Проектирование заготовок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

14. Влияние внутренних радиусов закруглений на заполняемость штамповочных ручьев

Все пересекающиеся поверхности поковки должны сопрягаться по радиусам. Стандарт регламентирует величину наружных радиусов закруглений в зависимости от массы поковки в килограммах и глубины полости ручья штампа [1]. Радиусы внутренних сопряжений поковки и соответствующие им радиусы выступов ручьев штампа должны быть в 2-3 раза больше радиусов закруглений наружных углов поковки.

Значения радиусов закруглений рекомендуется выбирать из ряда: 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12,5; 15; 20; 25; 30, и следует стремиться к их унификации (для одной поковки), так как это существенно снижает трудоемкость изготовления штампа и режущего инструмента.

Ручьи штамповочные:

а) Предварительный (черновой) ручей служит для получения поковки близкой по форме с заданной. Применяют в тех случаях, когда штампуемое изделие имеет очень сложную форму.

б) Окончательный ручей служит для получения готовой поковки ( с заусенцем) и представляет собой точное отображение последней, но размерами, большими на величину усадки металла при остывании ( 1.5%).

Окончательный ручей имеет по плоскости разъема канавку для заусенца, остальные ручьи ее не имеют.

Выбор того или иного вида ручья зависит от сложности формы поковки, ее размеров. При конструировании поковки необходимо соблюдать следующие условия:

1. Геометрическая форма штампуемой детали должна обеспечивать возможность ее выема из штампа.

2. Разъем детали должен быть таким, чтобы контуры верхней и нижней половин штампа совпадали.

3. Разъем детали должен проходить по простому, а не сложному контуру.

4. Разъем детали должен так проходить, чтобы деталь имела наименьшую глубину и наибольшая ширину.

5. Для лучшего заполнения ручья и последующего выема заготовки боковые поверхности должны иметь штамповочные уклоны. Их берут от 5 до 15°. Уклоны внутренних поверхностей изготовляют несколько большими, чем наружные.

6. Переходы от одной поверхности к другой осуществляются по закруглениям. Радиусы закруглений берут от 1,5 до 12 мм, причем наружные радиусы в 3-4 раза делает меньше внутренних.

В соответствии с эскизом детали вычерчивается эскиз поковки, на котором указывается плоскость разъема, штамповочные уклоны и закругления.

24. Центробежное литье

Центробежное литье является способом производства металлических деталей различного назначения. Его отличительная черта заключается в том, что заполнение формы расплавом и его затвердевание происходят строго направленно в поле действия центробежных сил. Металл отливки получается очень плотным, особенно в наружных слоях. Метод центробежного литья обеспечивает высокие механические свойства, дополнительный ресурс изделий, минимальные припуски на механическую обработку и снижение себестоимости.

Способ центробежного литья

Сущность способа центробежного литья заключается в том, что во вращающейся вертикальной или горизонтальной плоскости цилиндрической изложнице под действием центробежных сил формируются внутренние и внешние очертания отливки.

Методом центрифугирования получают фасонные отливки в формах, распологающихся на вращающейся планшайбе. Под действием центробежных сил форма заполняется расплавом, поступающим через вертикальный центровой стояк и сообщающиеся с ним горизонтальные питатели.

Рис.1 Схема получения отливок способом центробежного литья на машинах с горизонтальной (а) и вертикальной (б) осями вращения: 1 -- ковш; 2 -- жёлоб; 3 -- форма; 4 -- отливка; 5 -- шпиндесль.

24. Дефекты сварных соединений

К дефектам сварных соединений относятся различные отклонения от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.

Наиболее часто встречающиеся дефекты можно разделить на следующие основные группы: дефекты формы и размеров сварных; швов; дефекты макро- и микроструктуры; деформации и коробление; сварных конструкций.

Дефекты формы и размеров сварных швов

Обычно форма и размеры швов устанавливаются стандартами, правилами и нормами, техническими условиями и указываются на; рабочих чертежах. Так, основные типы швов сварных соединений: и их конструктивные элементы при ручной электродуговой сварке регламентированы ГОСТ 5264-69; при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом - ГОСТ 8713-58; для сварных швов, выполненных теми же способами под острым и тупым углом, руководствуются соответственно ГОСТ 11534-65 и ГОСТ 11533-65.

При сварке плавлением наиболее частыми дефектами сварных соединений являются неполномерность шва, неравномерная его ширина и высота (рис. 1), крупная чешуйчатость, бугристость, наличие седловин. При автоматической сварке дефекты возникают вследствие колебания напряжения в сети, проскальзывания проволоки в подающих роликах, неравномерной скорости сварки из-за люфтов в механизме передвижения, неправильного угла наклона электрода, протекания жидкого металла в зазор. При ручной и полуавтоматической сварках дефекты могут быть вызваны недостаточной квалификацией сварщика, нарушением технологических приемов, плохим качеством электродов и других сварочных материалов.

Рис. 1. Дефекты формы и размеров шва

а - неполномерность шва; б - неравномерность ширины стыкового шва; в - неравномерность по длине катета углового шва; h - требуемая высота усиления шва

Для сварки давлением (например, точечной) характерными дефектами являются неравномерный шаг точек, глубокие вмятины, смещение осей стыкуемых деталей.

Нарушение формы и размеров шва зачастую свидетельствует о наличии таких дефектов, как наплывы (натеки), подрезы, прожоги и незаверенные кратеры.

Наплывы (натеки) (рис. 2) образуются чаще всего при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Они могут быть местными, в виде отдельных застывших капель, или же иметь значительную протяженность вдоль шва. Причинами возникновения наплывов являются: большая величина сварочного тока, длинная дуга, неправильное положение электрода, большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск. В кольцевых швах наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто выявляются непровары, трещины и другие дефекты.

Подрезы представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, так как в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки. При сварке угловыми швами подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание ее металла на горизонтальную полку. В результате на вертикальной стенке появляются подрезы, а на горизонтальной полке - наплывы. При газовой сварке подрезы образуются из-за повышенной мощности сварочной горелки, а при электрошлаковой - из-за неправильной установки формующих ползунов.

Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения.

Рис. 2. Наружные дефекты в швах

а - стыковых; б - угловых; 1 - наплыв; 2 - подрез.

Прожоги - это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва. Кроме того, прожоги могут иметь место в результате плохого поджатия флюсовой подушки или медной подкладки (автоматическая сварка), а также при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия и наличии загрязнений на поверхностях свариваемых деталей или электродах (точечная и шовная контактные сварки).

Незаваренные кратеры образуются в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.

Дефекты макроструктуры

К дефектам макроструктуры, выявляемым при увеличении не более чем в 10 раз, относятся газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины (рис. 3).

Рис. 3. Дефекты макроструктуры в швах

а - стыковых; б - угловых; в - нахлесточных; 1 - непровар; 2 - трещины; 3 - поры; 4 -- шлаковые включения

К дефектам макроструктуры, выявляемым при увеличении не более чем в 10 раз, относятся газовые поры, шлаковые включения, непровары, трещины (рис. 3).

Газовые поры образуются в сварных швах вследствие быстрого затвердевания газонасыщенного расплавленного металла, при котором выделяющиеся газы не успевают выйти в атмосферу.

Как правило, такой дефект встречается при повышенном содержании углерода в основном металле, наличии ржавчины, масла и краски на кромках основного металла и поверхности сварочной проволоки, использовании влажного или отсыревшего флюса, присутствии вредных примесей в защитных газах, неправильной регулировке пламени сварочной горелки, чрезмерной скорости сварки, нарушающей газовую защиту ванны жидкого металла, неправильном выборе марки сварочной проволоки, в особенности при сварке в среде углекислого газа. Газовые поры могут быть распределены в шве отдельными группами, в виде цепочки вдоль шва или в виде отдельных включений. Иногда образуются сквозные поры, так называемые свищи. Степень пористости шва и размер отдельных пор во многом зависят от того, как долго сварочная ванна находится в жидком состоянии, которое позволяет образующимся газам выйти из шва.

Шлаковые включения являются результатом небрежной очистки кромок деталей и сварочной проволоки от окалины, ржавчины и грязи, а также (при многослойной сварке) неполного удаления шлака с предыдущих слоев. Кроме того, они возникают при сварке длинной дугой, неправильном наклоне электрода, недостаточной величине сварочного тока или мощности горелки, завышенной скорости сварки.

Шлаковые включения различны по форме (от сферической до игольчатой) и размерам (от микроскопических до нескольких миллиметров). Они могут быть расположены в корне шва между отдельными слоями, а также внутри наплавленного металла.

Шлаковые включения, так же как и газовые поры, ослабляют сечение шва, уменьшают его прочность и являются зонами концентрации напряжений.

Непроваром называют местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой отдельных слоев шва при многослойной сварке из-за наличия тонкой прослойки : окислов, а иногда и грубой шлаковой прослойки внутри швов. Причинами непроваров являются: плохая очистка металла от окалины, ржавчины и грязи, малый зазор в стыке, излишнее притупление и малый угол скоса кромок, недостаточная величина тока или мощности горелки, большая скорость сварки, смещение электрода в сторону от оси шва.

При автоматической сварке под флюсом и электрошлаковой сварке непровары обычно образуются в начале процесса, когда основной металл еще недостаточно прогрет. Поэтому сварку начинают на входных технологических планках, отрезаемых в дальнейшем. Иногда непровары по сечению шва возникают из-за вынужденных перерывов в процессе сварки.

При точечной и шовной контактных сварках причинами непроваров являются недостаточная величина тока, продолжительность сварки и давления, большая рабочая поверхность электродов. При стыковой контактной сварке непровары наиболее часто образуются в результате несвоевременного выключения сварочного тока.

Трещины и непровары являются наиболее опасным дефектом сварных швов. Они возникают в самом шве и в околошовной зоне, располагаясь вдоль и поперек шва в виде несплошностей микро- и макроскопических размеров.

Трещины разделяют на горячие и холодные в зависимости от температуры их образования.

Горячие трещины появляются в процессе кристаллизации металла шва при температуре 1100-13000 С. Их образование вызывается наличием полужидких прослоек между кристаллами наплавленного металла шва в конце его затвердевания и действием в нем растягивающих усадочных напряжений. Повышенное содержание в металле шва углерода, кремния, водорода и никеля также способствует образованию горячих трещин. Они обычно расположены внутри шва и их трудно выявить.

Холодные трещины возникают при температурах 100-3000 С в легированных сталях и при нормальных температурах - в углеродистых сталях сразу после остывания шва или через длительный промежуток времени. Основная причина их образования -- значительные напряжения, возникающие в зоне сварки при распаде твердого раствора, и скопление под большим давлением молекулярного водорода в пустотах, имеющихся в металле шва. Холодные трещины выходят на поверхность шва и хорошо заметны.

Дефекты микроструктуры

Микроструктура шва и околошовной зоны (рис. 4) в значительной мере определяет свойства сварных соединений и характеризует их качество.

Дефектами микроструктуры сварного соединения являются: микропоры и микротрещины, нитридные, кислородные и другие неметаллические включения, крупнозернистость, участки перегрева и пережога.

На участке перегрева (см. рис. 4) металл имеет крупнозернистое строение. Чем крупнее зерна, тем меньше поверхность их сцепления и выше хрупкость металла (перегретый металл плохо сопротивляется ударным нагрузкам).

Наиболее опасным дефектом является пережог, при котором в структуре металла шва много окисленных зерен с малым взаимным сцеплением. Такой металл хрупок и не поддается исправлению. Пережог возникает при высокой температуре сварки, плохой изоляции сварочной ванны от воздуха или избытке кислорода в пламени горелки.

Рис. 4. Схема распределения структур в сварном шве и околошовной зоне (цифрами I, II, III и т.д. обозначены одни и те же участки на разрезе шва, кривой распределения температур и шкале температур на диаграмме железо-углерод)

I - неполное расплавление; II - перегрев; III - нормализация; IV - неполная перекристаллизация; V - рекристаллизация; VI - синеломкость

Практическое задание

1. Конструкторский контроль чертежа детали

Конструкция детали «Шток» представляет собой тело вращения и не имеет сложных переходов и поверхностей.

Поверхности, для которых необходимо обеспечить наибольшую точность:

1. Допуск радиального биения поверхности 20е8 относительно поверхности 20к6 не более 0,02 мм. Не выполнение этого требования ведет к преждевременному функционированию и износу детали.

2. Отверстие 6Н7 должно обрабатывается по сопрягаемой детали. Невыполнение данного требования может привести к неправильной сборке узла.

3. Допуск овальности и конусообразности поверхности 20е8 не более 0,02 мм. Невыполнение этого требования ведёт к износу детали.

2. Анализ конструкции детали на технологичность

Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса. Поэтому технологический анализ является одним из важнейших этапов технологической разработки, в том числе и курсового проектирования.

Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопро-изводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для служебного назначения.

Каждая деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени правильным выбором варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применение оптимальных режимов обработки. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление.

Оценку технологичности проводят по количественным и качественным показателям.

Качественная оценка технологичности

Таблица 1 - Качественная оценка технологичности

Вывод: данная деталь имеет конструкцию, которую надо признать технологичной, т.к. удовлетворяет 100% требований при отработке конструкции на технологичность.

Количественная оценка технологичности

Характеризуется расчетом ряда показателей, характеризующих отдельные свойства. Для оценки технологичности конструкции могут быть использованы следующие показатели:

Коэффициенты унификации.

- Для детали «Шток»

=0,89 %,

где

- число унифицированных элементов детали, шт.

- общее число конструктивных элементов детали, шт.

Коэффициенты точности обработки детали:

- Для детали «Шток»

,

где

- средний квалитет;

- квалитет;

- число размеров соответствующего квалитета.

.

Коэффициенты использования материала:

- Для детали «Шток»:

,

где

- масса детали, кг,

- масса заготовки, кг.

Вывод по результатам анализа технологичности: количественная оценка технологичности показала, что сложность изготовления деталей средняя, т. к. Кт=0,89; коэффициент унификации входит в допустимые пределы 0,6-0,9; при выборе метода изготовления детали - средний показатель использования материала. Деталь относятся к технологичной.

3. Выбор и обоснование метода получения заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь. Окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчета себестоимости заготовок и механической обработки в целом.

Заготовка - прокат; размеры и масса - масса 0,1..100 кг, диаметр до 200 мм; точность выполнения заготовки - 0,2..0,5 мм; шероховатость Rz 320..80, мкм.

Метод получения заготовки.

Согласно годовой программе выпуска N-25000 шт. наиболее оптимальным способом получения заготовки является резка заготовок из поставляемого проката стали 45 ГОСТ 4543-88.

Из проката в заготовительном цеху нарезаются заготовки длиной 830 мм. Форма и размеры заготовки максимально приближены к готовой детали. Область применения этого метода - серийное и массовое производство.

В качестве оборудования можно выбираем ленточнопильный станок и приспособление для пакетной резки, что обеспечит достаточную производительность при минимальных затратах.

заготовка литье сварной деталь

4. Расчет припусков, допусков и размеров заготовки

Определим расчетный размер прутка.

При изготовлении детали наиболее точным размером является Ш20к6. При обработке данной поверхности требуется три операции: точение черновое, точение чистовое, шлифование. Для определения размера заготовки назначим припуски на каждую операцию согласно ГОСТ 1855-85. Данные сведем в таблицу 4.1.

Согласно ГОСТ 1050 выбираем пруток Ш32.

Длина заготовки указана выше L= 830 мм.

Тогда масса заготовки равна mз=0,66 кг

Коэффициент использования материала равен:

Список использованных источников

1. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении.--М.: Машиностроение, 1976.--288 с.

2. Контроль качества сварных соединений. Щебеко Л.П., Яковлев А.П. М.-1972.

3. Ковка и объемная штамповка стали: справочник в 2-х т./ под ред. М. В. Сторожева.- М.: Машиностроение, 1968.-Т2. - 411 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. /под. ред. А.Г. Косиловой и Мещерякова Р.К. - М., Машиностроение. 1985 - 565 с.

5. Козловский Н. С., Виноградов А. Н. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения. -- М.: Машиностроение, 1990. --256с.

Размещено на Allbest.ru