2. Технология обработки давлением

2.1. Физико-механические основы обработки металлов давлением. Влия­ние обработки металлов давлением на струк­туру и свойства металла.

2.2. Термический режим нагрева металла перед обработ­кой давлением. Нагревательные устройства.

2.3. Сущность прокатного производства. Продукция про­катного произ­водства. Инструмент и оборудование для про­катки.

Методы производства машиностроительных профилей прессовани­ем, волочением.

2.4. Сущность процесса ковки. Основные операции ковки и применяе­мый инструмент. Оборудование для ковки.

2.5. Штамповка. Сущность и классификация способов штамповки. Спо­собы горячей объемной штамповки. Холодная штамповка.

Специализированные процессы получения заготовок.

3. Технология сварочного производства

3.1. Физические основы получения сварного соединения. Классификация способов сварки. Понятие о технологичности сварных соединений.

3.2. Термическая сварка. Дуговые способы сварки. Сущ­ность процесса. Понятие об электрической дуге и ее свойства. Источника сварочного тока. Ручная дуговая сварка.

3.3. Автоматическая дуговая сварка под флюсом. Дуговая сварка в за­щитных газах. Термическая резка металлов.

Нанесение износостойких и коррозионностойких покры­тий.

3.4. Термомеханическая и механическая сварка. Контакт­ная сварка. Сты­ковая сварка. Шовная сварка. Оборудование для контактной сварки. Сварка трением.

3.5. Особенности технологии сварки различных металлов и сплавов. Свариваемость металлов и сплавов. Сварка углеро­дистых и низколе­гированных сталей. Сварка высоколегирован­ных коррозионностой­ких сталей. Сварка алюминиевых спла­вов.

3.6. Контроль качества сварных и паяных соединений. Де­фекты в свар­ных и паяных соединениях. Виды контроля.

3.7. Понятие о пайке металлов и сплавов. Сущность про­цесса и материа­лы для пайки. Способы пайки.

4. Технология обработки заготовок

ДЕТАЛЕЙ МАШИН РЕЗАНИЕМ

4.1. Физико-химические основы обработки металлов ре­занием. Схемы обработки резанием. Элементы токарного про­ходного резца.

Определение углов резца. Физическая сущность процесса резания.

4.2. Инструментальные материалы. Характеристика ос­новных свойств инструментальных материалов, их классифи­кация. Металлорежущие станки. Классификация металлорежу­щих станков. Кинематические схемы металлорежущих стан­ков.

4.3. Обработка заготовок на станках токарной группы. Характеристика метода точения. Токарные резцы. Обработка заготовок на сверлиль­ных и расточных станках. Режущий ин­струмент для сверления и рас­тачивания.

4.4. Обработка заготовок на фрезерных станках. Характе­ристика метода фрезерования. Типы фрез. Нарезание зубчатых колес на зубофрезерных станках. Обработка заготовок на шли­фовальных станках. Ос­новные схемы шлифования. Абразив­ные инструменты.

4.5. Методы отделочной обработки поверхностей. Поня­тие о копирова­нии. Хонингование, суперфиниширование.

4.6. Автоматизация производства в цехах с металлорежу­щим оборудова­нием.

КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Методические рекомендации к выполнению

и оформлению контрольных работ

Студенты, обучающиеся в вузе по заочной форме обуче­ния, выполняют контрольные работы.

Контрольные работы представлены в 10 вариантах, вы­полняют тот вариант, номер которого соответствует последней цифре шифра студента. Если но­мер шифра оканчивается ну­лем, выполняют десятый вариант задания.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради объемом 10-12 листов. Работу следует выполнять в порядке от­ветов на поставленные вопросы варианта. Ответы должны быть краткими, точными и не повторять текст учебника или учебных пособий, при необходимости они должны иллюстрироваться рисунками.

Графические работы выполняют карандашом с использо­ванием чертежных инструментов, соблюдая ГОСТы и требова­ния ЕСКД. Прилагать к выполненным работам фотографии и другие копии из учебников не разрешается.

На страницах текста заданий оставьте поля для замечаний рецензента. Страни­цы и рисунки пронумеруйте. В конце вы­полненного контрольного задания приве­дите список использо­ванной литературы, укажите дату выполнения работы и по­ставьте свой шифр и подпись.

После рецензирования работы изучите замечания рецен­зента и приведите на них письменные ответы в конце тетради. Исправления в тексте рецензии не до­пускаются. Если работа не зачтена, то после ответа на замечания она посылается на по­вторное рецензирование.

Варианты контрольных работ

Вариант 1

1. Опишите технологию изготовления отливок в песча­ных формах.

2. Опишите механизм пластического деформирования при обработке давлением.

3. Опишите классификацию видов сварки.

4. Сущность обработки металлов резанием.

Вариант 2

1. Опишите технологию изготовления отливок в металли­ческих формах.

2. Опишите сущность процесса прокатки и разновидно­сти профилей проката.

3. Опишите технологию ручной дуговой сварки и типы получаемых соединений.

4. Основные способы обработки резанием.

Вариант 3

1. Опишите технологию изготовления отливок в оболоч­ковых формах.

2. Опишите сущность процесса изготовления бесшовных и сварных труб.

3. Опишите технологию автоматической дуговой сварки под флюсом.

4. Параметры технологического процесса резания.

Вариант 4

1. Опишите технологию изготовления отливок по вы­плавляемым моделям.

2. Опишите сущность процесса волочения и разновидно­сти получаемых профилей.

3. Опишите технологию электрошлаковой сварки.

4. Геометрические параметры режущего инструмента.

Вариант 5

1. Опишите технологию изготовления отливок под давле­нием.

2. Опишите сущность процесса прессования и разновид­ности прессованных профилей.

3. Опишите технологию дуговой сварки в защитных га­зах.

4. Силы резания и причины их появления.

Вариант 6

1. Опишите технологию изготовления отливок с кристал­лизацией под давлением.

2. Опишите сущность процесса ковки и ее основные опе­рации.

3. Опишите технологию газовой сварки.

4. Физико-химические и механические основы процесса резания.

Вариант 7

1. Опишите технологию изготовления отливок вакуум­ным всасыванием.

2. Опишите сущность процесса горячей объемной штам­повки и ее разновидности.

3. Опишите технологию электронно-лучевой сварки.

4. Классификация металлорежущих станков. Обозначе­ния типов станков.

Вариант 8

1. Опишите технологию изготовления отливок при цен­тробежном литье.

2. Опишите сущность процесса штамповки в открытых и закрытых штампах.

3. Опишите технологию контактной сварки (точечная, шовная, стыковая).

4. Структура металлорежущего станка.

Вариант 9

1. Опишите технологию изготовления отливок при непре­рывном и полунепрерывном литье.

2. Опишите сущность разделительных операций листо­вой штамповки.

3. Опишите механические методы сварки: холодная, взрывом, трением.

4. Технологические возможности способов резания.

Вариант 10

1. Опишите технологию изготовления отливок при элек­трошлаковом литье.

2. Опишите сущность формообразующих операций ли­стовой штамповки.

3. Опишите технологический процесс пайки.

4. Краткая характеристика физико-химических методов размерной обработки.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА "ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ"

Основы литейного производства

Основная продукция литейного производства - сложные (фасонные) заготов­ки деталей, называемые отливками. От­ливки получают заливкой расплавленного металла в литейную форму, внутренняя рабочая полость которой имеет конфигура­цию отливки. После затвердевания и охлаждения отливку из­влекают из литейной формы. При этом форму разрушают (ра­зовая литейная форма) или разбирают на части для повторного использования (многократная литейная форма).

Отливки получают литьем в песчаную литейную форму, в оболочковую литей­ную форму, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежным литьем и другими спо­собами. Выбор способа литья определяется его технологиче­скими возможностями и технико-экономическими показате­лями.

Наиболее универсальным, но менее точным, является способ литья в песчаную форму. Специальными методами ли­тья получают отливки повышенной точности, более высокого класса шероховатости поверхности и минимальными припус­ками на механическую обработку.

Основное достоинство формообразования заготовок ли­тьем, которое выгодно отличает его от других методов формо­образования заготовок, - возможность получения разнообраз­ных по массе заготовок практически любой сложности непо­средственно из жидкого металла.

Качество отливки во многом определяется процессами взаимодействия литейной формы и отливки. Это взаимодей­ствие - силовое, тепловое, химическое - проявляется во время заливки литейной формы расплавом и затвердевания отлив­ки. Силовое воздействие струи расплава при заливке может приве­сти к размыву участков формы и возникновению дефектов. Тепловое взаимодействие, проявляю­щееся в охлаждении ме­талла и нагреве формы, вызывает расширение рабочего слоя формы, выделение газов из формы и стержней. Химическое взаимодействие прояв­ляется в образовании химических соеди­нений на поверхности контакта: отливка - форма.

Литейные свойства сплавов, которые характеризуют по­ведение сплава в про­цессе изготовления отливок, следует рас­сматривать с учетом взаимодействия литейной формы и от­ливки.

Изучите основные литейные свойства сплавов: жидкоте­кучесть, усадку, склон­ность к трещинообразованию и газопо­глощению, ликвацию. Запомните, к каким дефектам приводят низкие показатели литейных свойств и какие технологические меры используют для предупреждения образования дефектов.

Способы изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных литейных формах. Рассмотрите последова­тельность изготовления отливки в песчаной литейной форме. Для изго­товления пес­чаной литейной формы используют модельный комплект, опочную оснастку и фор­мовочные материалы.

В модельный комплект входят: модель отливки или мо­дельные плиты, стерж­невые ящики, модели литниково-питаю­щей системы. Модельные комплекты изготавливают из древе­сины, металла и пластмасс.

Обратите внимание на теплофизические свойства формовочных и стержневых смесей и различие формовочных смесей для стали, чугуна и цветных сплавов.

Литейные формы и стержни изготавливают вручную и на машинах. Изучите способы ручного изготовления в парных опоках, по шаблону, изготовление круп­ных форм в кессонах.

Запомните способы уплотнения форм встряхиванием, прессованием, песко­метом.

Заливку собранных форм производят на конвейерах, где они охлаждаются до температуры выбивки. Выбивку отливок из форм и стержней из отливок произ­водят на вибрационных решетках. Следует уделить особое внимание механизации трудоемких операций.

Рассмотрите способы удаления литниковой системы, прибылей; способы очи­стки отливок от пригоревшей смеси и заусенцев.

Изготовление отливок в оболочковых формах. Рассмотрите схему процесса формирования оболочек, последовательность изготовления оболочек бункерным способом, сборку форм и подготовку их к заливке расплавленным металлом. Обратите внимание на состав и свойства формовочной смеси и особенности литей­ной оснастки, применяемой при изготовлении форм и стержней.

Отметьте основные достоинства и недостатки изготовления отливок в оболоч­ковых формах. Уясните технологические возможности способа и области примене­ния отливок.

Изготовление отливок по выплавляемым моделям. Проследите последова­тельность изготовления моделей из легкоплавкого состава в прессформах, сборку моделей в блок, изготовление литейной формы, подготовку ее к заливке, заливку расплавленным металлом, выбивку и очистку отливок. Отметьте технологические особенности способа, основные преимущества и недостатки литья по выплавляе­мым моделям. Обратите внимание на технологические возможности и области при­менения способа.

Изготовление отливок литьем в кокиль. Сущность процесса заключается в сво­бодной заливке расплавленного металла в металлические формы - кокили. Рас­смотрите типы кокилей, последовательность изготовления отливок. Обратите внимание на устройство каналов для отвода газов из полостей форм и на устрой­ства, используемые для удаления отливок, а также конструкции металлических стержней.

Уясните назначение предварительного подогрева форм, теплозащитных покры­тий, наносимых на рабочие поверхности форм, на последовательность сборки кокилей.

Особенности литья в кокиль - повышенные скорости затвердевания и охлаж­дения отливок, что в одних случаях способствует получению мелкозернистой структуры и повышению механических свойств, а в других - вызывает отбел.

Отметьте основные достоинства и недостатки литья в кокили.

Уясните технологические возможности способа и области его применения.

Изготовление отливок под давлением. Запомните последовательность изготовления отливок, устройство пресс-форм и приспособлений для удаления отливок.

Скорость впуска расплавленного металла в пресс-форму составляет 0,5...120 м/с, а конечное давление достигает 100 МПа. Следовательно, форма заполняется за десятые, а для особо тонкостенных отливок — за сотые доли секун­ды. Сочетание особенностей процесса - металлической формы и внешнего давле­ния на металл - позволяет получать отливки высокого качества.

Отметьте достоинства и недостатки литья под давлением. Обратите внимание на технологические возможности способа и области его применения.

Изготовление отливок литьем под регулируемым давлением. Рассмотрите устройство установки для литья под низким давлением и последовательность изго­товления отливок. Способ позволяет автоматизировать операции, что способствует повышению плотности отливок и уменьшению расхода расплавленного металла на литниковую систему. Обратите внимание на технологические возможности и области его применения.

Уясните сущность литья вакуумным всасыванием, отметьте достоинства и не­достатки способа и области применения.

Изготовление отливок центробежным литьем. Рассмотрите устройство машин с горизонтальной и вертикальной осями вращения и последовательность изготовле­ния отливок. Отметьте достоинства и недостатки центробежного литья, технологи­ческие возможности способа и области применения.

Технологичность конструкций отливок – изучите основы конструирования отливок с учетом литейных свойств сплавов и способов изготовления отливок.

Сравнительная оценка способов литья и рекомендации по их выбору.

Обработка металлов давлением

Обработке давлением подвергают более 90% выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. При этом получают изделия, различные по назначению, массе, сложности, причем не только в виде заготовок для по­следующей механической обработки, но и готовые детали с высокой точностью и низкой шероховатостью.

Процессы обработки давлением очень разнообразны. Обычно их объединяют в шесть видов: прокатка, прессование и волочение - для получения изделий посто­янного поперечного сечения по длине; ковка, объемная штамповка и листовая штамповка - для получения деталей или заготовок, имеющих форму, приближен­ную к форме готовых деталей. Изучая виды обработки металлов давлением, особое внимание уделить технологическим возможностям и областям их применения. Пластическим деформированием получают изделия с высокой производительно­стью, малыми отходами, возможностью повышения механических свойств металла.

При всех технологических методах обработки металлов давлением происходит пластическая деформация. В поликристаллических телах - металлах - пластичес­кая деформация происходит главным образом за счет деформаций сдвига в отдель­ных кристаллитах (зернах). Изменение кристаллической структуры металла при пластическом деформировании приводит к изменению его физико-механических свойств, увеличению прочности и твердости, снижению пластичности. Совокупность изменения свойств в результате изменения структуры при пластическом деформировании называют упрочнением или наклепом.

При нагреве металла, получившего упрочнение, увеличение энергии атомов при определенной температуре приводит к качественному изменению структуры - за­рождению и росту новых равноосных зерен с неискаженной кристаллической ре­шеткой взамен деформированных. Это явление называют рекристаллизацией, кото­рая происходит при определенных для каждого металла температурах. В зависимо­сти от температуры, при которой происходит процесс деформирования, различают деформацию холодную и горячую. Для холодной характерен наклеп или упрочне­ния, для горячей - рекристаллизация или разупрочнение. Рассматривая изменения в строении металла при пластическом деформировании, необходимо учитывать, что металлы содержат неметаллические включения, которые располагаются между зернами поликристалла. При деформировании эти включения вытягиваются вдоль направления деформации, обусловливая различие свойств металла в разных направлениях. Таким образом, свойства, получаемых обработкой давлением изде­лий определяются условиями, при которых происходит пластическая деформация. От этих условий зависят и технологические свойства деформируемого металла - пластичность и сопротивление деформированию.

Нагрев металлов перед обработкой давлением. Нагрев металла перед пласти­ческим деформированием производят с целью повышения его пластичности и уменьшения сопротивления деформированию. Каждый металл и сплав можно на­гревать до определенной температуры. Например, сталь 10 можно нагревать до 1250 °С, а инструментальную сталь У10 - до 1150 °С. Превышение температур выше допустимой приводит к образованию в изделии того или иного брака (пере­грева, пережога). С уменьшением температуры пластичность металла снижается, сопротивление деформированию увеличивается, уменьшается интенсивность окис­ления поверхности.

Нагрев металла перед обработкой давлением является важной вспомогатель­ной операцией, от которой в значительной степени зависит качество, производи­тельность и стоимость готовой продукции.

Большая номенклатура нагреваемых заготовок и условий производства обус­ловливает многообразие применяемых нагревательных устройств, которые делят на печи и электронагревательные устройства.

Прокатка. При прокатке металл деформируется вращающимися валками, конфигурация и взаимное расположение которых различны. Различают три схемы прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую. Наибольшее распро­странение находит схема продольной прокатки, когда металл перемещается пер­пендикулярно плоскости, проходящей через оси валков. Трение между валками и заготовкой обуславливает ее захват и деформирование: обжатие по высоте, уширение и вытяжку.

Инструмент прокатки - гладкие и калиброванные валки. Оборудование - прокатные станы, которые классифицируют: по количеству и расположению вал­ков (двух-, четырехвалковые, многовалковые, универсальные); по взаимному расположению рабочих клетей и по назначению.

Исходной заготовкой при прокатке являются слитки. Продук­цию прокатного производства можно разделить на четыре основные группы: листовой прокат в ви­де листов, полос и лент различной тол­щины; сортовой прокат с простой формой профиля и сложной (фа­сонной); трубы бесшовные и сварные; специальный про­кат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется.

Прокат используют в качестве заготовок в кузнечно-штампо­вочном производ­стве, при изготовлении деталей механической обра­боткой и при создании сварных конструкций. Сортаменту проката, регламентируемо­му ГОСТами, уделите особое внимание. Отметьте особенности конст­рукции форм профилей, обусловленные требованиями технологии прокатки.

Прессование. Процесс прессования, при котором металл вы­давливают сквозь отверстие произвольной формы, позволяет полу­чать профили более сложной фор­мы, чем при прокатке, и с более вы­сокой точностью. Заготовками служат слитки или прокат.

Прессованием более эконо­мично, чем прокаткой, изготавливать мелкие партии профилей, поскольку переход от изготовления одного профиля к другому осуществляется легче, чем при прокат­ке. Однако при прессовании значительны отходы металла и износ инструмента.

Прессование производят на специализированных гидравлических прессах.

Сортовой и трубный прокат, прессованные профили служат заготовками для волочения.

Волочение. Процесс волочения, осуществляемый в условиях холодной дефор­мации, позволяет получать проволоку, тонкостенные трубы и другие профили небольших размеров с высокой точностью и низкой шероховатостью поверхности. Рассматривая схему деформирования металла при волочении, надо отметить, что волочение не должно превышать усилия, при котором может произойти разруше­ние получаемого изделия. Поэтому обжатие металла за один проход ограничивают, а также принимают меры для уменьшения трения между металлом и инструментом и вводят промежуточный отжиг для увеличения пластичности металла.

Ковка. При ковке горячее деформирование металла производят последова­тельно на разных участках заготовки с помощью универсального подкладного ин­струмента или бойков. В качестве исходной заготовки при ковке используют для мелких и средних по массе поковок сортовой прокат, для крупных поковок - слитки. Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных кузнечных операций. Поэтому, прежде чем рассмотреть технологические процессы ковки, изучите операции ковки, их особенности и назначение. Ознакомь­тесь с кузнечным инструментом, применяемым для выполнения каждой операции.

Разработка процесса ковки начинается с составления чертежа поковки по чер­тежу готовой детали. Ковкой получают поковки отно­сительно простой формы, требующие значительной обработки реза­нием для получения готовой детали.

Последовательность операций ковки устанавливается в зависимости от конфи­гурации поковки и технических требований на нее и от вида заготовки.

Ковка высоколегированных сталей и цветных металлов имеет особенности, обусловленные их пониженной пластичностью; ковка ведется преимущественно с пониженными скоростями деформирования (когда разупрочняющие процессы протекают полнее) и уменьшением растягивающих напряжений.

Горячая объемная штамповка. При объемной штамповке пластическое течение металла ограничено полостью штампа - специального инструмента, который слу­жит для получения поковки только данной конфигурации. Горячая объемная штамповка по сравнению с ковкой позволяет изготовить поковку, по конфигура­ции очень близкую к готовой детали, с большой точностью и высокой производи­тельностью. Однако необходимость использования специального дорогостоящего инструмента-штампа для каждой поковки делает штамповку рентабельной лишь при достаточно больших партиях однотипных поковок. Штамповкой получают поковки массой до нескольких сотен килограммов и в редких случаях до несколь­ких тонн.

Исходные заготовки для объемной штамповки, как правило, по­лучают из сор­тового проката: круглого, квадратного, прямоуголь­ного. В большинстве случаев для штамповки поковок сложной кон­фигурации нужно получить фасонную заго­товку, т.е. приблизить ее форму к форме поковки. С этой целью заготовку из сор­тового про­ката перед штамповкой в окончательном ручье предварительно де­фор­мируют в заготовительных ручьях многоручьевых штампов, в ковочных вальцах или другими методами. При штамповке особенно большого количества одинако­вых поковок в качестве заготовки при­меняют периодический прокат.

Выделяют штамповку в открытых штампах и штамповку в закрытых штампах с одной или несколькими плоскостями разъема. Обратите внимание на преимущества этих методов штамповки, недостатки их в области ра­ционального использования.

Для штамповки в открытых штампах характерно образование заусенца в зазо­ре между частями штампа. Заусенец при деформировании затрудняет выход из полости штампа основной массы металла, вследствие чего напряжения в ней возра­стают до значения, достаточного для заполнения глубоких полостей и углов. В то же время в конечный момент деформирования в заусенец вытесняются излишки металла. Способ штамповки в закрытых штампах, когда их полость в процессе деформирования остается закрытой, прогрессивен и экономичен, так как нет отхо­да металла в заусенец, отпадает необходимость в инструменте и оборудовании для обрезки заусенца, имеются более благоприятные возможности для штамповки материалов с пониженной пластичностью. В то же время этот способ менее универ­сален и требует заготовок высокой точности, так как объем заготовки должен быть равен объему поковки. Штамповка в закрытых штампах с несколькими плос­костями разъема позволяет получать поковки более сложной формы без техноло­гических напусков. Однако в этом случае инструмент и оборудование сложнее, дороже и окупаются только при больших партиях поковок.

Кроме различия по типу инструмента-штампа штамповка различается по виду оборудования, на котором она производится. Горячая объемная штамповка осуще­ствляется на молотах, механических и гидравлических прессах, горизонтально-ковочных машинах, горячештамповочных автоматах и другом специализирован­ном оборудовании.

Разработка процесса объемной штамповки, так же как при ковке, начинается с проектирования чертежа поковки по чертежу готовой детали с учетом вида оборудования, на котором будет производиться штамповка.

Большое значение при этом имеет правильный выбор расположения плоскости разъема штампов. На поковку устанавливают припуски, напуски и штамповочные уклоны, радиусы закругления и размеры наметок под пробивку отверстий, допу­ски на размеры в соответствии с ГОСТом.

Массу заготовки под штамповку определяют, исходя из закона постоянства объема при пластическом деформировании, подсчитывая объем поковки и объем технологических отходов по формулам, приводимым в справочной литературе. Размеры заготовки и форму ее поперечного сечения определяют в зависимости от формы поковки и способа ее штамповки.

Завершающей частью технологического процесса горячей объемной штампов­ки являются отделочные операции, способствующие получению поковок с задан­ными механическими свойствами, точностью и шероховатостью поверхности. Отделочные операции уменьшают трудоемкость последующей механической обра­ботки.

Правильно спроектированный технологический процесс горячей объемной штамповки обеспечивает получение поковок с высоким коэффициентом использо­вания металла и хорошими эксплуатационными свойствами в серийном и массо­вом производстве.

Специализированные технологические процессы получения заготовок. Одно из главных направлений развития современного заготовительного производства - внедрение металлосберегающих технологий на основе новых специализированных процессов и оборудования. К таким процессам относится прежде всего деформи­рование с локальным приближением нагрузки за счет вращения заготовки или инструмента: поперечно-клиновая прокатка, штамповка на радиально-обжимных и раскатных машинах, ковочных вальцах.

Холодная объемная штамповка. Под холодной понимают штамповку без предварительного нагрева заготовок, т.е. процесс деформирования, соответствующий для практически используемых металлов условиям холодной деформации. Холодную штамповку подразделяют на объемную (сортового металла) и листовую (листового металла)

В зависимости от характера пластического течения металла объемную холод­ную штамповку разделяют на холодное выдавливание (прямое и обратное), высад­ку, осадку в открытых и закрытых штампах. Необходимо представлять типы дета­лей, получаемых каждым из способов.

Объемная холодная штамповка позволяет получать изделия с высокой точно­стью и хорошей поверхностью. Но так как сопротивление деформированию металла в холодном состоянии высокое, то этот способ имеет ограничения применения по маркам сплавов и размерам деталей (максимальный диаметр около 100 мм для стальных деталей и до 200 мм - из алюминиевых и медных сплавов).

К листовой штамповке относят процессы деформирования заготовок в виде листов, полос, лент и труб. Процессы листовой штамповки делят на операции, по­следовательное применение которых позволяет придать исходной заготовке форму и размеры готовых деталей. Операции листовой штамповки объединяют в две группы: разделительные и формоизменяющие. При выполнении разделительных операций деформирование заготовки происходит вплоть до ее разрушения. При выполнении формоизменяющих операций, наоборот, стремятся создать условия, при которых можно получить наибольшее формоизменение заготовки без ее разру­шения.

Рассматривая разделительные операции, обратите внимание, как влияют на качество получаемых изделий технологические параметры процесса: зазор между режущими кромками, усилие прижима, форма режущих кромок. При разработке процессов вырубки изделий важно правильно расположить их на исходной листо­вой заготовке (раскроить материал). Правильный раскрой обеспечивает минималь­ные отходы при вырубке и в то же время достаточную перемычку между деталя­ми, так как от нее зависит качество получаемых изделий.

Основным показателем экономичности раскроя служит коэффициент исполь­зования металла, равный отношению площади деталей к площади листа, полосы или ленты, из которых эти детали вырубают. Вырубка деталей из рулонной по­лосы или ленты экономичнее.

Рассматривая схемы формоизменяющих операций, обратите особое внимание на разновидности гибки, вытяжки и формовочные операции: рельефную фор­мовку, отбортовку, раздачу, обжим. При этом отметьте факторы, ограничива­ющие предельное формоизменение, т. е. технологические возможности каждой операции.

При гибке в каждом сечении по толщине заготовки одновременно действуют сжимающие и растягивающие напряжения, тем больше, чем меньше отношение радиуса гибки к толщине материала. Минимальный радиус гибки ограничен. Осо­бенностью гибки является относительно большая упругая деформация, приводя­щая к увеличению угла гибки - "пружинению" изделия. Поэтому необходимо кор­ректировать угол гибки на угол "пружинения", который для каждого конкрет­ного случая находят в справочниках.

При вытяжке полых изделий из плоской заготовки дно изделия, находящееся под пуансоном, практически не деформируется, а остальная часть заготовки (фланец) растягивается в радиальном направлении и сжимается в тангенциаль­ном. При сжатии фланца может происходить потеря устойчивости и образование складок. Для предотвращения этого необходимо прижимать фланец к торцу матрицы.

Усилие, необходимое для вытяжки и действующее со стороны пуансона на за­готовку, увеличивается с увеличением отношения диаметра заготовки к диаметру вытягиваемого изделия. Это отношение называют степенью вытяжки, и она харак­теризует предельное формоизменение изделия. При ее превышении усилие вытяж­ки превышает прочность стенки и происходит отрыв дна. В справочной литературе даны максимальные значения степени вытяжки или минимальные коэффициенты вытяжки. Если необходимо получить изделие с коэффициентом вытяжки меньше предельного, применяют вытяжку в несколько переходов без утонения или с уто­нением стенок.

При выполнении формовочных операций формоизменение происходит за счет местного утонения (рельефная формовка, отбортовка, раздача) или утолщения (обжим) листового материала. В первом случае возможности операций ограничива­ются опасностью разрушения материала при превышении допустимых деформаций растяжения, во втором - опасностью потери устойчивости материала и образова­ния складок. Для характеристики предельного формоизменения при каждой опе­рации установлены соответствующие коэффициенты.

Инструмент листовой штамповки - штамп - обычно состоит из рабочих элементов (пуансона и матрицы) и ряда вспомогательных деталей, назначение которых можно легко уяснить. Такие штампы, называемые иногда жесткими, отличаются большим разнообразием и могут быть очень сложной конструкции со встроенными механизмами подачи листа и удаления деталей и отходов. Очевидно, что такие штампы окупаются при изготовлении достаточно больших партий одина­ковых деталей. Поэтому следует заметить, что при изготовлении небольших партий изделий применяют штамповку эластичной, жидкостной, газовой средой, силовым (магнитным) полем и давильные процессы. В этих способах штамповки отсутству­ет одна из двух рабочих частей инструмента, вследствие чего процесс значительно экономичнее. Кроме того, при беспрессовой штамповке: взрывом, импульсным магнитным полем, электрогидравлической - нагрузка на заготовку носит импульс­ный характер. Это дает возможность штамповать сложные детали из труднодефор­мируемых сплавов, штамповка которых в обычных условиях затруднена.

Изучая принципиальные схемы этих видов штамповки, обратите внимание на их преимущества, недостатки и области наиболее рационального и экономического использования.

Сварка и пайка металлов

Рассмотрите физическую сущность процесса сварки, используя знания о стро­ении металлов и связи между атомами вещества.

Металл состоит из множества положительно заряженных ионов, упорядоченно расположенных в пространстве и связанных в единое целое облаком коллективизи­рованных электронов. При соприкосновении двух металлических тел обычно не происходит их объединения в единое целое; этому препятствуют неровности на поверхности и пленки оксидов, гидридов и нитридов, дезактивирующих ее. Если активизировать поверхности заготовок и сблизить поверхностные ионы до расстоя­ний, равных расстояниям между атомами твердого металла, то происходит сварка, т.е. неразъемное соединение заготовок межатомными силами связи. На практике этого достигают тепловым, силовым воздействием или их сочетанием.

При сварке плавлением происходит только тепловое воздействие - нагрев до расплавления кромок заготовок с образованием единой жидкой металлической ванны. Ее кристаллизация происходит последовательным единичным или группо­вым оседанием атомов жидкой фазы во впадинах кристаллической решетки твер­дой фазы, при котором устанавливаются межатомные фазы. В результате кристал­лизации в зоне сварки образуются зерна, принадлежащие одновременно основному металлу и металлу шва. В зоне сварки устанавливается такое же атомно-кристаллическое строение металла, как в основном металле, что обеспечивает равнопрочное соединение. При сварке плавлением оксиды и другие примеси на свариваемых по­верхностях частично разрушаются при нагреве, а частично переводятся в легко­плавкие шлаки, всплывающие на поверхность шва.

При сварке давлением образование неразъемного соединения достигают в твердом состоянии силовым воздействием, если оно вызывает совместную пластическую деформацию заготовок в зоне сварки. При этом сминаются неровно­сти, а оксиды и другие поверхностные пленки разрушаются и вытесняются из зоны сварки при пластическом течении металла. Образовавшиеся чистые активирован­ные поверхности приводятся в соприкосновение, между ионами которых устанав­ливаются связи.

Для металлов, обладающих высокой пластичностью (медь, алюминий), сварку давлением можно производить без нагрева (холодная сварка). Менее пластичные сплавы необходимо нагревать до температуры высокопластичного состояния, что­бы исключить местные разрушения при значительной пластической деформации в процессе сварки. Непластичные материалы (керамика, графит) образуют соеди­нение в результате диффузии при длительном нагреве.

Свариваемость металлов. Применяемость сварки определяется свариваемо­стью металлов заготовок. Под свариваемостью металла понимают его способность образовывать при сварке качественное сварное соединение, эксплуатационные свойства которого близки к свойствам свариваемого металла.

Важно понять, что свариваемость металлов и сплавов зависит от химического состава сплава и способа сварки. Уясните принцип действия металлов по степени свариваемости. К ограниченно сваривающимся металлам относят те, которые дают качественные соединения лишь при усложнении технологии сварки (подогрев, специальные сварочные материалы).

В процессе кристаллизации сварной шов испытывает растяжение главным образом из-за того, что холодные зоны заготовки препятствуют усадке и сокраще­нию размеров остывающего шва. Этот фактор вызывает в шве образование горячих трещин, когда металл шва имеет крупнозернистое строение с повышенным содер­жанием легкоплавких примесей по границам зерен. В процессе дальнейшего охлаж­дения сварного соединения в нем накапливаются напряжения, вызывающие искаже­ние формы конструкции.

В случаях, когда напряжения велики, а металл при сварке претерпел за­калку (особенно часто это бывает при сварке заготовок из среднеуглеродистых легированных сталей), в сварном соединении образуются холодные трещины, возникающие после остывания шва, а также в течение нескольких суток после сварки. Обратите внимание на основные способы борьбы с холодными и го­рячими трещинами. Свариваемость может быть низкой из-за снижения прочно­стных или антикоррозионных свойств сварных соединений в результате укруп­нения зерен в зоне шва и околошовной зоне при высокотемпературном на­греве.

По ряду перечисленных причин свариваемость металла увеличивается при уменьшении температуры нагрева, длительности его пребывания при высоких температурах и сужения зоны нагрева. Поэтому при сварке давлением сварива­емость обеспечивается для более широкого круга материалов, чем при сварке плав­лением. Выбор способов сварки производят как по свариваемости, так и по форме, размерам конструкции, экономическим критериям процесса.

Технология сварки плавлением. Изучите классификацию способов сварки плавлением по виду источника теп­лоты.

Дуговая сварка. Это один из видов сварки плавлением, в котором источником тепла служит сварочная дуга - стабильный и управляемый электрический разряд в газовой среде. Дуга способна практически мгновенно расплавлять и перегревать до 2000... 2500 ° С небольшие участки металла заготовки.

При сварке стремятся к минимальному напряжению на дуге по­этому регули­рование мощности дуги производят изменением тока сварочного источника, управ­ляя его вольтамперной характеристикой.

Дуговая сварка классифицируется по степени автоматизации и способам заши­ты шва от взаимодействия с атмосферой.

Ручная дуговая сварка. В этом процессе сварщик управляет электродом, поддерживая заданную длину дуги, производя подачу электрода по мере его плавления и перемещения по заготовке. Уяс­ните способы защиты металла шва от атмосферы, обеспечивающие качественное сварочное соединение.

При сварке плавящимся электродом наносят защитно-легирую­щие покрытия, которые при расплавлении образуют легкие шлаки, покрывающие металл шва и ванну вязкой пленкой, препятствующей окислению. В составе покрытий содержат­ся раскислители и леги­рующие добавки, которые восстанавливают оксиды в ме­талле шва в период его контакта с жидким шлаком и легируют шов в целях повы­шения эксплуатационных свойств.

Обратите внимание на принцип выбора типа, марки и диаметра электрода для сварки, а также допустимый режим сварки. Ток при ручной дуговой сварке подво­дят к одному концу электрода, а дуга горит у противоположного на расстоянии около 300. . . 400 мм. Чтобы не допустить перегрева электрода, его диаметр выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, а сварочного тока - по диаметру электрода. Способ эффективен при сварке коротких, прерывистых швов сложных траекторий, в труднодоступных местах, в различных пространствен­ных положениях в условиях ремонта, в опытном производстве, монтаже и строи­тельстве. Недостатки способа: тяжелый ручной труд и низкая производительность.

Автоматическая сварка под флюсом. Уясните, как обеспечивается начало про­цесса сварки, поддержание его на заданном режиме, защита от атмосферы и роль сварщика. Наладку автомата при заданной толщине свариваемого металла произво­дит наладчик, определяя ток, скорость сварки, напряжение на дуге, а также ско­рость подачи электродной проволоки, равную скорости ее плавления на данном режиме. Возможные случайные отклонения режима в процессе сварки устраняются автоматически по двум вариантам. В автомате с регулируемой скоростью подачи электродной проволоки, зависящей от напряжения на дуге, копируются действия сварщика. Автомат непрерывно сравнивает заданное напряжение (U_з) на дуге с действительным (U_д). Если U_д < U_з , скорость подачи электрода снижается, а если U_д > U_з - увеличивается, что устраняет обрывы дуги или короткие замыкания. Автоматы с постоянной скоростью подачи электродной проволоки основаны на са­морегулировании дуги, за счет чего при случайном увеличении длины дуги снижает­ся сварочный ток и скорость плавления электрода восстанавливается до заданного режима. Саморегулирование дуги эффективно для большой плотности тока (боль­шой ток или малый диаметр электрода). Качество процесса автоматической сварки обеспечивается правильным выбором марок проволоки для сварки, а также флюса. Общие требования к флюсу: при взаимодействии с металлом он должен давать шлак с меньшей, чем у металла, плотностью; не образовывать с ним промежуточ­ных соединений; иметь большую усадку. Этим исключаются шлаковые включения в шве и достигается самопроизвольное отделение шлаковой корки от шва при остывании.

Рассмотрите особенности технологии сварки, уяснив, что при автоматической сварке токопровод близко расположен к дуге и можно использовать, не опасаясь перегрева, электроды диаметром 4 ... 5 мм и ток до 1600 А и достичь наибольшей производительности процесса сварки. Автоматическую сварку под флюсом целесообразно применять для однотипных узлов, имеющих протяженные прямолинейные и кольцевые швы - для листовых заготовок повышенной толщины (более 3 мм) из различных сталей, меди, титана, алюминия и их сплавов.

Дуговая сварка в защитных газах. Уясните роль защиты зоны дуги газом, за­ключающуюся в оттеснении атмосферы воздуха из зоны горения дуги защитными газами с одновременным исключением их взаимодействия с металлом сварочной ванны шва.

Следует иметь в виду, что защитные газы могут быть инертными (аргон, гелий) и активными (углекислый газ, азот, водород). Инертные газы не вступа­ют в реакцию с металлом электрода и сварочной ванны и не растворяются в нем. Поэтому химический состав шва идентичен составу свариваемого металла, что обеспечивает наиболее высокое качество сварных соединений. Важно усвоить, что инертные газы применяют при сварке легированных сталей и сплавов на основе титана, циркония, ниобия, алюминия, магния

Для ряда сплавов качественные соединения получают при сварке в среде ак­тивных газов, которые могут вступать в химические реакции с металлом свароч­ной ванны. Так, большинство марок конструкционных сталей сваривают в среде углекислого газа. Попадая в зону высоких температур дуги, он диссоциирует с вы­делением атомарного кислорода. Для защиты от окисления применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием кремния и марганца (1-2%), которые способны восстановить оксид железа; при этом продукты реакции всплывают на поверхность шва в виде шлака.

Сварку в среде защитных газов осуществляют плавящимся или неплавящим­ся электродом. В последнем случае электрод изготавливают из вольфрама, а для за­щиты используют инертные газы. Сварку выполняют вручную, на полуавтоматах и автоматах.

При сварке в защитных газах сварочная ванна охлаждается быстрее, так как объем ее мал. Это позволяет, в отличие от сварки под флюсом, производить сварку в защитных газах в потолочном и вертикальном положении. Например, возможна сварка встык невращающихся труб за счет движения автоматической сварочной головки вокруг стыка трубы.

Сварка и обработка материалов плазменной струёй. При этом методе сварки источником теплоты служит струя газа, ионизированного в дуге, которая, соударяясь о менее нагретое тело, деионизируется с выделением большого количества теплоты, позволяющим считать ее вторичным источником. Температура плазмен­ной струи зависит от степени ионизации газа. Для ионизации используют столб сжатой дуги, т е. дуги, горящей в узком канале, через который под давлением про­дувают газ (аргон, азот, водород), дополнительно увеличивающий степень ее сжатия. В этих условиях температура газа в столбе дуги достигает 30000° С, что по сравнению со свободно горящей дугой резко увеличивает степень ионизации и температуру газа, выходящего из канала с большой скоростью в виде струи. Этот источник теплоты имеет высокую концентрацию тепловой энергии и обладает защитными свойствами. Струя плазмы используется в двух вариантах: в совмеще­нии с дугой (при термической резке) и обособленно от дуги (при сварке, наплавке, напылении). Последний вариант пригоден для обработки токонепроводяших ма­териалов.

Электрошлаковая сварка. Рассмотрите сущность процесса и его отличия от сварки под флюсом. Для начала процесса необходима шлаковая ванна, которую получают с помощью сварочной дуги. Подавая флюс в дугу, создают значительный слой электропроводного жидкого шлака. После создания слоя жидкого шлака дуга погружается в него, удлиняется и становится неустойчивой. Это приводит к прекращению дугового разряда и замыканию сварочной цепи через жидкий шлак, подогреваемый джоулевым теплом при прохождении через него электрического тока. Плавление электродной проволоки, подаваемой в сварочную ванну, обеспечи­вается теплотой перегреваемого шлака. Теплота расходуется и на оплавление кро­мок свариваемых заготовок по всей толщине. Следовательно, в электрошлаковом процессе источником теплоты является шлаковая ванна. Источник теплоты являет­ся распределенным в отличие от сосредоточенного источника - дуги. За счет приме­нения такого источника обеспечивается возможность сварки за один проход загото­вок большой толщины и достижение высокой производительности. Процесс свар­ки возможен при вертикальном расположении шва; скорость процесса сварки 1... 5 м/ч, а производительность тем выше, чем больше толщина свариваемых заготовок.

Электрошлаковую сварку применяют для соединения толстолистовых (бо­лее 20 мм) заготовок, отливок, поковок и слитков из чугуна, стали, медных, никелевых, титановых и алюминиевых сплавов. Возможно выполнение стыковых (прямолинейных и кольцевых) швов, наплавов, а также тавровых швов при изго­товлении крупных гидроцилиндров, станин прессов и крупных узлов оборудования тяжелого машиностроения.

Сварка электронным лучом. Процесс относится к сварке плавлением. В от­личие от дуговых методов сварки выполняется в глубоком вакууме, где ма­ло ионов, переносящих электрические разряды. Поэтому в вакууме дуговой электрический заряд неустойчив. Для сварки в вакууме с давлением 1,33 • 10^-8 .. . 1,33 • 10^-10 МПа в качестве источника теплоты используют поток ускоренных электронов. Скорость электронов равна примерно половине скоро­сти света, что достигается высоким напряжением (40 ... 150 кВ) между катодом и заготовкой (анодом). Электроны, излучаемые с катода, разгоняются, концентри­руются в луч и бомбардируют металл, выделяя при торможении теплоту за счет перехода кинетической энергии в тепловую. Важно отметить, что энергию луча можно концентрировать на весьма малой площади в глубине металла, где происхо­дит торможение основного потока электронов. Это обеспечивает весьма высокую проплавляющую способность луча, позволяющую сваривать заготовки толщиной до 50 мм за один проход без разделки кромок и получать швы минимальной ши­рины, что исключает искажение формы заготовок при сварке. Сварка электронным лучом применима для заготовок, размещаемых в камере, и обеспечивает наиболее высокое качество соединений любых металлов, в том числе тугоплавких, легко окисляемых при повышенных температурах.

Лазерная сварка. При лазерной сварке источником теплоты для расплавления свариваемых кромок служит узконаправленный монохроматичный световой луч, который способен нагревать металл и другие непрозрачные материалы. Основные достоинства лазерной сварки: высокая локальность пятна нагрева, равного диамет­ру электронного луча, но не требующая вакуумной среды. Лазерную сварку ведут в воздушной среде, а для защиты металла от окисления используют струйные спо­собы газовой защиты. Лазерную сварку применяют в промышленности для свар­ки тонколистовых конструкций из разных конструкционных сплавов, а том числе и ограниченно свариваемых другими методами.

Термическая резка. Под термической резкой понимают местное удаление материала заготовки по траектории реза. По механизму удаления различают хими­ческий процесс окисления нагретого металла кислородом и перевода его в легкоплавкие оксиды, удаляемые из зоны реза, а также электромеханический процесс нагрева до расплавления и выдувания жидкого металла из зоны реза. К первому относят газокислородную резку, а ко второму - дуговую, плазменную, электрон­но-лучевую и лазерную.

Термомеханическая сварка. Изучите классификацию способов сварки по характеру термомеханического воздействия на заготовки и видам энергии.

Контактная сварка. Контактная сварка - наиболее распространенный способ сварки давлением, где нагрев металла производят теплотой, выделяемой при контакте двух заготовок при протекании через них электрического тока. Тепло­та интенсивнее выделяется в зоне сварки, т.е. месте контакта между заготовками, так как эта зона имеет наибольшее электросопротивление. Главное требование к нагреву - обеспечение совместной пластической деформации свариваемых заготовок.

Уясните, почему стыковую, точечную и роликовую сварку называют контакт­ной и в чем различие этих процессов.

Стыковой сваркой сваривают заготовки компактных сечений (рельсы, прут­ки, трубы). Торцы заготовок нагревают, а затем сжимают для обеспечения совме­стной пластической деформации. Сварку ведут двумя способами: сопротивлением и оплавлением.

Сварку сопротивлением применяют при соединении небольших заготовок из однородных сплавов, с обработанными и очищенными торцами и подгонкой их по площади поперечного сечения в месте сварки.

Сварку оплавлением применяют при соединении крупных заготовок различ­ных поперечных сечений из любых сплавов без предварительной обработки торцов. Нагрев ведут до полного оплавления торцов. При последующем сжатии жидкий металл с оксидами и загрязнениями выдавливается из зоны сварки, а в совместной пластической деформации участвуют нагретые слои свариваемых металлов.

Точечная и роликовая сварка предназначена для соединения листовых загото­вок. Края заготовок, собранные внахлестку, сжимают электродами и нагревают проходящим электрическим током. Максимальный нагрев достигается в местах контакта между листами заготовок. Это приводит к частичному расплавлению за­готовок по толщине и образованию литого ядра сварной точки. Вытеканию жидко­го металла препятствует сжатие листов электродами. Давление способствует полу­чению плотного металла в сварной точке, несмотря на усадку жидкого металла при кристаллизации.

Оборудование для роликовой сварки отличается от точечной формой электро­дов. Роликовая сварка обеспечивает получение герметичного непрерывного шва за счет последовательного образования перекрещивающихся точечных соединений.

Но возникают трудности при сварке ультра­тонких заготовок, связанных с нестабильностью качества сварки, в этом случае следует использовать конденсаторную сварку.

Рассмотрите подготовку заготовок под сварку и их сборку, технологические возможности процессов и характерные области применения (материалы, толщи­ны, типы конструкций).

Сварка трением и газопрессовая сварка. Эти способы относят к сварке давле­нием, но они различаются источниками теплоты. Надо выявить преимущества спо­собов по сравнению с контактной стыковой сваркой, особенности процессов и ра­циональные области применения. Для сварки трением одна из заготовок должна иметь ось вращения.

Положительной стороной газопрессовой сварки является более плавный, чем при контактной сварке, режим нагрева и охлаждения и защита от окисления газо­вым пламенем. Поэтому она пригодна для сварки особо крупных заготовок. Важ­но, что при этом не требуется электроэнергии, что позволяет применять ее при ремонтных и других работах в полевых условиях.

Диффузионная сварка в вакууме. Сущность процесса состоит в диффузии атомов соединяемых элементов, при которой на границе контакта двух деталей образуются новые зерна, принадлежащие одновременно каждой из соединяемых заготовок. Температура нагрева металла такова, что он остается в твердом состо­янии, но скорость диффузионных процессов наибольшая; давление ниже предела текучести - для обеспечения физического контакта при сохранении форм загото­вок; наличие вакуума - для защиты от окисления. Этот способ позволяет полу­чать соединения по большой контактной поверхности и без существенной пласти­ческой деформации; применяется для получения биметаллических, заготовок; соединения металлов с неметаллами.

Ультразвуковая сварка. Способ применяют при сварке металлов и пластмасс. Металлические листовые заготовки сжимают и сообщают одной из них возврат­но-поступательное перемещение вдоль плоскости сварки с ультразвуковой ча­стотой. Сварка осуществляется за счет разрушения оксидных пленок при сколь­жении и совместной деформации заготовок. Нагрев при этом не превышает 200... 300 ° С. Способ пригоден для тонколистовых заготовок, в том числе для сварки после окончательной упрочняющей обработки.

Пластмассы сваривают при колебаниях инструмента, направленного перпен­дикулярно свариваемым поверхностям. При этом заготовки размягчаются за счет нагревания при рассеивании упругих колебаний у поверхности контакта. Способ позволяет сваривать заготовки различных толщин: пленки и листы толщиной 5...20 мм из термопластичных материалов.

Специальные термические процессы в сварочном производстве. Различают два основных метода применения сварочных источников для нанесения покрытий: наплавку и напыление. При наплавке материал заготовки оплавляется и перемешивается с материалом покрытия. Это ограничивает но­менклатуру сочетаний. Применяют для материалов, обладающих взаимной ра­створимостью. Он дает покрытия сравнительно большой толщины и реализуется всеми способами сварки плавлением. При напылении материал подложки не оплавляется, а материал покрытия в виде мелких капель, ударяясь о под­ложку, обеспечивает сцепление. Для напыления применяют главным образом плазменную струю.

Пайка металлов и сплавов. Наряду со сваркой широко применяют другой вид соединения - пайку, при котором расплавляется только припой, смачивая нерасплавляемые кромки заго­товок. Изучите современные механизированные способы пайки; "твердые" и "мягкие" припои; особенности конструирования паяных соединений и типовую номенклатуру паяных конструкций

Контроль качества сварных и паяных соединений. Сварка и пайка являются завершающей операцией изготовления конструкции, определяющей ее надежность. Поэтому применимость сварки во многом зависит от достоверности контроля сплошности соединений.

Основы размерной обработки заготовок деталей машин

В теме рассматриваются современные и прогрессивные технологические мето­ды формообразования поверхностей деталей машин точением, сверлением, фрезе­рованием, протягиванием, шлифованием, отделочными, электрофизическими и другими методами обработки. Методы обработки определяют точность изготовле­ния, шероховатость поверхности и физико-механические свойства поверхностного слоя деталей, которые имеют большое значение для достижения высоких эксплуа­тационных показателей изделий, определяющих надежность машин. Одной из задач машиностроения является развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин.

Ознакомьтесь с условной классификацией технологических методов обработ­ки заготовок деталей машин, которые наиболее широко применяют в промышлен­ности.

Основы механической обработки резанием. Изучите кинематику процесса резания, т.е. движения, необходимые для формообразования поверхностей заготовок в процессе обработки.

Для осуществления процесса резания режущему инструменту и заготовке необходимо сообщить относительные движения. Движе­ния, обеспечивающие среза­ние с заготовки слоя металла или вызы­вающие изменение состояния обработанной поверхности заготовки, называют основными. К ним относят главное движение и движение подачи. Движение, определяющее скорость деформирования и отде­ле­ния стружки, называют главным движением. Движения, обеспечи­вающие врезание режущей кромки инструмента в материал заго­товки, называют движением подачи. Скорость главного движения обозначают V, подачу s.

Графическим изображением процесса формообразования по­верхности служит схема обработки, на которой условно изображают обрабатываемую заготовку, ее установку и закрепление на станке с указанием положения инструмента относи­тельно заготовки и основ­ных движений.

Основные движения являются формообразующими - они вос­производят производящие линии (образующую и направляющую) при обработке поверхностей в процессе резания. Обработка загото­вок деталей машин реализует три основных кинематических метода формообразования поверхностей: копирование, следов, обкатки (огибания). Изучите сущность этих методов формообразования по­верх­ностей. При методе копирования образующей обрабатываемой поверхности служит форма режущей кромки инструмента. При ме­тодах следов и обкатки как образую­щая, так и направляющая обраба­тываемой поверхности воспроизводятся кинемати­чески согласован­ными движениями заготовки и инструмента.

Изучите составляющие режима резания: скорость резания, по­дачу и глубину резания, обозначения и единицы измерения.

На примере токарного резца рассмотрите элементы и геомет­рию режущего инструмента. Для определения углов резца необхо­димо знать поверхности на обра­батываемой заготовке и координат­ные плоскости.

Обратите внимание на влияние углов резца на процесс резания и качество об­работанной поверхности.

Ознакомьтесь с физической сущностью процесса резания как процесса упругопластического деформирования материала заго­товки, сопровождающегося ее раз­рушением и образованием стружки.

Рассмотрите физические явления, сопровождающие процесс упругопластического деформирования срезаемого слоя материала при формообразовании поверх­ностей резанием: наростообразование, трение, тепловыделение, износ инструмента. Особое внимание обратите на влияние этих явлений на качество обработки.

Применение различных смазочно-охлаждающих сред оказывает благоприятное влияние на процесс резания и качество обработки.

Ознакомьтесь с понятием точность и качество обработанной поверхности. Чем выше требования, предъявляемые к точности и качеству поверхностей, тем дли­тельнее процесс обработки заготовки и сложнее технологический процесс изготов­ления. Качество обработанных поверхностей определяет надежность и долговеч­ность деталей и машин в целом.

Металлорежущие станки. В основу классификации станков поло­жен технологический метод обработки. По принятой классификации станки разделены на десять групп, а каждая группа на десять типов. Особое место в стан­костроении занимают станки с программным управлением и многооперационные (обрабатывающие центры).

Понятие о размерных рядах, типоразмерах и дополнительной классификации. Понятие о кинематике станков. Изучите рекомендации по назначению и областям применения различных типов станков.

Основы физико-химических методов размерной обработки.

Ознакомьтесь с физической сущностью электрофизических и электрохими­ческих методов обработки, которые применяют для обработки высокопрочных, весьма вязких, токопроводящих материалов, неметаллов и других труднообраба­тываемых материалов.

Электроэрозионные методы обработки: электроискровая, электроимпульсная, анодно-механическая, электроконтактная - основаны на явлении электрической эрозии - разрушении материалов под действием непрерывных электрических раз­рядов. Обратите внимание на электроды, которые изготовляют по форме обрабаты­ваемых поверхностей.

Электрохимические методы обработки (электрохимическое полирование, электрохимическая размерная обработка, электроабразивная и электроалмазная) основаны на явлении анодного растворения металла заготовки при электролизе.

Анодно-механическая обработка основана на сочетании электротермических и электрохимических процессов и занимает промежуточное место между электро­эрозионными и электрохимическими методами.

Изучая формообразование поверхностей светолучевыми методами, отметьте, что обработка электронным лучом основана на местном нагреве поверхности металла за счет бомбардировки обрабатываемой поверхности потоком электро­нов, сфокусированных электромагнитными линзами.

Светолучевая (лазерная) обработка основана на использовании оптических квантовых генераторов света и заключается в местном нагреве поверхности метал­ла фотонами, сфокусированными оптическими линзами.

Обработка плазменной струёй основана на использовании высокой температу­ры плазмы, получаемой в плазмотронах и направленной на обрабатываемую по­верхность.