Основи матеріалознавства та матеріалообробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Завдання 1

Зубчасте колесо (шестерня) - основна деталь зубчастої передачі у вигляді диска з зубами на циліндричній або конічній поверхні, що входять в зачеплення із зубами іншого зубчастого колеса. У машинобудуванні прийнято мале ведуче зубчасте колесо незалежно від числа зубів називати шестернею, а велике ведене - колесом. Проте часто усі зубчасті колеса називають шестернями.

Зубчасті колеса зазвичай використовуються парами з різним числом зубів з метою перетворення обертового моменту і числа обертів валу на виході. Колесо, до якого обертовий момент підводиться ззовні, називається ведучим, а колесо, з якого момент знімається, - веденим. Якщо діаметр ведучого колеса менший, то обертовий момент веденого колеса збільшується за рахунок пропорційного зменшення швидкості обертання, і навпаки. Відповідно до передавального відношення, збільшення обертового моменту викликатиме пропорційне зменшення кутової швидкості обертання веденої шестерні, а їх добуток - механічна потужність - залишиться незмінним. Це співвідношення справедливе для ідеального випадку, що не враховує втрати на тертя та інші ефекти, характерні для реальних пристроїв.

Сталь 30ХГТ є якісною маловуглецевою низьколегованою конструкційною сталлю з вмістом 0,3 %С, 1 %Mn, 1 %Сr, (решта залізо та домішки).

Для отримання переробного чавуну використовуєм доменну піч. Зважаючи на те, що сталь є низьковуглецевою, а також на сучасні тенденції в металургії, обираємо дуплекс-процес отримання сталі 30ХГТ - конвертерний спосіб плюс доведення хімічного складу до потрібного в електродуговій печі.

Для розливання сталі використовуємо спосіб безперервного лиття, де кількість "придатного" наближається до 98 %.

Сталь для отримання заготовки зубчастого колеса прокатують методом обкату.

В завданні зазначено, що деталь виготовляється серійно, і має невеликі габаритні розміри, таким чином вибираєм спосіб виробництва - кування.

Метод обкату потрівний для формування перерозділу металу, та наближення до форми деталі.

Технологія процесу кування. Кування - один зі способів обробки заготовки пластичним деформуванням. Пластична деформація при куванні здійснюється на окремих ділянках розігрітої заготівки. Метал вільно тече в напрямах, не обмежуваних поверхнями інструменту.

Деформація металу при вільному куванні характеризується коефіцієнтом уковки, визначуваним відношенням більшої площі поперечного перетину до меншої.

Машинне кування проводиться на кувальних молотах і кувальних гідравлічних пресах.

На молотах пластична деформація відбувається за рахунок енергії, накопиченої частинами молоту що падають. Молоти є пневматичні і пароповітряні. зубчасте кування лиття пресування

На пневматичних кувальних молотах обробляють дрібні поковки (до 20кг). Складається з двох пневмоциліндрів. Стисле повітря поступає з допоміжного циліндра в робочий, підіймає поршень робочого циліндра і масивний шток. Під дією сили тяжіння ці падаючі частини молота через бойок деформують метал. Пневматичні молоти мають масу падаючих частин від 50 до 1000 кг.

Завдання 2

СЧ 25 - Чавун сірий з межею міцності в 250Мпа, з вмістом 2.5 % С, 1 % Mn, 2 % Si, 0.1 % S.

Чавун сірий отримуємо за схемою. Для отримання переробного чавуну використовуємо доменну піч.

Звичайний сірий чавун отримують повільним охолодженням рідкого розплаву або аустеніту високовуглецевих сплавів. В не частинки графіту мають пластинчасту форму. Чавун стікає в нижню частину домни. З домни чавун випускають через спеціальний отвір - летку.

Чавун для отримання заготовки одержують безпосередньо заливанням розплавленого металу в ливарні форми. Графіт під час кристалізації формується у вигляді вигнутих пелюсток, пластинок. Такий графіт називають пластинчастим. Наявність у структурі вільного графіту зумовлює матовий сірий колір зламу, від якого походить інша назва цих чавунів-сірі чавуни.

В завданні зазначено, що деталь виготовляється одинично, до того ж має значні габаритні розміри. Таким чином, обираємо спосіб отримання заготовки, що раціональний для одиничного виробництва та великогабаритної заготовки - лиття в форми.

Це потрібно для формування сприятливого перерозподілу металу, та наближення до форми деталі.

Технологія процесу лиття. Лиття - технологічний процес виготовлення заготовок (рідше - готових деталей), що полягає у заповненні попередньо виготовленої ливарної форми рідким матеріалом (металом, сплавом, пластмасою і т. п.) з наступним його затвердінням.

Лиття в кокіль. Лиття металів у кокіль - більш якісний спосіб. Виготовляється кокіль - розбірна форма (найчастіше металева), в яку проводиться литво. Після застигання й охолодження, кокіль розкривається і з нього витягується виріб. Потім кокіль можна повторно використовувати для відливання такий же деталі. На відміну від інших способів лиття в металеві форми (лиття під тиском, відцентрове лиття та ін.), при лиття в кокіль заповнення форми рідким сплавом і його затвердіння відбуваються без будь-якого зовнішнього впливу на рідкий метал, а лише під дією сили тяжіння.

Основні операції і процеси: очищення кокілю від старого облицювання, прогрів його до 200-300 °С, покриття робочої порожнини новим шаром облицювання, простановка стрижнів, закривання частин кокиля, заливка металу, охолодження і видалення отриманої виливки. Процес кристалізації сплаву при лиття в кокіль прискорюється, що сприяє отриманню виливків з щільним і дрібнозернистим будовою, а отже, з хорошою герметичністю і високими фізико- механічними властивостями. Однак виливки з чавуну через що утворюються на поверхні карбідів вимагають подальшого відпалу. При багаторазовому використанні кокіль коробиться і розміри виливків у напрямках, перпендикулярних площині роз'єму, збільшуються.

У кокілях отримують виливки з чавуну, сталі, алюмінієвих, магнієвих і ін сплавів. Особливо ефективним є застосування кокильного лиття при виготовленні виливків з алюмінієвих і магнієвих сплавів. Ці сплави мають відносно невисоку температуру плавлення, тому один кокіль можна використовувати до 10 000 разів (з проставлянням металевих стержнів). До 45 % всіх виливків з цих сплавів отримують в кокілях. При лиття в кокіль розширюється діапазон швидкостей охолодження сплавів і освіти різних структур. Сталь має відносно високу температуру плавлення, стійкість кокілів при отриманні сталевих виливків різко знижується, більшість поверхонь утворюють стрижні, тому метод кокильного лиття для стали знаходить менше застосування, ніж для кольорових сплавів. Даний метод широко застосовується при серійному і великосерійному виробництві.

Завдання 3

Фторопласт - Фторопласт (фторлон), технічна назва полімерів фторолефінов. Найбільш поширені політетрафторетилен, політріфторхлоретілен, полівініліденфторид, а також сополімери тетрафторетилену (ТФЕ) з етиленом, винилиденфторидом, гексафторпропіленом, перфторалкілвініловимі ефірами й сополімери хлортрифторетилену з етиленом.

Фторопласти знаходять саме широке застосування в техніці завдяки своїм властивостям. Відомо, що фторопласти є кращими на сьогоднішній час ізоляторами струму і саме з фторопластовою плівки виконують первинну обмотку високовольтних проводів. Також фторопласти є прекрасним антифрикційним і досить термостійким полімером, що дозволяє застосовувати його у вузлах тертя без додаткового змащення. З фторопласту також роблять прокладки і шайби, і стикуються деталі ніколи не " прихоплює". Деталі з фторопласту склеюється тільки при обробці поверхонь, що склеюються спеціальними праймерами, але навіть у цьому випадку якість адгезії не дуже висока. З фторопласту, зокрема, роблять шланги гідросистем високого тиску - пластмасова трубка в сталевий оплетці призначена для довгострокової роботи з тиском нагнітання гідросистеми 210 кгс/см². Завдяки високій хімічній стійкості з фторопластів виготовляють шланги для перекачування агресивних рідин (концентровані луги, кислоти), в тому числі гарячих і під високим тиском.

Отримують фторопласти радикальною полімеризацією (або сополимеризацией) мономерів в масі, суспензії або емульсії в органічному або водному середовищі у присутності різних ініціаторів, рідше - в газовій фазі під дією іонізуючого або УФ випромінювання. Випускають фторопласти у вигляді паст, порошків, гранул, суспензій і дисперсій у водному середовищі, рідше - р-рів. Переробляють багато фторопласти за звичайною для політетрафторетилену використовують технологію порошкової металургії.

Фторопласт для даної деталі отримують шляхом лиття рідкого фторопласту в задану заготовку, та подальшій обробці. Фторопласти отримують різними шляхами, також хімічним, шляхом з єднання хімічних сполук.

В завданні зазначено, що деталь виготовляється серійно, до того ж має малі габаритні розміри. Таким чином, обираємо спосіб отримання заготовки, що раціональний для серійного виробництва - Компресійне пресування фторопластів.

Технологія процесу компресійного пресування фторопластів. Компресійне пресування фторопластів. Зазвичай пресування здійснюється на гідравлічних пресах, розрахованих на тиск 35 МПа (350 кгс/см²). Якісні заготовки середніх і великих розмірів можна отримати на пресах з двостороннім пресуванням. На відміну від одностороннього при двосторонньому пресуванні матрицю форми встановлюють на нижній плиті на розпірці яку видаляють після першої стадії ущільнення порошку. На другій стадії ущільнення відбувається не тільки просування верхнього пуансона, але і деяке опускання матриці. Пресування на другій стадії доущільнюють нижні шари полімеру і дозволяє отримувати блоки з більшою однорідністю.

Залежно від насипної щільності ПТФЕ висота форми повинна бути в 3,5-7 разів більше висоти відпресованих заготовки. Тому іноді використовують спеціальні наставки до матриці. Радіальний зазор між матрицею і пуансоном коливається в межах 0,13-0,25.Різні марки ПТФЕ повинні пресуватиметься при різноманітному тиску. Зазвичай для чистого полімеру тиск становить 25-42 МПа (250-420 кгс/см²) і для композицій - 35-100 МПа (350-1000 кгс/см²). Велике значення для якості виробів має рівномірний розподіл порошку в формі. Температура пресування заготовки повинна бути не менше 21 °С (тобто вище температури переходу при 19 °С) і не вище 28 °С. Швидкість змикання форми не повинна бути занадто великою (оптимально 10-120 мм/хв) для забезпечення видалення повітря. Час витримки під тиском залежить від маси і форми заготовки і складає 5-30 хв. Оскільки порошок ПТФЕ легко електризується і притягує пил з повітря, приміщення для пресування ПТФЕ відділяється від інших стадій переробки і забезпечується чистим відфільтрованим повітрям.

Температура, при якій заготовку поміщають у піч, не повинна перевищувати 90 °С (за винятком тонких виробів). При цій температурі заготовку витримують протягом години. Потім температура підвищується повільно (10-25 °С/год) або східчасто (з витримкою при постійній температурі в діапазоні 288-349 °С). Витримка в печі на 1 мм товщини виробу при максимальній температурі становить приблизно 5-10 хв для тонких і близько 5 хв для товстостінних виробів. Максимальна температура спікання не повинна перевищувати 382 °С. Оптимальні режими спікання для конкретних марок і виробів звичайно уточнюють дослідним шляхом.

Компресійним формуванням з наступним спіканням виготовляють як безпосередньо готові вироби, так і блоки для подальшої механічної переробки. ПТФЕ добре обробляється на всіх металообробних верстатах, і цим способом можуть бути виготовлені найскладніші деталі. Однак при механічній обробці потрібні значні витрати праці і, як правило, при цьому утворюються великі відходи полімеру.

Размещено на Allbest.ru