением позволило автоматизироватьпроцесс переработки пластических масс в изделия и соз­ дало возможность конструирования современных литье­

184

вых машин, обеспечивающих высокую производитель­ ность и требуемое качество продукции.

Листовая штамповка — это процесс обработки штам­ пом листов из пластической массы в основном в холод­ ном состоянии. В процессе такой штамповки изготов­ ляются детали, соответствующие по форме и размерам рабочим частям штампа.

Листовая штамповка получила широкое распростра­ нение почти во всех отраслях машиностроения: авто­ тракторостроении, самолетостроении, приборостроении, электромашиностроении, в производстве товаров широ­ кого потребления и др.

Способом холодной штамповки листового материала изготовляют с большой точностью значительное количе­ ство самых разнообразных (по форме и размерам) дета­ лей из пластических масс, многие из которых можно использовать непосредственно для сборки машин.

Широкое применение листовой штамповки в машино­ строении объясняется тем, что этот процесс дает возмож­ ность обеспечить весьма высокую производительность труда, доходящую в отдельных случаях до 40 тыс. дета­ лей в смену с одного штампа, механизировать и автома­ тизировать штамповочные работы и т. д.

Чрезвычайное разнообразие изделий, получаемых с помощью штамповки, определяет значительное количе­ ство штамповочных операций. Эти операции подразде­ ляются на разделительные операции, посредством кото­ рых происходит полное или частичное отделение одной части материала от другой — отрезка, вырубка, пробив­ ка, вырезка, обрезка и другие, и формоизменяющие опе­ рации, посредством которых происходит превращение плоской заготовки в изделие заданной конструктивной формы — гибка, вытяжка, отбортовка, формовка и др. (рис. 35).

185

Рис. 35. Операции листовой штамповки:

Объемная штамповка пластических масс в принципе аналогична такой же операции с металлом, однако имеет специфические особенности. Производится она обычно из предварительно сделанных заготовок в виде листов. Под действием определенной температуры они переходят в пластическое состояние, а затем в резуль­ тате обжима в специальных штампах приобретают за­ данные размеры и форму.

В зависимости от различных условий штамповку про­ изводят по-разному. При необходимости получения осо­ бо гладких поверхностей на формуемом изделии приме­ няется штамповка в жестких штампах. Рабочие поверх­ ности штампов обтягивают замшей, фланелью или другим мягким материалом.

Штамповка с помощью протяжного кольца состоит в том, что заготовка зажимается между протяжным и при­ жимным кольцами, а затем пуансоном выдавливается в отверстие протяжного кольца и принимает его форму.

Вакуумная штамповка заключается в укладывании заготовки в специальную матрицу, соответствующую на­ ружной форме изделия,, прижиме ее рамкой и откачке воздуха из полости, образованной заготовкой и матри­ цей. Деталь принимает требуемую форму за счет пере­ пада давления наружного воздуха и воздуха, находяще­ гося в полости между заготовкой и матрицей.

Пневматическая штамповка является процессом, ана­ логичным предыдущему, с той только разницей, что дав­ ление формования осуществляется сжатым воздухом.

Штамповать можно как термопластичные, так и тер­ мореактивные пластические массы.

Механическая обработка. Различные пластические массы можно подвергать любой механической обработке. Однако обработка резанием пластических масс отличает­ ся гораздо большей сложностью к трудоемкостью, чем

187

обработка металлов. Это происходит потому, что пласти­ ческие массы отличаются низкой теплопроводностью, вследствие чего отвод тепла при резании возможен толь­ ко через инструмент. Кроме того, некоторые пластические массы, например стеклопластики, содержат в своем со­ ставе абразивные вещества, оказывающие вредное влия­ ние на процесс резания.

Термопластические материалы во время механиче­ ской обработки под действием тепла размягчаются, что ведет к слипанию стружки с инструментом и изделием и вследствие этого к быстрому износу инструмента. Вы­ бор правильных скоростей резания и соответствующего охлаждения во многом способствует устранению такого размягчения.

Несмотря на то что теория резания пластических масс еще не создана, эмпирические данные позволяют производить выбор режимов резания и геометрии режу­ щего инструмента, обеспечивающих достаточно эффек­ тивную обработку пластических масс.

Сварка. Многие пластические массы можно свари­ вать между собой, изготовляя таким образом сложной формы мерники, бункера, химические аппараты, емкости и др.

Сварка производится с помощью простейших приспо­ соблений горячим воздухом при температуре 150—250°С. Некоторые виды пластиков можно сваривать токами вы­ сокой частоты или ультразвуком.

Склеивание. На практике часто имеется необходи­ мость склеивания различных деталей из пластических масс. Для этой цели могут быть использованы эпоксид­ ные клеи типа Л-4 и ВК-32-ЭМ, бутварфенольные клеи типа БФ-2 и БФ-4, полиуретановый клей ПУ-2 и резор­ циновый клей РАФ-10. Прочность клееного шва в боль­ шинстве случаев превышает прочность самого материала.

188

Г Л А В А IV

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Общеизвестно широкое применение различных ме­ таллов для изготовления машин, станков, механиз­ мов, приборов и других изделий машиностроения. В Со­

ветском Союзе в машиностроении расходуется не менее половины всего производимого в стране металла. Но се­ годня в машиностроение властно входит химия. И даже наиболее замечательный конструкционный материал — сталь во многих случаях утрачивает свое первенство. В производстве машин все больше начинают применять­ ся в качестве конструкционных материалов различные пластические массы.

Применение пластических масс в конструкциях ма­ шин, приборов и аппаратов позволяет по-новому решать некоторые специальные задачи машиностроения. При этом можно добиться большой экономии материалов и труда, снижения себестоимости и, следовательно, повы­ сить технико-экономические показатели. Резко снижает­ ся вес машин и значительно повышаются их эксплуата­ ционные качества.

Будущее машиностроение невозможно представить себе без техники, твердо опирающейся на новые искус-

189

ствепные материалы. Реактивная авиация, космонавти­ ка, ядерная энергетика и многие другие отрасли народ­ ного хозяйства требуют материалов высокопрочных и вместе с тем необыкновенно легких, долговечных и стой­ ких, не разрушающихся под действием больших нагру­ зок, температур и др. Конечно, это не означает, что ме­ таллы теряют свое могущество. Но несомненно, что для них настала пора потесниться и немалую часть зани­ маемого ими места уступить пластическим массам, по­ ристой керамике, стеклокерамике.

Все большее применение получают металлы в много­ образном сочетании с пластическими массами и другими неметаллическими материалами.

Широкое развитие химии, намечающееся в настоя­ щее время, дает полную уверенность в том, что таких материалов скоро будет в достаточном количестве, что­ бы удовлетворить все отрасли машиностроения.

Важной причиной завышения веса машин является го, что в ряде случаев отсутствует детально разработан­ ная теория расчета, отчего расчет проводится по упро­ щенным формулам, конструктивным соображениям и т. п. Еще во многих случаях расчет выполняется без уче­ та новых данных в области прочности, без предваритель­ ного определения опытным путем истинных напряжений в деталях машин и фактических нагрузок.

Большое значение для экономии металла имеет при­ менение более экономичных материалов, новых профи­ лей проката, заменителей дефицитных материалов, но­ вых марок металла.

Известно, что прочность и жесткость конструкции зависят не столько от абсолютной величины площади работающего сечения (а следовательно, и веса), сколько от рационального распределения материала в этом се­ чении. Следовательно, при проектировании машин кон­

190

структоры имеют возможность значительного снижения веса конструкции за счет рационального подбора про­ филя сечения.

Одновременно необходимо внедрять такие материа­ лы, как высокопрочные черные металлы — чугун и сталь, редкие металлы — титан, германий, вольфрам и другие современные сплавы — алюминиевые, медные, никеле­ вые, металлокерамические, пластические массы, термо­ пластичные, термореактивные, слоистые стекловолок­ нистые, эскапоновые, привитые и другие, древесину, стекло, резину, железобетон и т. д.

Нынешняя техника, особенно такие ее быстроразвивающиеся отрасли, как авиация, ракетная техника, ма­ шиностроение, энергетика, радиотехника, атомная про­ мышленность и другие, опирается в своем развитии па последние достижения современной науки о механике линейного деформируемого тела. Глубокое знание физи­ ки твердого тела, его строения и тех элементарных про­ цессов, которые протекают в нем в различных физиче­ ских условиях, открывает перспективы создания техни­ чески ценных материалов с заданными свойствами.

Советское машиностроение имеет сейчас в своем рас­ поряжении более трех тысяч различных марок стали, чугуна и сплавов цветных металлов, которые все время совершенствуются.

Для нужд народного хозяйства требуется много чер­ ных и цветных металлов. Хотя объем их производства в

СССР непрерывно увеличивается, все же растущие по­ требности страны полностью не удовлетворяются. Поэто­ му, наряду со всемерным расширением выплавки чер­ ных и цветных металлов, исключительно важное народ­ нохозяйственное значение имеет систематическая борьба за экономию и улучшение использования их в народном хозяйстве.

191