Механический завод

Технология, производства отливок  по выполняемым моделям включает следующие этапы: изготовление пресс-форм для моделей; получение восковых моделей запрессовкой модельного состава в пресс-формы; сборка блока моделей на общий питатель (в случае мелких отливок); нанесение огнеупорного покрытия на поверхность единичной модели или блока; вытапливание моделей из огнеупорных (керамических) оболочек-форм; прокаливание форм; заливка металла в горячие формы.

Литьем по выплавляемым моделям  получают разнообразные сложные  отливки для автотракторостроения, приборостроения, для изготовления деталей самолетов, лопаток турбин, режущих и измерительных инструментов.

2.7 Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые  формы применяется для получения отливок массой до 100 кг из чугуна, стали и цветных металлов. Тонкостенные (толщина стенки 6...10 мм) формы изготовляют из песчано-смоляной смеси: мелкозернистого кварцевого песка и термореактивной синтетической смолы (3...7 %). Песчано-смоляную смесь готовят перемешиванием песка и измельченной порошкообразной смолы с добавкой растворителя (холодный способ) или при температуре 100...120 °С (горячий способ), в результате чего смола обволакивает (плакирует) зерна песка. Затем смесь дополнительно дробится до получения отдельных зерен, плакированных смолой, и загружается в бункер. Формовка производится по металлическим моделям.

Отливки, изготовленные в  оболочковых формах, отличаются большой  точностью и чистотой поверхности, что позволяет на 20...40 % снизить массу отливок и на 40...60 % трудоемкость их механической обработки. По сравнению с литьем в песчано-глинистые формы трудоемкость изготовления отливок снижается в несколько раз. Этим способом получают ответственные детали машин— коленчатые и кулачковые валы, шатуны, ребристые цилиндры и т. п.

 

3 Обработка металлов давлением

Способность металлов принимать  значительную пластическую  деформацию  в горячем и  холодном  состоянии  широко  используется  в  технике.  При  этом изменение формы тела осуществляется преимущественно с  помощью  давящего  на металл инструмента.  Поэтому  полученное  изделие  таким  способом  называют обработкой металлов давлением или пластической обработкой.  Обработка металлов давлением представляет собой важный  технологический процесс металлургического производства. При этом  обеспечивается  не  только придание слитку или заготовке необходимой формы и размеров, но  совместно  с другими  видами  обработки  существенно  улучшаются  механические  и  другие свойства металлов.

Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка  представляют  собой различные виды обработки  металлов давлением в пластическом состоянии.  Высокая  производительность  процессов  обработки  металлов  давлением, сравнительно низкая их энергоемкость, а также незначительные потери  металла при производстве изделий выгодно  отличают  их  по  сравнению,  например,  с обработкой  металла  резанием,  когда  требуемую  форму   изделия   получают удалением значительной части заготовки в стружку. Существенным  достоинством пластической обработки является значительное  улучшение  свойств  металла  в процессе деформирования.

3.1 Термомеханическая обработка металла

Известно,  что  пластическое  деформирование  и  термическая  обработка меняют  свойства  металлов.  Объединение  этих  операций,  максимальное   их сближение  и   создание   единого   процесса   термомеханической   обработки обеспечивают заметное повышение механических  характеристик,  что  позволяет экономить до 15...40% металла и более или увеличить долговечность изделий. Длительное время пластическую обработку рассматривали  в  основном  как операцию формирования, хотя известно, что  10...20%  энергии,  затрачиваемой на   деформацию,   идет   на   увеличение   внутренней   энергии    дефектов кристаллической решетки. Перед окончательной термической обработкой от  этой накопленной  энергии  освобождались   и   только   после   этого   выполняли термические операции,  приводившие  металл  к  метастабильному  состоянию  с высокой  прочностью  и  вязкостью. Между   тем   совмещение   пластической деформации  и  фазовых  (структурных)  превращений  или   их   сочетание   в определенной последовательности  вызывает  повышение  плотности  дислокации, изменяет наличие вакансий и дефектов упаковки и может быть использовано  для создания оптимальной структуры металла и формирования  важнейших  свойств  — прочности и вязкости.

 

3.2 Прокатка металлов

Прокатка металлов является таким видом пластической  обработки,  когда исходная заготовка обжимается вращающимися валками прокатного стана в целях уменьшения поперечного сечения заготовки и придания  ей  заданной  формы. Существует три основных способа прокатки:  продольная,   поперечная,    поперечно-винтовая (или косая).

При продольной прокатке деформирование заготовки  осуществляется  между  вращающимися  в  разные   стороны   валками.   Оси   прокатных   валков    и обрабатываемой  заготовки   параллельны  (или  пересекаются  под   небольшим углом). Оба валка  вращаются  в  одном  направлении,  а  заготовка  круглого сечения — в противоположном. В процессе поперечной  прокатки  обрабатываемая заготовка удерживается  в  валках  с  помощью  специального  приспособления.

Обжатие  заготовки  по  диаметру  и  придание  ей  требуемой  формы  сечения обеспечиваются соответствующей  профилировкой валков и изменением  расстояния между ними. Данным способом производят изделия,  представляющие  собой  тела вращения (шары, оси, шестерни и пр.). Поперечно-винтовая или косая  прокатка  выполняется  во  вращающихся  в одном направлении валках, установленных  в  прокатной  клети  под  некоторым  углом друг к другу. Станы косой  прокатки используют при  производстве  труб, главным образом для  прошивки  слитка  или  заготовки  в  гильзу.  В  момент соприкосновения металла  с  вращающимися  валками,  имеющими  наклон  к  оси обрабатываемой заготовки, возникают силы, направленные вдоль оси  заготовки, и силы, направленные по касательной к  ее  поперечному  сечению.  Совместное действие  этих  сил   обеспечивает   вращение,   втягивание   обрабатываемой заготовки в суживающуюся щель и деформирование. Металлургическая промышленность  выпускает  разнообразные  виды проката, отличающиеся по форме  поперечного  сечения  и  размерам.  Все  эти изделия   перечень   которых   называется    сортаментом,    как    правило, стандартизованы.

Хотя сортамент прокатных  изделий весьма обширен, все же  представляется возможным  весь  прокат  разбить  на  следующие  основные   четыре   группы: сортовой,  листовой,  трубы,  специальные  виды  проката  (бандажи,  колеса, периодические  профили  и  пр.). 

К  основным   технологическим  операциям  любой  технологической  схемы производства  проката  следует  отнести:  подготовку  исходных   материалов; нагрев перед  прокаткой  (кроме  холодной  прокатки,  когда,  однако,  часто требуется другая операция — соответствующая термическая обработка);  горячую и холодную прокатку; калибровку и производство гнутых  профилей;  отделку  с операциями резки,  правки,  термической  обработки,  удаления  поверхностных  дефектов, травления и пр.

    а – продольная; б – поперечная; в – поперечно-винтовая

Рисунок 2 – Основные способы прокатки

 

3.3 Волочение металла

Волочение металла — это протягивание изделия круглого  или фасонного профиля через отверстие волочильного  очка  (волоку),  площадь выходного, сечения  которого  меньше  площади  сечения  исходного  изделия.   Волочение выполняется тяговым усилием, приложенным к  переднему  концу  обрабатываемой заготовки. Данным способом получают проволоку всех видов, прутки  с  высокой точностью поперечных размеров и трубы разнообразных сечений.

Обработка   металла   волочением   находит   широкое    применение    в металлургической, кабельной и машиностроительной промышленности.  Волочением получают проволоку с минимальным диаметром 0,002  мм,  прутки  диаметром  до 100 мм, причем не только круглого сечения, трубы главным образом небольшого диаметра и с тонкой стенкой.    Волочением  обрабатывают  стали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а также практически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий,  и  др.)  и  их  сплавы.  Изделия, полученные волочением, обладают  высоким  качеством  поверхности  и  высокой точностью размеров поперечного сечения. Если  изделию  требуется  придать  в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой. Волочение  чаще  всего  выполняют  при  комнатной  температуре,   когда пластическую  деформацию  большинства  металлов  сопровождает  наклеп.   Это свойство в совокупности с термической обработкой, используют  для  повышения некоторых механических  характеристик  металла.  Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как  при  этом  отсутствуют отходы металла в виде стружки, а  сам  процесс  заметно  производительнее  и менее трудоемок

3.4 Прессование металла

Прессование металла — это вытеснение  с помощью пуансона   металла исходной  заготовки  (чаще  всего  цилиндрической   формы),   помещенной   в контейнер, через отверстие матрицы.

Этот способ  пластической  обработки  находит  широкое  применение  при деформировании, как в горячем, так и в холодном состоянии  металлов,  имеющих не только высокую  податливость,  но  и  обладающих  значительной  природной жесткостью, а также в одинаковой мере применим для  обработки  металлических  порошков и неметаллических материалов (пластмасс и др.).

Прессованием изготовляют  прутки диаметром З...250 мм,  трубы  диаметром 20...400 мм при толщине стенки 1,5...12  мм,  полые  профили  с  несколькими каналами сложного сечения, с наружными и внутренними ребрами,  разнообразные профили с постоянным и изменяющимся  (плавно  или  ступенчато)  сечением  по длине. Профили для изготовления деталей машин, несущих конструкций и  других изделий, получаемые прессованием, часто оказываются более экономичными,  чем изготовляемые прокаткой, штамповкой или отливкой с последующей  механической обработкой.  Кроме  того,  прессованием  получают  изделия  весьма   сложной конфигурации, что исключается при других способах пластической обработки. К основным преимуществам  прессования  металла  относятся:  возможность успешной  пластической  обработки  с  высокими  вытяжками,   в   том   числе малопластичных металлов и сплавов; возможность получения практически  любого поперечного сечения изделия, что при обработке металла другими способами  не всегда удается; получение широкого сортамента изделий  на  одном  и  том  же прессовом оборудовании с заменой  только  матрицы;  производство  изделий  с высокими качеством поверхности и  точностью  размеров  поперечного  сечения, что  во  многих  случаях  превышает  принятую  точность   при   пластической обработке металла другими способами (например, при прокатке). К  недостаткам получения изделий прессованием следует отнести: повышенный расход металла на единицу, изделия из-за существенных потерь в   виде   пресс-остатка;   появление   в   некоторых    случаях    заметной неравномерности  механических  и  других  свойств  по  длине  и  поперечному сечению изделия; сравнительно высокую стоимость прессового инструмента. Процесс прессования выполняется в условиях неравномерного всестороннего сжатия   металла,   что   положительно   сказывается   на   увеличении   его пластичности. Поэтому прессованием можно обрабатывать  металлы  и  сплавы  с низкой   природной   пластичностью.   Однако   трехосное   сжатие   вызывает необходимость  значительных  усилий  при  обработке.   Поэтому   прессование требует повышенного расхода энергии на единицу объема деформируемого тела.

3.5 Ковка и штамповка металла

Ковка и штамповка  металла включает такие процессы  получения изделий, как ковка, объемная горячая штамповка и штамповка листового и пруткового материала в холодном состоянии.

При  ковке   деформирование   заготовки    осуществляется   с   помощью универсального подкладного инструмента или бойков. Бойки чаще  всего  бывают плоскими, однако  применяют  вырезные  и  закругленные  бойки.  Нижний  боек обычно неподвижен, верхний совершает  возвратно-поступательное  движение.  В результате многократного и непрерывного  воздействия  инструмента  заготовка постепенно приобретает необходимую форму и размеры. 

При объемной штамповке придание заготовке  заданной  формы  и  размеров осуществляется путем заполнения металлом рабочей плоскости штампа.

Листовая штамповка является таким видом пластической обработки  металла, когда для получения  деталей типа  колпачков,  втулок  и  других  в  качестве исходного  материала  используют  лист  или  ленту.   При   этом   обработка выполняется без значительного изменения толщины заготовки.

Получение изделий ковкой и штамповкой позволяет максимально  приблизить исходную  форму заготовки  к форме и размерам  готовой  детали  и  тем  самым  уменьшить  или полностью исключить дорогостоящие  операции с потерей металла в  стружку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Электроэрозионная обработка

Разрушение поверхностных  слоев материала под влиянием внешнего воздействия электрических разрядов называется электрической эрозией. На этом явлении основан принцип электроэрозионной обработки (ЭЭО).

Электроэрозионная обработка  заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии.

Под воздействием высоких  температур в зоне разряда происходят нагрев, расплавление, и частичное испарение металла. Для получения высоких температур в зоне разряда необходима большая концентрация энергии. Для достижения этой цели используется генератор импульсов. Процесс ЭЭО происходит в рабочей жидкости, которая заполняет пространство между электродами; при этом один из электродов — заготовка, а другой — электрод-инструмент.

Рисунок 3 — Схема процесса электроэрозионной обработки

Под действием сил, возникающих  в канале разряда, жидкий и парообразный материал выбрасывается из зоны разряда  в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия импульса тока на поверхности электродов появляются лунки. Таким образом, осуществляется электрическая эрозия токопроводящего  материала, показанная на примере действия одного импульса тока на рисунке 3, и образование одной эрозионной лунки.