Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Контрольная работа

по предмету: Материаловедение

на тему: Технология конструкционных материалов

Саратов 2017

Оглавление

• 1. Опишите физико-химическую сущность процесса передела чугуна в сталь. Приведите основные химические реакции окисления примесей и удаления серы и фосфора
• 2. По эскизу детали (рис.6) разработайте эскиз отливки с модельно-литейными указаниями. Приведите эскизы модели, стержневого ящика и собранной литейной формы (в разрезе). Опишите последовательность изготовления формы методом ручной формовки
• 3. Изложите сущность способа литья под давлением. Приведите схему изготовления отливок литьем под давлением на машинах с горизонтальной камерой прессования. Укажите достоинства, недостатки и области применения этого способа литья
• 4. Изобразите схему продольной и поперечно-винтовой прокатки. Изложите сущность прокатки и условие захвата заготовки валками.
• 5. По эскизу готовой детали (рис. 19) разработайте схему технологического процесса изготовления поковки способом ковки на гидравлическом ковочном прессе. При выполнении работы следует: 1) описать сущность процесса ковки и указать область ее применения; 2) изобразить схему пресса и описать его работу; 3) установить температурный интервал ковки, вид нагревательного устройства и изобразить схему печи; 4) составить чертеж поковки и определить ее массу; 5) изобразить эскизы переходов ковки и применяемого инструмента; 6) перечислить все технологические отходы, определить объем, массу и длину исходной заготовки, указать способ ее получения (диаметр исходной заготовки указан на чертеже задания); 7) описать механизацию процесса ковки
• 6. Изобразите схему и опишите сущность процесса ручной электродуговой сварки толстопокрытыми электродами. Укажите назначение покрытия. Разработайте процесс сварки панели из Ст. 3 (рис. 29, а, б, в). Шов прерывистый l/t = 100/200. Производство - мелкосерийное. Укажите тип соединения, форму разделки кромок под сварку и дайте эскиз сечения шва с указанием его размеров. Подберите марку и диаметр электрода, определите режим сварки. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла . Определите расход электродов с учетом потерь, расхода электроэнергии и время сварки изделия. Укажите методы контроля качества сварного шва
• 7. Приведите схемы обработки поверхностей 1, 2, 3 детали, чертеж которой дан на рис. 6. Для каждой схемы укажите название станка, инструмента и зажимных приспособлений. Приведите эскизы инструмента для обработки поверхности 3 и приспособления для закрепления заготовки при обработке поверхности 1
• Список литературы

1. Опишите физико-химическую сущность процесса передела чугуна в сталь. Приведите основные химические реакции окисления примесей и удаления серы и фосфора

Сталь является основным видом металла, применяемым для создания современной техники. Это объясняется тем, что сталь обладает высокой прочностью и износостойкостью, хорошо сохраняет приданную форму в изделиях, сравнительно легко поддается различным видам обработки. Основной компонент стали - железо - является широко распространенным элементом в земной коре.

Сущностью любого металлургического передела чугуна в сталь является снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.

Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали значительно ниже, чем в чугуне.

В процессе плавки стали происходит взаимодействие между металлической, шлаковой и газовой фазами и футеровкой плавильного агрегата, различными по агрегатному состоянию и химическому составу. В результате этого взаимодействия осуществляется переход химических элементов из одной фазы в другую. Обменные процессы сопровождаются химическими превращениями, главным образом на границе металлической фазы со шлаком. Металлическая фаза состоит из расплава химических элементов, шлаковая - из расплава оксидов и их соединений. Поэтому переход элемента из одной фазы в другую возможен только при протекании химической реакции образования или восстановления оксида. Так как примеси по своим физико-химическим свойствам различны, то для их удаления в плавильном агрегате создают определенные условия, используя основные законы физической химии.

Чем больше оксида железа содержится в жидком металле, тем активнее окисляются примеси. Для ускорения окисления примесей в сталеплавильную ванну добавляют железную руду, окалину, содержащие много оксидов железа. Таким образом, основное количество примесей окисляется за счет кислорода оксида железа.

Скорость окисления примесей зависит не только от их концентрации, но и от температуры металла и подчиняется принципу Ле Шателье, в соответствии с которым химические реакции, выделяющие теплоту, протекают интенсивнее при более низких температурах или при некотором понижении температуры, а реакции, поглощающие теплоту, протекают активнее при высоких температурах или при некотором повышении температуры. Поэтому в начале плавки, когда температура металла невысока, интенсивнее идут процессы окисления кремния, фосфора, марганца, протекающие с выделением теплоты, а углерод интенсивно окисляется только при высокой температуре металла (в середине и конце плавки).

После расплавления шихты в сталеплавильной печи образуются две несмешивающиеся среды: жидкий металл и шлак. Шлак представляет собой сплав оксидов с незначительным содержанием сульфидов. Образование шлака связано с окислением элементов металлической фазы во время плавки и образованием различных оксидов с меньшей плотностью, чем металл, собирающихся на его поверхности. В соответствии с законом распределения (закон Нернста), если какое-либо вещество растворяется в двух соприкасающихся, но несмешивающихся жидкостях, то распределение вещества между этими жидкостями происходит до установления определенного соотношения (константы распределения), постоянного для данной температуры. Поэтому большинство компонентов (Мп, 81, Р, 8) и их соединения, растворимые в жидком металле и шлаке, будут распределяться между металлом и шлаком в определенном соотношении, характерном для данной температуры.

Нерастворимые соединения в зависимости от плотности будут переходить либо в шлак, либо в металл. Изменяя состав шлака, можно менять соотношение между количеством примесей в металле и шлаке так, что нежелательные примеси будут удаляться из металла в шлак. Убирая шлак с поверхности металла и наводя новый путем подачи флюса требуемого состава, можно удалять вредные примеси (серу, фосфор) из металла. Поэтому регулирование состава шлака с помощью флюсов является одним из основных путей управления металлургическими процессами.

Мартены в основном остаются работать в нашей стране и по сей день, хотя они уже морально устарели, и очень сильно загрязняют окружающую среду. В кислородных конвертерах выплавляют конструкционные стали с различным содержанием углерода, кипящие и спокойные.

В кислородных конвертерах трудно выплавлять стали, содержащие легкоокисляющиеся легирующие элементы, поэтому в них выплавляют низколегированные (до 2-3 % легирующих элементов) стали. Легирующие элементы вводят в ковш, расплавив их в электропечи, или твердые ферросплавы вводят в ковш перед выпуском в пего стали. Плавка в конвертерах вместимостью 130-300 т заканчивается через 25-50 мин. Кислородно-конвертерный процесс более производительный, чем плавка стали в мартеновских печах. Самым лучшим вариантом является электропечь, т.к. электричество является дешевым видом энергии, и экологическим, электропечи имеют преимущества по сравнению с другими плавильными агрегатами, так как в них можно получать высокую температуру металла, создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу и вакуум, что позволяет выплавлять сталь любого состава, раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений -- продуктов раскисления. Поэтому электропечи используют для выплавки конструкционных, высоколегированных, инструментальных, специальных сталей и сплавов.

2. По эскизу детали (рис.6) разработайте эскиз отливки с модельно-литейными указаниями. Приведите эскизы модели, стержневого ящика и собранной литейной формы (в разрезе). Опишите последовательность изготовления формы методом ручной формовки

При изготовлении отливок роль основного инструмента выполняет литейная форма.

Литейная форма -- это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. сталь литье ковка сварка

Литейная опока -- приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении формы.

Модель служит для образования внешних контуров отливок в форме. Она является прообразом будущей детали и отличается от последней размерами (на величину припуска для механическую обработки, технологических напусков, усадку). По конструкции модели могут быть цельные и разъемные а так же с отъемными частями.

Размеры модели делают больше, чем соответствующие размеры отливки, на величину линейной усадки сплава. Если отливки подвергают механической обработке, то в соответствующих размерах модели учитывают величину припусков, удаляемого при механической обработке. Величина припуска зависит от размеров отливок. Модель делают из древесины.

Припуски на механическую обработку - слой металла, удаляемый с отливки последующей механической обработкой.

Литейную форму заливают расплавом через литниковую систему. Литниковой системой называют совокупность каналов и резервуаров, по которым расплав поступает из ковша в полость формы.

Основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатели. Чаша уменьшает размывающее действие струи расплава, задерживает всплывающий шлак.

На верхних частях средних и крупных отливок делают выпоры -- каналы для выхода из формы воздуха и газов и всплывающих неметаллических включений. Они содействуют нормальной усадке застывающего сплава.

Модельный комплект - это совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для образования в форме полости, соответствующей контурам отливки. В модельный комплект включают модели, модельные плиты, стержневые ящики и другие приспособления.

Модельная плита - металлическая плита с закрепленными на ней моделями и элементами литниковой системы. Ее, как правило, применяют при машинной формовке.

Ручная формовка связана с тяжелой и трудоемкой работой, что приводит к низкой производительности. Этот способ формовки еще находит некоторое применение для получения мелких и средних отдельных отливок или небольшой их партии. Более важное значение ручная формовка имеет в производстве крупных отливок в почву (в кессонах), формы для которых трудно или невозможно изготовить методами машинной формовки .

При разработке литейной формы придерживаемся следующих условий:

а. Модель должна беспрепятственно извлекаться из литейной формы.

б. Отливка в литейной форме должна располагаться плашмя.

в. По возможности наибольшую часть отливки необходимо располагать в нижней опоке.

Разработка литейной формы:

1. Вычерчиваем эскиз модели - в нашем случае это шестерня. Проставляем размеры и указываем поверхности которые будут подвергаться механической обработке.

2. Определяем плоскость разъема будущей модели, с указанием верхней и нижней плоскостей.

3. Указываем на эскизе припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, стержневые знаки. Штрихуем указанные припуски, уклоны и знаки. Стержневые знаки - это выступы на модели в которых в последствии в форме будут фиксироваться стержни для получения полостей в отливке.

Совмещенный чертеж детали и отливки (6 отверстий 20 мм. будут просверлены после изготовления отливки, т.е. при изготовлении модели они не учитываются.)

4. Вычерчиваем эскиз модели.

Разъемная модель.

5. Вычерчиваем модель стержня и стержневого ящика.

Стержень

Стержневой ящик.

Последовательность ручной формовки в двух опоках по разъемной модели

1. На подмодельную плиту ставят нижнюю половину модели, плоскостью разъема вниз, накрывают нижней опокой - плоскостью разъема вниз.

2. Припыливают модель графитом.

3. Наполняют опоку формовочной смесью, постепенно уплотняя ее. Уплотнение производят ручной (или пневматической) трамбовкой. Степень уплотнения должна обеспечивать сопротивление нагрузки, возникающее при заливке формы.

4. Излишки формовочной смеси срезают линейкой. Для увеличения газопроницаемости в форме выполняют вентиляционные отверстия - «наколы». Накалывание осуществляется металлической иглой диаметром 2 - 15 мм., шаг отверстий - 40-70 мм. Конец иглы не должен касаться поверхности модели.

5. Затем форму вместе с моделью переворачивают на 180є, посыпают поверхность разъема разделительной смесью (кварцевым песком).

6. Устанавливают по штырям верхнюю половину модели и модель литниковой системы, состоящую из моделей стояка, шлакоуловителя, питателей, выпора, располагая их в соответствии с конфигурацией отливки.

7. Припыливают верхнюю часть модели графитом.

Нижняя опока. Вид сверху.

8. Устанавливают верхнюю опоку, заполняют опоку формовочной смесью и уплотняют.

9. Извлекают модели стояка и выпоров, вырезают литниковую воронку - «чашу» у выходной части стояка. Выполняют наколы.

10. Опоки разъединяют, извлекают модель отливки и модель литниковой системы. Исправляют поврежденные части формы и очищают ее от оставшейся смеси. Подправляют каналы литниковой системы.

11. Сборка формы:

а. Устанавливают в нижней полуформе по местам знаков стержень.

б. Накрывают нижнюю опоку верхней.

в. Устанавливают литниковую воронку, если она изготовлена отдельно.

г. Скрепляют опоки между собой или устанавливают груз на верхнюю опоку.

Форма готова к заливке.

Собранная литейная форма в разрезе.

Сущность литейного производства.

Литейное производство -- отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет кон­фигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

Известно множество разновидностей литья:

o в песчаные формы (ручная или машинная формовка);

o в многократные (цементные, графитовые, асбестовые формы);

o в оболочковые формы;

o по выплавляемым моделям;

o по замораживаемым ртутным моделям;

o центробежное литье;

o в кокиль;

o литьё под давлением;

o по газифицируемым (выжигаемым) моделям;

o вакуумное литьё;

o электрошлаковое литьё;

o литьё с утеплением.

Так как разновидности литья различаются одновременно по многим разнородным признакам, то возможны и комбинированные варианты, например, электрошлаковое литьё в кокиль.

Различают следующие основные типы литейного производства:

единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется выпуском в небольших количествах самого разнообразного литья. Производство отдельных отливок может периодически повторяться.

Серийное производство характеризуется периодичным выпуском литья ограниченной или широкой номенклатуры значительными или небольшими партиями.

Массовое производство характеризуется непрерывным выпуском в больших количествах определенной номенклатуры литья. Примером массового производства может служить выпуск в огромных количествах однообразных отливок литейными цехами автомобильных и тракторных заводов.

3. Изложите сущность способа литья под давлением. Приведите схему изготовления отливок литьем под давлением на машинах с горизонтальной камерой прессования. Укажите достоинства, недостатки и области применения этого способа литья

Сущность состоит в том, что жидким металлом принудительно заполняют металлическую пресс-форму под давлением, которое поддерживают до полной кристаллизации отливки. Давление обеспечивает быстрое и хорошее заполнение формы, высокую точность и малую шероховатость поверхности отливки. Принудительное питание отливки жидким металлов исключает возможность образования усадочных раковин, пористости и не требует установки прибылей. Ускоренная кристаллизация металла в металлической пресс-форме под давлением обусловливает образование мелкозернистой структуры. Благодаря внешнему давлению растворенные в металле газы остаются в твердом растворе, что снижает газовую пористость металла. Отливки, полученные этим методом, как правило, не имеют припусков на механическую обработку и после удаления из формы являются готовыми деталями. Литьем под давлением можно получать отливки с толщиной стенки до 0,5 мм, сложной конфигурации и с отверстиями диаметром до 1 мм.

Пресс-формы очень сложны, трудоемки и дороги. Поэтому литье под давлением применяется в основном в массовом и крупносерийном производстве отливок преимущественно из цветных (цинковых, алюминиевых, медных, магниевых) сплавов, которые при заливке имеют температуру гораздо меньшую, чем у черных. Стойкость пресс-форм (в ты-сячах запрессовок) может достигать для цинковых сплавов 300-- 500, для магниевых 80--100, для алюминиевых 30--50 и для медных 5--20.

В отечественном литейном производстве все большее распространение получают машины с горизонтальной камерой прессования. В этих машинах меньше охлаждение жидкого металла в его гидравлическое сопротивление при заполнении формы. Машины имеют на 10--20% более высокую производительность, проще в обслуживании.

На (рис. 2, б) показана работа машины с горизонтальной холодной камерой прессования. Все операции на ней выполняются в той же последовательности.

Литьём под давлением изготавливают отливки от нескольких граммов до десятков килограммов из алюминиевых, магниевых, медных и других цветных сплавов, реже из тугоплавкой стали. Этот способ позволяет получать литые детали простой формы и сложные фасонные тонкостенные отливки. Нередко такие детали отправляют на сборку без механической обработки, лишь после зачистки заусенцев.

Машины для литья под давлением , работающие в автоматическом режиме, имеют очень высокую производительность - до 3000 и более отливок в час.

К недостаткам способа относятся ограниченная масса отливаемых деталей - примерно до 50 кг, высокая стоимость и сложность изготовления пресс-форм, трудность получения отливок со сложными полостями. Отливки имеют газоусадочную пористость и их нельзя подвергать термической обработке. При получении отливок из тугоплавкой стали, пресс-формы имеют небольшую долговечность.

Наиболее экономически выгодным является литьё под давлением в массовом производстве сложных фасонных тонкостенных отливок из цветных сплавов -- деталей приборов, автомобилей, тракторов, самолётов.

Литьё под низким давлением (до 1 ат) применяют для получения тонкостенных крупногабаритных отливок. Расплавленный сплав в электротигле, поступает в форму с песчаным стержнем под давлением инертного газа на зеркало металла. При извлечении затвердевшей отливки давление газа снимают.

4. Изобразите схему продольной и поперечно-винтовой прокатки. Изложите сущность прокатки и условие захвата заготовки валками

Схемы основных видов прокатки:

а - продольная; в - поперечно - винтовая

Сущность прокатки и условие захвата заготовки валками.

Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в своём поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем.

Процесс прокатки обеспечивается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым заготовка перемещается в зазоре между валками, одновременно деформируясь. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная сила N и касательная сила трения T.

Схема прокатки

Угол и условие захвата

Угол б - угол захвата, дуга, по которой валок соприкасается с прокатываемым металлом - дуга захвата, а объем металла между дугами захвата - очаг деформации.

Возможность осуществления прокатки определяется условием захвата металла валками или соотношением T' > N', где T' - втягивающая сила (проекция силы трения T на горизонтальную ось); N' - выталкивающая сила (проекция нормальной реакции валков Nна горизонтальную ось). При этом условии результирующая сила будет направлена в сторону движения металла. Условие захвата металла можно выразить:

T * cosб > N * sinб

Выразив силу трения T через нормальную силу N и коэффициент трения f:

T = F * N

и, подставив это выражение в условие захвата, получим:

f * cosб > sinб или f > tgб

Таким образом, для захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата.

Коэффициент трения можно увеличить применением насечки на валках.

При прокатке стали б = 20…25 ⁰, при горячей прокатке листов и полос из цветных металлов - б = 12…15 ⁰, при холодной прокатке листов - б = 2…10 ⁰.

Степень деформации характеризуется показателями:

- абсолютное обжатие:

Дh = H -- h

(где H, h - начальная и конечная высоты заготовки);

- относительное обжатие:

е = ([H - h] * 100%) / H.

Площадь поперечного сечения заготовки всегда уменьшается. Поэтому для определения деформации (особенно когда обжатие по сечению различно) используют показатель, называемый вытяжкой (коэффициентом вытяжки):

м = l₁ / l_o = F₀ / F₁

l_o, F₀- первоначальные длина и площадь поперечного сечения, l₁, F₁ - те же величины после прокатки

Коэффициент вытяжки обычно составляет 1,1…1,6 за проход, но может быть и больше.

5. По эскизу готовой детали (рис. 19) разработайте схему технологического процесса изготовления поковки способом ковки на гидравлическом ковочном прессе. При выполнении работы следует: 1) описать сущность процесса ковки и указать область ее применения; 2) изобразить схему пресса и описать его работу; 3) установить температурный интервал ковки, вид нагревательного устройства и изобразить схему печи; 4) составить чертеж поковки и определить ее массу; 5) изобразить эскизы переходов ковки и применяемого инструмента; 6) перечислить все технологические отходы, определить объем, массу и длину исходной заготовки, указать способ ее получения (диаметр исходной заготовки указан на чертеже задания); 7) описать механизацию процесса ковки

1) Сущность процесса ковки. Ковкой называют процесс горячей обработки металлов давлением, при котором путем многократного действия универсального подкладного инструмента или бойков металл заготовки пластически деформируется, постепенно приобретая заданные форму, размеры и свойства.

В процессе ковки предварительно нагретая заготовка укладывается на нижний боек молота или пресса, а верхним бойком наносятся удары либо по самой заготовке, либо по подкладному инструменту. При этом металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента,

Область применения. Ковкой получают фасонные заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют коваными поковками или просто поковками.

Процесс ковки является малопроизводительным, так как требует многократных перемещений заготовки между бойками. При ковке небольших по массе поковок эти перемещения осуществляются вручную, а тяжелые заготовки перемещаются различными средствами механизации. Поковки, полученные ковкой, имеют большие припуски на механическую обработку.

На предприятиях тяжелого машиностроения ковка является одним из основных заготовительных процессов. Ковка экономически выгодна в единичном и мелкосерийном производствах для получения поковок любой массы. Для крупных деталей машин массой от 2 т. до 250 т. ковка является единственно возможным способом изготовления. Примерами тяжелых поковок могут служить валы гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов, роторы мощных гидротурбин, валы корабельных двигателей и т. п.

Поковки меньшей массы от 0,5 кг до десятков и сотен килограммов, можно изготовлять и ковкой, и штамповкой. Хотя штамповка имеет ряд преимуществ перед ковкой, однако в единичном и мелкосерийном производстве ковка обычно экономически более целесообразна. Объясняется это тем, что при ковке используют универсальный (годный для изготовления различных поковок) инструмент, а изготовление специального инструмента (штампа) при небольшой партии одинаковых поковок экономически невыгодно.

2) Изобразить схему пресса и описать его работу

Гидравлический ковочный пресс служит для ковки крупных поковок массой более 350 кг и до 250 т. На рис. 3.28 изображена простейшая схема гидравлического пресса.

В состав гидропрессовой установки входят гидравлический пресс и его привод, представляющий собой систему насосов, распределительных, регулирующих и вспомогательных устройств

Гидравлические ковочные прессы для ковки поковок массой до 2 т изготавливаются по ГОСТ 7284--70 семи типоразмеров с номинальным усилием от 2 до 31,5 МН (200…31500 тс). Для ковки поковок с большей массой применяются нестандартные гидравлические ковочные прессы с большим усилием.

Станина пресса состоит из двух неподвижных поперечин верхней 6и нижней 2,соединенных четырьмя колоннами 3в жесткую раму. На станине устанавливаются все узлы пресса. Главным узлом гидравлического пресса является рабочий цилиндр 5, закрепленный в верхней поперечине 6. В верхнюю часть цилиндра по трубопроводу 9 поступает рабочая жидкость. Под давлением рабочей жидкости плунжер 7 перемещается вниз. Вместе с плунжером перемещается вниз подвижная поперечина 5, ккоторой крепится верхний боек 10. В процессе деформирования плунжер передает на заготовку усилиеР_пр, создаваемое давлением рабочей жидкости. Усилие гидравлического пресса без учета потерь определяется по формуле

где р_Р -- давление рабочей жидкости, равное 32 МПа и более; F_пл--* поперечное сечение плунжера. Нижний боек 11 крепится в нижней поперечине 2.Для подъема подвижной поперечины вверх после совершения рабочего хода служат возвратные цилиндры 1,закрепленные в нижней поперечине 2.Рабочая жидкость, поступая снизу в возвратные цилиндры 1, давит на плунжеры 4и выталкивает их из цилиндров вверх, поднимая подвижную поперечину 5.

При ковке крупных поковок используют тяжелые заготовки. Для перемещения их в процессе ковки применяются различные механизмы. Наиболее удобным современным механизмом является напольный рельсовый манипулятор (рис. 3.29).



С помощью манипулятора заготовку загружают в печь, извлекают из печи, подают к молоту или прессу, перемещают между бойками в процессе ковки и складируют готовые поковки. Манипулятор представляет собой самоходную тележку 2, перемещающуюся по рельсовому пути 1, на которой установлена поворотная платформа 3 с хоботом 5. На свободном конце хобота имеется клещевидное захватывающее устройство 6. Захватывающее устройство зажимает слиток или заготовку. Тележка 2 перемещает платформу с хоботом к прессу и от него. Платформа вместе с хоботом вращается вокруг вертикальной оси. Хобот с заготовкой перемещается вверх и вниз, а также может поднимать и опускать заготовку под некоторыми углами (различные положения оси хобота показаны пунктиром).Кантовка заготовки в процессе ковки осуществляется за счет поворота захватывающего устройства вокруг горизонтальной оси. Для поддержания хобота в устойчивом положении и для смягчения ударов во время работы служит механизм подвески 4.Рабочее место оператора находится на платформе 3.

3) Установить температурный интервал ковки, вид нагревательного устройства и изобразить схему печи

При разработке чертежа поковки следует иметь в виду, что поковка отличается от детали как своими размерами (на величину припуска и напуска), так и формой.

Определение припусков, предельных отклонений и напусков при ковке на молоте производится по ГОСТ 7829-70. Припуск назначается на все размеры детали. Напуски на поковку предусматривается в тех случаях, если нельзя отковать уступы, выемки, прошить отверстия. Уступы не отковываются, если их длина ()меньше трети ширины бойка(); отверстие не прошивается, если диаметр отверстия меньше 50 мм, или меньше ? толщины детали.

В нашем случае не будут отковываться только уступы.

Припуск - толщина слоя металла, оставляемого для последующей механической обработки.

Напуск - местное увеличение припуска, упрощающее форму поковки.

Заданная деталь имеет массу 235,12кг.

Согласно таблице 2.5 определяем размеры поковки:

Размеры	Размер детали, мм	Припуск, мм	Допуск, мм	Размер поковки, мм
D		15	±5	±5
d		21	±5	±5
H	150	14	±5	164±5

4) Определяем массу поковки. Для её определения берут в расчёт номинальные размеры поковки.

,

где - масса поковки, г;

- объём поковки, смі;

7,85- плотность стали, г /смі.

Объём поковки

= 16,4*()=19774,46смі

=19774,46*7,85=155229,511г.

5) Приведение эскизов переходов ковки и применяемого инструмента

Для получения исходной заготовки применяют следующие операции: осадка, протяжка, разгонка, прошивка, рубка, закручивание и др. С учётом вида и размеров поковки, необходимой величины укова, выбирается сочетание операций для получения изделия.

В нашем случае следует применить следующие операции: осадка и прошивка отверстия.

Осадка - кузнечная операция, посредством которой уменьшается высота заготовки с одновременным увеличением её поперечных размеров; требует полного нагрева заготовки.

Прошивка - кузнечная операция, характеризуемая образованием в заготовке (поковке) сквозного или глухого отверстия за счёт вытеснения металла под воздействием инструмента - прошивня; выполняют в горячем состоянии.

6) Перечислить все технологические отходы, определить объём, массу и длину заготовки, указать способ её получения

Вначале в зависимости от массы поковки установим вид необходимого материала. Для мелких и средних поковок из углеродистой стали исходным материалом служит прокат круглого сечения.

При определении объёма и массы заготовки следует исходить из закона постоянства объёма металла при обработке давлением и учитывать технологические отходы.

,

где - объём заготовки, смі;

- объём поковки, смі;

- объём отходов, смі

При получения из проката поковок типа втулок технологические отходы складываются из объёма металла, выталкиваемого прошивнем из отверстия при прошивке - выдры () и объёма металла, превратившегося в окалину при нагреве (). В сумме эти отходы составляют 10-12% от объёма поковки.

Тогда

или

=1,12*155229,511=173857 смі

При ковке из проката поперечное сечение заготовки () выбирают по максимальному диаметру поковки() с учётом укова( У ):

=220 мм;

; 379,9смІ

Минимальный уков У = 1,3. Уков даётся для раздробления выросших при нагреве зёрен.

смІ

Определим длину заготовки ( L) :

594,93см

Так как в нашем случае поковка изготавливается осадкой, то размеры заготовки определяют так, чтобы

1,25 ? ? 2,5

где D-диаметр заготовки; L-длина заготовки.

Исходя из таблицы 2.12 выбираем сортовую горячекатаную сталь круглую по ГОСТ 2590-88 150, чтобы выполнялось условие, оговоренное выше.

1,25 ? 3,73 ? 4,5. Условие выполняется.

Все отходы характеризуются коэффициентами, определяющими экономичность процесса:

Коэффициент выхода годного

(): %

г.

%

Коэффициент расхода металла

():

6. Изобразите схему и опишите сущность процесса ручной электродуговой сварки толстопокрытыми электродами. Укажите назначение покрытия. Разработайте процесс сварки панели из Ст. 3 (рис. 29, а, б, в). Шов прерывистый l/t = 100/200. Производство - мелкосерийное. Укажите тип соединения, форму разделки кромок под сварку и дайте эскиз сечения шва с указанием его размеров. Подберите марку и диаметр электрода, определите режим сварки. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла . Определите расход электродов с учетом потерь, расхода электроэнергии и время сварки изделия. Укажите методы контроля качества сварного шва.

Одним из самых распространенных методов сварочной технологии является электродуговая сварка.

Схема ручной электродуговой сварки.

В данном случае для того, чтобы соединить детали, их кромки расплавляют при помощи электрического дугового разряда. Для использования указанного метода сварки необходимо применять оборудования, вырабатывающие большой ток при небольшом напряжении, при этом одна деталь прикрепляется к зажиму, а к другому зажиму присоединяют электрод. Дуга образуется между электродами, в этом месте получается ионизированная среда.

Электрическая дуга имеет несколько областей:

· анодная;

· катодная;

· столб дуги.

Этому методу присуще то, что в центре газового столба температура достигает 6500-7500°С, это позволяет работать практически с любым металлом или сплавом. На самой детали и на электроде дуга будет иметь уже более низкую температуру - порядка 4000°С.

Сварку конструкционных низкоуглеродистых сталей производят электродами с фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45; УОНИ-13/55; УОНИ-13/85; ОЗС-2; ЦУ-1; ДСК-50, ЦЛ-18; НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению. Электроды с руднокислыми покрытиями (ОММ-5, ЦМ-7 и др.) применять при сварке ответственных конструкций из низколегированных сталей не рекомендуется.

Низколегированные конструкционные стали лучше типа 18Г2АФпс сваривать электродами типа Э42А, так как металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного металла и временное сопротивление его повышается до 50 кгс/мм2; при этом металл шва сохраняет высокую пластичность. Сварка электродами типа Э60А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода.

Для изготовления панели из заготовок СТ3 Производить сборку на прихватки с пооперационным контролем геометрических размеров, для сварки применять электроды типа Э50 с порошковым покрытием. Сварку корневого прохода следует производить электродами диаметром 3-3,2мм. Заполнение, диаметром 4мм. Сварку производить в шахматном порядке с шагом 100х100мм, для исключения температурного кручения металла, шов тавровый без разделки кромок сварку производить с предварительной просушкой и при работе в отрицательных температурах производить местный подогрев до 120°С. Сварной шов должен быть равномерно чешуйчатым, не иметь наплывов, трещин, скоплений пор, свищей катет шва принимать по наименьшей толщине металла 8. Контроль качества сварных соединений производить по РД 03-606-03.

7. Приведите схемы обработки поверхностей 1, 2, 3 детали, чертеж которой дан на рис. 6. Для каждой схемы укажите название станка, инструмента и зажимных приспособлений. Приведите эскизы инструмента для обработки поверхности 3 и приспособления для закрепления заготовки при обработке поверхности 1.

Обработка поверхности 1 производится на токарном станке с использованием резцов. Обработка поверхности 2 производится на фрезерном станке при помощи фрез.

Обработка поверхности 3 производится на сверлильном станке при помощи сверл.

Удержание заготовки производиться при помощи цапф, и тисков.

Сверлильный станок.

Список литературы

1. Богоявленский К.Н., Жолобов В.В., Лаидихов А.Д., Постников Н.Н. Обработка цветных металлов и сплавов давлением. - М.: Металлургия, 1973. - 471с.

2. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. Технология металлов. - М.: Металлургия, 1979. - 904с.

3. Коликов Н.П., Полухин П.И., Крупин А.В. и др. Технология и оборудование для обработки тугоплавких металлов.- М.: Металлургия, 1982. - 328с.

4. Линц В.П., Максимов Л.Ю. Кузнечно - прессовое оборудование и его наладка. - М.: Металлургия, 1988. - 286с.

Размещено на Allbest.ru

...