Файл: Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие..pdf

3) выбирать конструкцию, профиль и форму сечения детали, обеспечивающую максимальную ее прочность;

4)учитывать условия эксплуатации деталей машин;

5)унифицировать однотипные детали .машин;

6) выбирать сплав с учетом механических, эксплуата­ ционных и литейных свойств, устанавливать минималь­ ные толщины стенок детали, принимая во внимание жидкотекучесть сплава.

■При литье .в песчаные формы рекомендуются следу­ ющие минимальные толщины стенок: 3 мм из серого чугуна, 2,5 мм из ковкого чугуна, 5 мм из стальных отли­

свойства и большая плотность металла ' получаются на вертикальных или нижних горизонтальных (по положе­ нию при заливке форм) стенках отливок;

8) придавать вертикальным (по положению при фор­ мовке) стенкам конструктивные уклоны (1/200 высоты отливки);

9) избегать получения в литье отверстий малого ди­ аметра и каналов большой протяженности;

10)обеспечить одновременное затвердевание метал­ ла при охлаждении;

11)предусмотреть возможность механической обра­

ботки (установку, сквозное движение инструмента) в литых конструкциях.

условиям, назначить способ литья, затем в соответствии с условиями эксплуатации детали решают вопрос о ее форме и габаритных размерах. Далее составляют перво­ начальный эскиз, максимально приближенный по кон­ фигурации к окончательной форме детали, предусмотрев минимальные затраты на изготовление отливки и пос­ ледующую механическую обработку. Следующим этапом является выбор положения отливки при заливке. Изго­ товление формы тесно связано с установлением плоско­ стей разъема, величиной конструктивных или формовоч­ ных уклонов и количеством стержней.

Конфигурация отливки должна способствовать улуч­ шению конструкции модели и стержневых' ящиков,

165

Раздел пятый

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Обработка металлов давлением — это процесс измене­ ния формы и размеров заготовок под воздействием внешних сил, вызывающих пластическую деформацию.

При обработке давлением объем обрабатываемого металла .практически не изменяется.

В сельскохозяйственном машиностроении и автотрак­ торостроении обработка металлов давлением применя­ ется для изготовления таких ответственных деталей, как коленчатый вал, кулачковый вал, шатуны двигателей, валы и шестерни коробки перемены передач и задних мостов, оси и катки ходовой части тракторов, лемехи, от валы, лапы культиваторов, диски сеялок и др.

Широкое .применение обработка металлов давлением нашла в практике ремонтного дела. В .мастерских кол­ хозов и совхозов выполняется очень много работ, свя­ занных с применением свободной ковки.

Основными видами обработки металлов давлением являются: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, объемная и листовая штамповка (горячая и хо­ лодная).

Г л а в а XV

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 64. Влияние некоторых факторов на обработку металлов давлением

Обработке давлением поддаются только такие металлы, которые способны к (пластической деформации.

Различают холодную и горячую обработку метал­ лов давлением.

Холодная обработка осуществляется при температуре ниже Грен и связана с появлением упрочненного состоя­ ния — наклепа.

Горячая обработка выполняется при температуре вы­ ше Грек и сопровождается процессом непрерывного сня-

167

t ий наклепа за счет протекания рекристаллизации. При горячей обработке металл уплотняется, завариваются внутренние пустоты, зерна измельчаются и вытягивают­ ся в направлении максимального течения металла.

Прочность и ударная вязкость волокнистого металла вдоль волокон выше, чем поперек. Это свойство дефор­ мированного металла используется при изготовлении де­ талей. Заготовки обрабатывают так, чтобы направление волокон совпадало с направлением максимальных рас­ тягивающих напряжений, возникающих в детали при ра­ боте, а сами волокна огибали контур детали.

Пластичность металла характеризует его ковкость и определяется относительным удлинением, поперечным сужением (при растяжении), степенью осадки без раз­ рушения (при сжатии), ударной вязкостью. На пластич­ ность металла влияют температура, размер зерна, хи­ мический-состав, скорость деформации и другие факто­ ры. С повышением температуры до определенной степе­ ни пластичность металла как правило увеличивается, а его сопротивление деформация снижается. Крупнозер­ нистый металл имеет при высокой температуре меньшую пластичность, чем мелкозернистый.

Чистые металлы и некоторые сплавы железа, алюми­ ния, меди имеют высокую пластичность и легко подда­ ются обработке давлением не только в горячем, но и в холодном состоянии.

Пластичность стали снижается с увеличением в ней углерода, марганца, кремния, серы, фосфора и всех ле­ гирующих элементов, кроме никеля и молибдена.'

Увеличение скорости деформации приводит к сниже­ нию пластичности металла и увеличению сопротивления деформации. Однако при увеличении скорости деформа­ ции до близкой к скорости взрыва пластичность резко возрастает.

§ 65. Нагрев металла

Для снижения сопротивления деформации и повышения пластичности металла его нагревают.

Температурный интервал обработки металлов давле­ нием. Основой для определения температурного режима обработки давлением служат диаграммы состояния сплавов.

На рис. 58 схематично показана область реко-

168

мендуемого интервала нагрева углеродистой стали для обработки ее давлением.

Увеличение температуры нагрева .выше указанной об­ ласти может вызвать перегрев или даже пережог стали.

странства печи и некото­ рых других факторов.

Чем меньше теплопроводность металла, сложнее форма заготовки и больше ее размеры, тем больше дол­ жно быть время нагрева.

Большое значение для скорости нагрева заготовок имеет температура рабочего пространства печи: чем она выше, тем меньше продолжительность нагрева.

Быстрый нагрев может привести к растрескиванию металла, особенно при переходе процесса через крити­ ческие точки. Поэтому нагревать металлов период фазо­ вого превращения надо медленно, особенно заготовки из

169

омывающим их пламенем.

Электрические печи сопротивления применяются для нагрева цветных металлов, имеющих невысокую темпе­

тактные и индукционные. При контактном электроиагреве заготовка зажимается между медными контактами и через нее пропускают ток большой силы. Нагрев проис­ ходит за счет выделения тепла в результате омического сопротивления заготовки.

Индукционный нагрев осуществляют на установках ТВЧ. Заготовка помещается в индуктор, по которому пропускают ток высокой частоты. Индуктируемый в за­ готовке ток нагревает ее до требуемой температуры.

Электронагрев обеспечивает высокую скорость на­ грева, удобство регулирования температуры, почти пол­ ное отсутствие угара металла, возможность автоматиза­ ции подачи и выдачи заготовок.

§ 66. Основные законы пластической деформации

Закон наименьшего сопротивления. При пластической деформации металл всегда перемещается в том на­ правлении, в котором встречает наименьшее сопротив­ ление.

Установлено, что по мере осадки прямоугольной или квадратной заготовки она постепенно превращается в круглую. Это объясняется тем, что в местах соприкосно­ вения заготовки с бойком и наковальней возникает тре­ ние, задерживающее перемещение частиц металла кон­ тактного слоя.

Закон постоянства объема. При пластической дефор­ мации объем металла практически не изменяется, а толь­ ко изменяет свою форму. На этом основании рассчитыва­ ют размеры исходных заготовок.

Закон сдвигающих напряжений. Пластическая дефор­ мация (необратимое изменение формы металла) может

•наступить лишь при условии превышения сдвигающих напряжений, возникающих в деформируемом теле, лре-

170