Технология конструкционных материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

Запорожский государственный технический университет

Кафедра технологии металлов и материаловедения

З/к № 7071696

Контрольная работа

По курсу: “Техника и технология отрасли”

Выполнил

ст. гр. № 747 ____________ Ерошенко О. Н.

Проверил ____________ Егоров А. А.

г. Запорожье,

1999

ПЛАН:

1. Опишите производство стали в дуговых электрических печах. Дайте
качественную характеристику продукции, которая производится, и основные
технико-экономические показатели.

2. Опишите формоизменяющие операции листовой штамповки, необходимый
инструмент и область применения.

3. Дайте определение литейным свойствам сплавов. Как они определяются и
какая их роль при изготовлении отливок?

4. Опишите назначение, схему резки, виды фрезерных станков, их
возможности и область применения. Какие инструменты используют на
фрезерных станках?

5. Опишите физические основы получения сварных соединений.

6. Литература.

Электросталь содержит минимальное количество серы и фосфора,
неметаллических включений, хорошо раскислена и по качеству превосходит
кислородно-конверторную и мартеновскую сталь. В дуговых печах выплавляют
наиболее качественные конструкционные, высоколегированные, нержавеющие,
жаропрочные и другие стали.

Принципиальная схема устройства дуговой сталеплавильной печи показана на
рисунке 1. Корпус печи имеет форму цилиндра со сферическим или плоским
днищем. Снаружи он заключен в прочный стальной кожух, внутри футерован
огнеупорными материалами: основными (хромомагнезит и др.) или кислыми
(динас и др.). Съемный свод имеет отверстие для электродов. В стенке
корпуса расположено рабочее окно для слива шлака, загрузки ферросплавов,
взятия проб, закрытое при плавке заслонкой. Готовую сталь выпускают
через выпускное отверстие со сливным желобом. Печь опирается. на секторы
и имеет привод для наклона в сторону рабочего окна или желоба. Нагрев и
расплавление металла осуществляются тремя электрическими дугами,
образующимися между каждым электродом и проплавляемой шихтой (ванной).

Рис. 1. Принципиальная схема дуговой электропечи:

1 – корпус печи; 2 – съемный свод; 3 – электроды; 4 –
электрододержатели; 5 – рабочее окно; 6 – заслонка окна; 7 – желоб для
выпуска плавки; 8 – слой шлака; 9 – металл; 10 – сектор для наклона печи

Трехфазный ток подводится к электродам от понижающего трансформатора при
помощи гибких кабелей и медных шин. Рабочее напряжение составляет в
малых печах 100—200 В, в больших 400—600 В; сила тока до десятков тысяч
ампер. Угольные или графитизированные электроды в процессе плавки
постепенно сгорают; длина дуги регулируется автоматически. Обгоревшие
электроды наращивают, свинчивая с новыми электродами. Быстрое опускание
и подъем электродов осуществляют подъемными механизмами. Печи емкостью
более 25 т имеют устройство, индуктирующее в металле токи для его
перемешивания с целью выравнивания состава, температуры.

Электросталь выплавляют главным образом в основных печах. Большая часть
стали выплавляется методом полного окисления (из “свежей” шихты); вторая
разновидность — плавка без окисления — по существу сводится к переплаву
отходов.

Плавка методом окисления имеет много общего с основным мартеновским
скрап-процессом. Основную массу шихты (до 90% и более) составляет
стальной скрап. Передельный чугун (до 10%) добавляют в таком количестве,
чтобы после расплавления углерода было больше на 0,4—0,6%, чем в готовой
стали, что необходимо для обеспечения нормального кипения. В качестве
флюса применяют известь. При плавке используют также железную руду,
ферросплавы и другие материалы. Все используемые материалы должны быть
чистыми по сере и фосфору, так как удаление этих примесей увеличивает
время плавки и расход электроэнергии.

В старые печи небольшой емкости шихту загружают через рабочее окно при
помощи завалочных машин и других устройств. В современные более крупные
печи (со съемным сводом) шихта загружается сверху из бадьи с откидным
дном. Для этого свод поднимают и отводят в сторону; в некоторых печах
выдвигают корпус печи.

После загрузки печи электроды опускают к поверхности шихты, подкладывают
под них куски кокса (для более легкого зажигания дуг) и включают ток.
При постепенном опускании электроды проплавляют в шихте “колодцы”, а на
подине печи накапливаются жидкие металл и шлак. На некотором расстоянии
от поверхности жидкой ванны электроды останавливают и затем по мере
повышения уровня металла, начинают поднимать; постоянство длины
электрических дуг поддерживается автоматически. Нерасплавившиеся
шихтовые материалы перемещают ближе к электродам. Для ускорения
плавления и экономии электроэнергии иногда применяют газокислородные
горелки, вводимые через свод или стенку печи.

При плавлении кремний, марганец и другие элементы окисляются, и
образуется шлак (как и при мартеновском процессе). В дальнейшем
различают два периода плавки: окислительный и восстановительный.

Окислительный период характеризуется наличием окислительного шлака,
содержащего до 15—20% FеО и до 50% СаО. Одна из основных задач периода —
возможно более полное удаление фосфора путем перевода его в шлак в виде
Р2О5 (СаО)4. Дефосфорацию начинают сразу же после расплавления шихты,
сливая первичный шлак путем наклона печи в сторону рабочего окна. Затем
наводят новый известковый шлак и периодическими добавками руды и извести
при непрерывном сливе шлака обеспечивают очень хорошее удаление фосфора
(до 0,01—0,015%).

Второй важнейший процесс окислительного периода — окисление углерода,
вызывающее кипение ванны. Его скорость при достаточно прогретом металле
регулируется добавками железной руды. Очень часто для интенсификации
окислительного периода применяют продувку кислородом.

Применение кислорода позволяет значительно интенсифицировать процессы
плавления, ускорить окисление углерода и других примесей, сократить
продолжительность окислительного периода. При этом улучшается и качество
стали, так как при окислении железной рудой в металл вносятся
загрязнения, вредные примеси и газы. При использовании кислорода общая
продолжительность плавки сокращается на 30—40%, расход электроэнергии —
на 10—15%.

Как и в мартеновском процессе, кипение обеспечивает очистку металла от
взвешенных неметаллических включений, удаление из него растворенных
газов, выравнивание состава и температуры. При этом наиболее важное
значение имеет чистое кипение после прекращения добавок руды. На кипение
постепенно расходуется углерод. По достижении заданного содержания
углерода окислительный период заканчивают, окислительный шлак полностью
удаляют и переходят к восстановительному периоду.

Задачами восстановительного периода являются: раскисление металла,
удаление серы, доведение состава металла до заданного.

Раскисление электростали в отличие от мартеновской и конверторной стали
производят комбинированным — глубинным (осаждающим) и диффузионным
способами. Для глубинного раскисления в печь загружают некоторое
количество ферромарганца, ферросилиция, алюминия или других
раскислителей и шлакообразующие: известь, плавиковый шпат, шамотный бой.
Затем металл раскисляют диффузионным способом.

Его сущность состоит в том, что раскисляют непосредственно не металл, а
шлак, восстанавливая в нем закись железа FеО. В соответствии с законом
распределения уменьшение содержания FеО в шлаке вызывает ее интенсивный
диффузионный переход из металла в шлак, чем и обеспечивается раскисление
металла.

Этот метод обеспечивает практически полное раскисление стали. Реакции
протекают в шлаке и на границе шлак — металл. При этом металл не
загрязняется неметаллическими включениями. На шлак порциями загружают
раскислительную смесь, состоящую из молотого кокса, ферросилиция,
извести и др. Раскисление шлака идет по реакциям (FеО)+С=Fе+СО. Этот
способ, называют раскислением под белым шлаком. Продолжительность
раскисления 0,5—1 ч. За это время за счет углерода шлака может
происходить незначительное науглероживание металла на 0,03—0,04% С.

Высокоуглеродистые стали иногда раскисляют над карбидным шлаком. Для
этого в смеси увеличивают количество кокса, а печь тщательно
герметизируют. В зонах действия электрических дуг происходит реакция
(СаО)+3С=(СаС2)+СО. Карбид кальция СаС2 очень активный раскислитель,
восстанавливающий FeO по реакции 3(FeO)+(CaC2)= 3Fe+(CaO)+2CO. Карбидный
шлак науглероживает сталь (до 0,1% С/ч) и неприменим для раскисления
низкоуглеродистых сталей.

Удаление серы в виде СаS обеспечивается значительно лучше, чем в
мартеновских печах – до 0,01% S в готовой стали; это объясняется высокой
основностью шлака, его хорошей раскисленностью, нагревом метала и шлака
до высокой температуры. Кроме ошлакования известью, при наличии карбида
кальция сера удаляется по реакции 3(FеS)+(СаС2)+2(CaO)=3(CaS)+3Fe+2CO.

Легирование проводят аналогично легированию мартеновской стали. Никель,
вольфрам и другие элементы, не окисляющиеся при плавке, вводят с шихтой
или в процессе ее плавления; легкоокисляющийся хром и ванадий (в виде
феррохрома и феррованадия) – после раскисления; титан (ферротитан) –
перед самым выпуском плавки. Готовую сталь выпускают в сталеразливочный
ковш.

Основная плавка без окисления примесей также находит довольно широкое
применение. При производстве и последующей обработке высококачественных
легированных сталей отходы производства обычно составляют 30—50%
(бракованные слитки, обрезь при прокатке, стружка и т. п.). Плавку без
окисления по существу проводят методом переплава отходов соответствующих
или близких по составу сталей. Окислительный период отсутствует; иногда
производят непродолжительную продувку кислородом для удаления излишков
углерода, а также N2, H2 (при кипении).

При составлении шихты и после расплавления металл доводят присадкой
ферросплавов до нужного состава. Во время плавки удаляются фосфор и
сера, в конце плавки сталь раскисляют.

Этот способ дает возможность наиболее рационально использовать отходы
легированных сталей, что значительно уменьшает расход ферросплавов.

Кислый процесс в электродуговых печах имеет те же особенности, что и
кислый мартеновский процесс. Для выплавки используют чистые по сере и
фосфору шихтовые материалы, нередко применяя метод переплава отходов
собственного производства. В качестве флюса используют шлак предыдущих
плавок, песок и другие материалы. Окислительный период сокращают
присадками небольших порций чистой по сере и фосфору железной руды или
продувкой кислородом. При этом выгорает лишь 0,1—0,3% С. Особенностью
кислого процесса является возможность “самораскисления” стали кремнием.

Окончательное раскисление обеспечивается присадками на шлак
порошкообразного ферросилиция, кокса или древесного угля и других
материалов.

Кислая футеровка обладает значительно большей стойкостью и дешевле
основной. Кислые печи применяют главным образом в литейных цехах. Нагрев
металла в электропечи до высокой температуры повышает его
жидкотекучесть, что имеет важное значение в литейном производстве.

Выплавка в дуговых электрических печах — главный способ производства
высококачественных конструкционных, нержавеющих и других сталей и
сплавов. Более высокое по сравнению с мартеновской и конверторной
качество электростали объясняется ее более высокой чистотой по сере и
фосфору и неметаллическим включениям, хорошей раскисляемостью.

Вместе с этим электросталь стоит дороже, чем мартеновская и конверторная
сталь. Продолжительность плавки в крупной 100-т печи составляет 6—7 ч,
расход электроэнергии на 1 т стали около 600 кВт*ч, электродов до 10 кг.
Применение кислорода повышает производительность на 15—25% и снижает
расход электроэнергии на 10—15%.

2. Опишите формоизменяющие операции листовой штамповки, необходимый
инструмент и область применения.

Листовая штамповка — метод изготовления плоских и объемных тонкостенных
изделий из листового материала, ленты или полосы с помощью штампов на
прессах или без применения прессов (беспрессовая штамповка). Листовая
штамповка может проводиться в холодном состоянии и с нагревом (горячая
листовая штамповка). Наиболее распространена холодная листовая штамповка
из полос толщиной 0,1—5 мм. Горячая листовая штамповка производится, как
правило, из полос толщиной >5 мм.

Основные преимущества листовой штамповки: возможность изготовления
прочных, жестких, тонкостенных деталей простой и сложной формы; высокая
производительность, экономный расход металла и простота процесса;
относительная простота механизации и автоматизации процесса обработки.

Листовой штамповкой изготовляют детали приборов, велосипедов,
мотоциклов, металлическую посуду, рамы и кузовы автомобилей, детали
самолетов, вагонов, судов и т. д. Листовая штамповка широко
распространена и применение ее непрерывно расширяется.

На рисунке 2 показаны некоторые детали, полученные: а – вырубкой, б —
отбортовкой, в – гибкой, г – вытяжкой и формовкой. Все операции листовой
штамповки можно

Рис. 2 Листовые штамповочные детали

Рис. 3. Разделительные операции листовой штамповки:

а — резка; б — вырубка, в — пробивка, 1 — верхний нож; 2 — нижний нож; 3
– разрезаемый лист; 4 — упор; 5 — пуансон; 6 — матрица; 7 – изделие или
полуфабрикат

классифицировать на разделительные (отделение одной части заготовок от
другой) и формоизменяющие (получение изделий сложной формы перемещением
элементарных объемов материала исходной заготовки без ее разрушения).
Применяют также сборочные операции (соединение отдельных деталей в общий
узел под давлением штампа).

К основным разделительным операциям относятся: резка — последовательное
отделение части металла по прямой или кривой линии; вырубка —
единовременное отделение материала от заготовки по замкнутому контуру,
причем отделяемая часть является изделием; пробивка — получение
отверстий отделением материала по замкнутому контуру внутри детали (рис.
3).

К основным формоизменяющим операциям относятся правка, гибка, вытяжка,
протяжка, отбортовка и формовка (рис. 4).

Правка применяется для устранения неровностей и искривлений плоских
деталей после вырубки, пробивки, а также для исправления отдельных
элементов формы деталей после гибки или других формоизменяющих операций.
Так, например, плоские детали правят в штампах с гладкими плитами (рис.
4, а).

Гибка бывает одноугловая (V-образная) и двухугловая — U-образная (рис.
4, б, в), а также многоугловая.

Вытяжка — операция, превращающая плоскую заготовку в полую деталь или
полуфабрикат (рис. 4, г).

Рис. 4. Формозаменяющие операции листовой штамповки

1 – пуансоны; 2 – матрицы; 3 – изделия или полуфабрикаты

Протяжка — вытяжка с утонением. Эта операция применяется для
изготовления полых тонкостенных деталей (рис. 4, д).

Отбортовка и разбортовка — операции, соответственно, для образования
борта по наружному контуру заготовки или по контуру ранее выполненного
отверстия (рис. 4, е).

Формовка — изменение формы заготовки или полуфабриката посредством
местных деформаций, например, увеличение диаметра средней части полой
детали (рис. 4, ж). Раздачу средней части вытянутого стакана
осуществляют с помощью резинового вкладыша или жидкости в разъемной
матрице.

В технологии листовой штамповки обычно предусмотрены: подготовка
материала, резка заготовок, деформирование металла, термическая
обработка, отделочные операции и нанесение защитных или декоративных
покрытий. Иногда в технологию включают сварочные или сборочные операции.

На основе выбранных операций выбирают необходимое оборудование и
применительно к нему разрабатывают конструкции штампов. Выбирая
оборудование, в первую очередь, учитывают возможность осуществления на
нем необходимых операций, его производительность, возможность
механизации или автоматизации процесса обработки, основные параметры его
технической характеристики и т. д.

Основные литейные свойства: жидкотекучесть, усадка, склонность к
ликвации и поглощению газов.

Жидкотекучесть — способность расплава свободно течь в литейной форме,
заполняя ее и точно воспроизводя все контуры. Жидкотекучесть зависит от
химического состава, температуры при заливке, а также наличия примесей и
других факторов. Более высокую жидкотекучесть имеют сплавы,
затвердевающие с образованием эвтектики.

Усадка — свойство металлов и сплавов уменьшать свой объем при
затвердевании и охлаждении; при этом происходит и соответствующее
уменьшение линейных размеров отливки.

;

где Vф и Vотл; lф и lотл – объем и размеры соответственно формы и
отливки.

В результате объемной усадки в теле отливки могут образоваться
усадочные раковины и пористость. Для предупреждения этого необходимо
предусмотреть рациональную литниковую систему и прибыли. В связи с
линейной усадкой необходим точный учет уменьшения размеров отливки. При
наличии препятствий для усадки, а также в результате неодновременной и
неравномерной усадки массивных и тонких сечений в отливках возникают
напряжения, возможно коробление и образование трещин.

Величина усадки зависит от химического состава сплава, температуры его
заливки и других факторов. Небольшую линейную осадку имеет серый чугун
(0,8—1,2%), некоторые литейные алюминиевые сплавы (0,9—1,3%). У стали
линейная усадка достигает 1,8-2,2%. Объемная усадка, примерно в три раза
больше линейной.

Ликвация — химическая неоднородность затвердевшего сплава. Кроме
химического состава сплава, на процесс развития ликвации влияние
оказывают конфигурация отливки, скорость охлаждения и другие
технологические факторы.

Склонность к поглощению газов. В расплавленном сплаве всегда находятся в
растворенном состоянии газы – водород, азот и др. При затвердевании и
последующем охлаждении растворимость газов уменьшается и в результате их
выделения в теле отливки могут образоваться газовые раковины и поры.

Растворимость газов зависит от химического состава сплава, его
температуры и других факторов. Для уменьшения газонасыщенности сплавов
применяют плавку в вакууме или в среде инертных газов, а также дегазацию
вакуумированием в специальных камерах и т. д.

Фрезерование — высокопроизводительный процесс обработки плоскостей,
фасонных и винтовых поверхностей многолезвийными инструментами —
фрезами.

ДВИЖЕНИЕ РЕЗАНИЯ И РЕЖИМ ОБРАБОТКИ

При фрезеровании инструмент совершает главное вращательное движение
резания (рис. 5, а). Поступательное движение подачи имеет заготовка,
закрепленная на столе станка. Относительное движение режущих элементов
происходит по циклоиде, а поперечное сечение срезаемого слоя изменяется
за время цикла работы зуба фрезы. Процесс резания для каждого зуба фрезы
прерывистый, что приводит к циклическим сменам контактных и термических
напряжений.

, где D — наружный диаметр фрезы, мм; п — число ее оборотов в мин.
Подача S — величина перемещения заготовки относительно вращающейся
фрезы. Различают: Sz – подачу на зуб –

Рис. 5. Схема работы, цилиндрической фрезы и элементы резания.

перемещение изделия за время поворота фрезы на угол между двумя
соседними зубьями; Sо=SzZ — подачу на оборот или перемещение изделия за
один оборот фрезы, где Z — число зубьев фрезы; Sмин=SzZn — минутную
подачу или перемещение изделия за одну минуту; t — глубину резания —
расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное
в направлении, перпендикулярном оси вращения фрезы. Ширину фрезерования
В измеряют в направлении, параллельном оси вращения фрезы.

Полным или наибольшим углом контакта ? (см. рис. 5, б) называют
центральный угол между радиусами, проведенными в точки входа и выхода
зуба фрезы из контакта с заготовкой. Толщина срезаемого слоя для одного
зуба фрезы является переменной величиной и измеряется на продолжении
радиуса как расстояние между двумя последовательными положениями зуба
фрезы.

При работе цилиндрической фрезой в зависимости от направлений вращения
фрезы и подачи заготовки различают встречное фрезерование, когда
движение подачи направлено навстречу вращательному движению фрезы (рис.
5, в), и попутное (рис. 5, г), при котором направление вращения фрезы
совпадает с направлением подачи. При встречном фрезеровании нагрузка на
зуб возрастает постепенно; его применяют при черновой обработке
заготовок с литейной коркой, окалиной. Недостатком этого способа
является проскальзывание зуба фрезы на участке врезания, что ухудшает
чистоту обработанной поверхности и ускоряет износ зубьев. Кроме того,
фреза стремится оторвать заготовку от стола, поэтому требуется более
жесткое крепление ее к столу.

Попутное фрезерование, как правило, используется при чистовом
фрезеровании, так как в этом случае лучше условия врезания, изделие
прижимается к столу, но требуются специальные устройства для выборки
зазоров в механизме подачи стола.

Рис. 6. Фрезы и схемы обработки поверхностей заготовок на фрезерных
станках

РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Фрезы классифицируют по их технологическому назначению, положению оси
относительно обрабатываемой поверхности заготовки, способу закрепления
на станке, расположению зубьев относительно оси вращения фрезы, форме
режущего лезвия.

Наиболее распространенные типы фрез и схемы обработки поверхностей
заготовок на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках показаны на
рис. 6: цилиндрические (а); торцовые (б) для обработки плоскостей;
дисковые (в-д); отрезные, прорезные для обработки уступов, пазов,
разрезания; концевые фрезы (е, ж) для обработки уступов, плоскостей,
пазов; угловые фрезы (з) для обработки канавок углового профиля;
фасонные фрезы (и, к) для обработки фасонных поверхностей.

Элементы фрезы и геометрия ее режущих лезвий показаны на примере
насадной прямозубой цилиндрической фрезы (рис. 7, а).

Фрезы изготавливают с остроконечными (рис. 7, б) и затылованными (рис.
7, в) зубьями. У последних спинка зуба — задняя поверхность —
описывается по сложной кривой. Это делают для того, чтобы сохранить
фасонный профиль режущих лезвий при последующих переточках фрезы.
Переточку затылованных фрез проводят по передней поверхности. Однако в
связи с тем, что износ зубьев фрез преобладает по задней поверхности,
при переточках снимают значительный слой материала инструмента, что
делает эти фрезы менее долговечными.

Рис. 7. Элементы и геометрия режущей части зуба цилиндрических фрез:

1 — отверстие со шпоночным пазом для закрепления фрезы на оправке; 2—
зуб фрезы; 3—канавка; 4 — передняя поверхность;

5 — задняя поверхность; 6 — режущее лезвие; 7—шпоночный паз

ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

Фрезерные, станки разделяют на станки общего назначения и специальные. К
фрезерным станкам общего назначения относят наиболее распространенные
консольные, которые в свою очередь делят на горизонтально- и
вертикально-фрезерные в зависимости от положения оси вращения шпинделя.
Горизонтально-фрезерный станок называют универсальным, если продольный
стол можно повернуть относительно вертикальной оси; его называют
широкоуниверсальным, если он имеет дополнительную фрезерную головку,
шпиндель которой можно установить под углом относительно вертикальной
оси.

Универсальный горизонтально-фрезерный станок 6М82. Предназначен для
фрезерования относительно небольших заготовок цилиндрическими,
дисковыми, угловыми и

Рис. 8 (слева). Горизонтально-фрезерный станок модели 6М82

Рис. 9 (справа). Общий вид вертикально-фрезерного станка

и фасонными фрезами в единичном и серийном производстве. Наличие
поворотного стола позволяет фрезеровать винтовые канавки и поверхности с
помощью делительной головки.

Общий вид станка показан на рис. 8. На фундаментной плите 1 закреплена
станина 2. Внутри станины расположен электродвигатель 3, который через
коробку скоростей 4 передает главное вращательное движение шпинделю
станка.

На вертикальных направляющих станины установлена консоль 10, которая
может перемещаться в вертикальной плоскости и жестко закрепляться на
направляющих.

На горизонтальных направляющих консоли установлены поперечные салазки
11, поворотная плита 9, а в направляющих поворотной плиты продольный
стол 8. Привод подачи размещен в консоли и состоит из электродвигателя
12 и коробки подач 13.

Для поддержания свободного (правого) конца оправок служит подшипник
подвески 5, которая установлена в направляющих хобота 6, закрепленного
на верхней части станины.

Хобот поддерживается двумя кронштейнами 7, нижние концы которых связаны
с консолью.

На рис. 9 показан общий вид вертикально-фрезерного станка.

К станкам общего назначения относят также бесконсольно-вертикальные
фрезерные станки (рис. 10, а). Стол станка имеет два взаимно
перпендикулярных направления движения, которые могут совершаться как с
рабочей подачей, так и в

Рис. 10. Виды фрезерных станков:

а — бесконсольного вертикально-фрезерного;

б — продольно-фрезерного; в – карусельно-

фрезерного; г — барабанно-фрезерного

режиме установочных быстрых ходов. Вертикальное перемещение совершает
шпиндельная бабка и может поворачиваться в вертикальной плоскости для
обработки наклонных плоскостей с поперечной подачей. Кроме того,
шпиндель совершает осевое перемещение.

Эти станки более жесткие и производительные, чем консольные, однако они
менее удобны в обслуживании.

На рис. 10, б показан продольно-фрезерный станок общего назначения. Стол
монтируется на станине и имеет только продольное перемещение. Поперечное
и вертикальное перемещения совершают шпиндельные бабки, расположенные на
траверсе и на вертикальных стойках.

Эти станки предназначены для обработки плоскостей крупных заготовок.
Наиболее распространенным видом обработки является работа с продольной
подачей стола при неподвижных шпиндельных бабках. При этом можно
обрабатывать заготовку одновременно с трех сторон. Шпиндели станка имеют
индивидуальные приводы.

Предусматривается также и обработка неподвижной детали с подачей
шпиндельных бабок по вертикальным направляющим стоек и горизонтальным
направляющим траверсы.

Траверса имеет установочное перемещение в вертикальной плоскости. Во
время работы она неподвижна.

На рис. 10, в, г показаны схемы карусельно-фрезерного и
барабанно-фрезерного специальных станков. На этих станках торцовыми
фрезами обрабатывают плоские поверхности заготовок в массовом и
крупносерийном производстве.

Заготовки в специальных приспособлениях крепят на столе или барабане,
которые медленно вращаются, совершая круговое движение подачи. Обычно в
этих случаях совмещаются черновая и чистовая обработки. Высокая
производительность станков обеспечивается их непрерывным действием, так
как установка и снятие детали осуществляются без остановки станка.

ВИДЫ ФРЕЗЕРНЫХ РАБОТ

Горизонтальные плоские поверхности фрезеруют на горизонтально- и
вертикально-фрезерных станках цилиндрическими и торцовыми фрезами.

Рис. 11. Схемы фрезерования плоских поверхностей

При обработке широких заготовок более производительно работают торцовые
фрезы. При больших диаметрах эти фрезы изготавливают сборными — со
вставными зубьями, чаще всего твердосплавными.

Вертикальные поверхности фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках
дисковыми дву- и трехсторонними фрезами (рис. 11, а), на
продольно-фрезерных станках —торцовыми фрезами (рис. 11, б), а также
концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках (рис. 11, в).

Наклонные поверхности фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках
угловыми фрезами (рис. 11, г) либо торцовыми фрезами на
вертикально-фрезерных и продольно-фрезерных станках с повернутым
шпинделем (рис.11, д).

Уступы, пазы и канавки фрезеруют на вертикально-фрезерных станках
концевыми фрезами или на горизонтально-фрезерных станках дисковыми дву-
и трехсторонними фрезами. Фасонные поверхности фрезеруют на
горизонтально-фрезерных станках специальными фасонными фрезами или
наборами стандартных фрез (рис. 11, е).

Отрезные работы и прорезание шлицев (канавок) в головках винтов и в
гайках проводят тонкими дисковыми фрезами.

ФРЕЗЕРОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГОЛОВОК

Делительные головки применяют для периодического поворота обрабатываемой
заготовки на любые равные и неравные части окружности, что позволяет
фрезеровать зубчатые колеса с прямыми зубьями, шестигранники, шлицевые
валики и т. п.

Рис. 12. Обработка заготовок с помощью делительной головки

Их используют также для передачи непрерывного вращательного движения
заготовке, согласованного с подачей стола так, что на наружных
поверхностях заготовок образуются винтовые канавки или винтовые
поверхности.

Если шпиндель делительной головки повернуть относительно стола в
вертикальной плоскости, то можно обрабатывать конические зубчатые
колеса, цилиндрические зубчатые колеса больших диаметров, конические
развертки.

На рис. 12, а показана схема обработки зубчатого колеса с использованием
делительной головки. Заготовка 1 закреплена на оправке в центрах
шпинделя делительной головки 2 и задней бабки 3. Прорезание впадины
колеса проводят дисковой модульной фрезой, которая совершает главное
вращательное движение резания, а стол совершает движение подачи. После
обработки очередной впадины между зубьями стол возвращают в исходное
положение, а заготовку с помощью делительной головки поворачивают на
угол, соответствующий шагу зубьев зубчатого колеса.

Поворот заготовки, соединенной с помощью поводкового патрона со
шпинделем 4, совершают рукояткой 5, положение которой фиксируется в
одном из концентрически расположенных отверстий лимба (диска) 6, в
которое вводится пружинный фиксатор. В комплекте к головке есть
несколько таких дисков с различным количеством отверстий.

На рис. 12, б показана схема фрезерования винтовой канавки с помощью
делительной головки.

Заготовка 1, установленная в центрах делительной головки 2 и задней
бабки 3, вместе со столом 4 поворачивается на угол ?, равный углу
наклона винтовой канавки. Заготовке сообщается непрерывное вращательное
движение от шпинделя делительной головки, соединенного с винтом
продольной подачи стола сменными колесами. Общее передаточное отношение
сменных зубчатых колес определяют из условия, чтобы за время одного
полного оборота заготовки относительно ее оси стол станка, на котором
закреплена заготовка, переместился на величину шага фрезеруемой винтовой
канавки.

5. Опишите физические основы получения сварных соединений.

Сваркой называют технологический процесс образования неразъемных
соединений за счет образования атомно-молекулярных связей между
элементарными частицами сопрягаемых деталей. Наибольшее промышленное
значение имеет сварка металлов и их сплавов в однородных и разнородных
сочетаниях, но возможна и сварка неметаллических материалов, таких как
стекла, пластмассы, керамики и т. п., между собой и с металлами.

Применение сварки обеспечивает в ряде случаев возможность получения
сварных конструкций с заданными расчетными размерами, не требующих
последующей механической обработки.

Образование неразъемного соединения при сварке происходит за счет
возникновения атомно-молекулярных связей между контактирующими
поверхностями. Для того чтобы эти связи возникли, необходимо свариваемые
поверхности сблизить на расстояние, соизмеримое с атомным радиусом. В
реальных условиях сближению поверхностей препятствуют микронеровности,
окисные и органические пленки, адсорбированные газы.

Для получения качественного соединения необходимо устранить причины,
препятствующие сближению контактирующих поверхностей, и сообщить атомам
твердого тела некоторую энергию, необходимую для повышения энергии
поверхностных атомов, которая называется энергией активации. Эта энергия
может сообщаться в виде теплоты (термическая активация) и в виде
упругопластической деформации (механическая активация).

В зависимости от метода активации образование связей между атомами
соединяемых поверхностей происходит в твердой или жидкой фазах. В
соответствии с этим все способы сварки можно разделить на две основные
группы: 1) сварка пластическим деформированием (давлением); 2) сварка
плавлением.

При сварке давлением сближение атомов и активация поверхности
соединяемых материалов достигаются в результате совместной
упруго-пластической деформации. В процессе пластической деформации в
поверхностных контактирующих слоях выравниваются микронеровности,
разрушается адсорбированный слой и увеличивается число активных центров
взаимодействия. В результате атомы активизированных поверхностей
вступают во взаимодействие и между ними образуется металлическая связь.

Методы сварки давлением разделяются на две подгруппы — термомеханические
и механические.

Сварку давлением можно проводить без предварительного нагрева места
соединения, когда вводится только механическая энергия или с
предварительным нагревом (контактная, диффузионная, газопрессовая),
когда наряду с механической вводится тепловая энергия от внешних или
внутренних источников теплоты. Предварительный нагрев до пластического
состояния или до оплавления применяют для металлов и сплавов, обладающих
повышенным сопротивлением пластическим деформациям в холодном состоянии,
что затрудняет их совместное деформирование, так как требует больших
давлений на единицу поверхности. Нагрев металла при сварке давлением
осуществляется либо за счет дополнительных энергетических затрат
(пропускание тока, сжигание газов, индуктирование в деталях токов
высокой частоты), либо за счет частичного преобразования сообщаемой
энергий в тепловую.

При сварке плавлением детали соединяют за счет местного расплавления
металла свариваемых элементов без приложения давления. Расплавляется
либо только основной металл (изделия) по кромкам, либо основной и
дополнительный металл — электродный или присадочный.

Расплавленный металл образует общую сварочную ванну, при этом
достигается разрушение окисных пленок, покрывающих поверхность
соединяемых элементов, и сближение атомов до расстояния, при котором
возникают металлические связи. После кристаллизации металла образуется
сварной шов, имеющий литую структуру. Для расплавления основного и
присадочного (электродного) металлов применяют источники теплоты с
температурой не ниже 3000°С. В зависимости от характера источника
теплоты различают электрическую и химическую сварку плавлением.

При электрической сварке правлением источником теплоты служит
электрический ток. Электрическую сварку плавлением подразделяют на
дуговую, при которой нагрев и плавление осуществляют за счет энергии,
выделяемой дуговым разрядом; электрошлаковую, при которой нагрев и
плавление металла осуществляется за счет термической энергии, выделяемой
током, проходящим через расплавленный флюс (шлаковую ванну);
электроннолучевую, при которой энергия, расходуемая на нагрев и
плавление металла в месте соединения, получается за счет интенсивной
бомбардировки быстродвижущимися в вакууме электронами; плазменную, при
которой источником теплоты является струя ионизированного газа. Особое
место занимает сварка лучом оптического квантового генератора (лазера),
при которой нагрев и плавление металла осуществляются мощным световым
лучом. При химической сварке плавлением в качестве источника теплоты
используют экзотермическую реакцию горения газов (газовую сварку) иди
порошкообразной горючей смеси (термитная сварка).

6. Литература.

И. П. Волчок. Современные технологии производств. 1-4 часть.- Запорожье.
1996

Технология конструкционных материалов: Учебник/ Г. А. Прейс и др. – К.:
Выща шк., 1991. – 391 с.

Технология конструкционных материалов: Пидручнык/ за ред. М. А.
Сологуба. – К.: Вища шк., 1993.-300 с.

Технология металлов. Кнорозов Б. В., Усова Л. Ф., Третьяков А. В.,
Арутюнова И. А., Шабашов С. П., Ефремов В. К., М., “Металлургия”, 1979.
904 с.

PAGE 1

PAGE 14

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter