Технология конструкционных материалов

Технология конструкционных материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Машины и технология обработки металлов давлением"

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:

"Технология конструкционных материалов"

Выполнил: Студент группы 2142213:

Зямилов А.Р.

Проверила: Преподаватель

Шутова Л.А.

Набережные Челны

. Схема обработки поверхности заготовки

Механическую обработку резанием наружных поверхностей тел вращения выполняют точением, шлифованием, а также отделочными технологическими процессами (полированием и суперфинишированием). В процессе черновых переходов параметры шероховатости снижаются в 4 - 5 раз, а при отделочных - в 1,5 - 2 раза. При этом принимают такой процесс обработки или сочетание нескольких, технологические возможности которых обеспечивают выполнение технических требований к детали.

Наружные цилиндрические поверхности обтачивают на станках токарной группы (токарно-винторезные, токарно-револьверные, карусельные, многорезцовые одно- и многошпиндельные автоматы и др.) прямыми или отогнутыми проходными резцами. Для обработки нежестких валов рекомендуют использовать проходные резцы, у которых главный угол в плане f= 90o (рис. 13.1). При обтачивании заготовок валов такими резцами радиальная составляющая силы резания Ру равна нулю, что снижает деформирование заготовок в процессе обработки и повышает их точность.

Точение длинных пологих конусов выполняют при смещении в поперечном направлении корпуса задней бабки относительно ее основания или с использованием специального приспособления - конусной линейки. Механическую обработку на станках с ЧПУ конических поверхностей с любым углом конуса при вершине осуществляют подбором скоростей продольной и поперечной подач. Для заготовок из закаленных сталей, обладающих высокой твердостью, шлифование является одним из наиболее распространенных технологических процессов обработки резанием. Наружные поверхности шлифуют на кругло шлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках. Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем

Схемы обработки наружной цилиндрической поверхности заготовок на круглошлифовальных станках: а - шлифование с продольной подачей; б - врезное шлифование; в - глубинное шлифование; г - шлифование уступами

Отверстия в изделиях чаще бывают цилиндрические гладкие или ступенчатые, сквозные или глухие. Обработка отверстий может производиться резанием лезвийными и абразивными инструментами, а также электроэрозионной обработкой. Для улучшения условий работы инструмента, снижения энергозатрат сверление отверстий большого диаметра выполняется за несколько переходов (чаще за два). Первый переход - предварительное сверление инструментом диаметром примерно равным 0,25d , где d - окончательный диаметр отверстия. Далее выполняют рассверливание отверстия сверлом диаметром d.

В серийном производстве мелкие корпусные изделия, масса которых не превышает 30 кг, можно обрабатывать на вертикально-сверлильных станках. В крупносерийном и массовом производстве отверстия обрабатывают на агрегатных многошпиндельных сверлильных станках.

На токарно-винторезных станках обработку поверхностей выполняют сверлами (рис.15.4, а), зенкерами и развертками. В этом случае обработку ведут с движением продольной подачи режущего инструмента. Сквозные отверстия на токарно-винторезных станках растачивают проходными расточными резцами (рис. 15.4, б), глухие - упорными (рис. 15.4, в). Внутренние конические поверхности средней длины (рис.15.4, г) с любым углом конуса при вершине располагают с наклоненным движением подачи резца при повороте верхнего суппорта.

Типовые схемы обработки цилиндрических и конических отверстий в заготовках на станках токарной группы: а - сверлом; б - проходным расточным резцом; в - упорным резцом; г - проходным резцом при повороте верхнего суппорта

Схема нарезания резьбы резьбовым резцом.

Обработка поверхностей заготовок деталей с периодически повторяющимся профилем:

Детали с периодически повторяющимся профилем (с равным шагом) широко распространены в машиностроении. К ним относятся зубчатые, червячные и храповые колеса, зубчатые рейки, шлицевые соединения и т.д. Зубчатые колеса широко применяют в передачах современных машин и приборов, поэтому основное внимание в этой лекции уделено обработке эвольвентных зубчатых колес.

Обкатка - технологический процесс, основанный на зацеплении зубчатой пары: режущего инструмента и заготовки. Режущие кромки инструмента имеют профиль зуба сопряженной рейки (рис. 15.6, а) или сопряженного колеса (рис. 15.7, а). Боковая поверхность зуба на заготовке образуется как огибающая последовательных положений режущих кромок инструмента в их относительном движении (рис. 15.6, б; рис.15.7, б). Этот метод обеспечивает непрерывное образование зубьев колеса, высокую производительность и значительную точность обработки.

Схема нарезания зубьев цилиндрического колеса червячной фрезой: схема (а) и огибающая последовательность положений режущей кромки инструмента (б): 1 - фреза; 2 - нарезаемого колесо

Схема нарезания зубьев цилиндрического колеса долбяком(а) и огибающая последовательность положений режущей кромки инструмента (б): 1 - долбяк; 2 - нарезаемое колесо.

Схемы фрезерования плоскости цилиндрической (а) и торцовой (б) фрезами.

При цилиндрическом фрезеровании плоскостей работу выполняют зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы. При торцовом фрезеровании плоскостей в работе участвуют зубья, расположенные на цилиндрической и торцовой поверхностях фрезы.

. Физическая сущность обработки металлов давлением

обработка заготовка металл давление

Обработка давлением основана на способности металлов в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело.

При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, большие межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в исходное положение, а занимают новые положения равновесия. Для начала перехода атомов в новые положения равновесия необходима определенная величина действующих напряжений, зависящая от межатомных сил и характера взаимного расположения атомов (типа кристаллической решетки, наличия и расположения примесей, формы и размеров зерен поликристаллов и т.п.)

Величина пластической деформации не безгранична. При определенном ее значении, называемом предельной деформацией, может начаться разрушение металла. На величину предельной деформации оказывают влияние такие факторы, как механические свойства сплавов, температурно-скоростные условия деформирования и схема напряженного состояния

С увеличением степени деформации при обработке металла в холодном состоянии (листовая штамповка, волочение, прокатка тонких листов) возрастают прочностные и понижаются пластические характеристики металла, одновременно меняются и физические свойства.

Если обработка давлением протекает ниже температуры рекристаллизации и сопровождается поверхностным упрочнением (наклепом), то такая обработка называемся холодной

Если обработка давлением протекает выше температуры рекристаллизации и не сопровождается поверхностным упрочнением (наклепом), то такая обработка называется горячей. Преимущества горячей пластической деформации:

) Меньшая опасность разрушения металла (с повышением температуры прочность металла снижается и благодаря рекристаллизации становится возможным значительное формоизменение)

) Снижение необходимых усилий и энергии деформирования, так как деформирующее усилие при горячей пластической деформации, по сравнению с холодной деформацией, может быть меньше в 30-40 раз, что очень важно при ковке и штамповке крупногабаритных поковок

) Снижение необходимых усилий и энергии деформирования, так как деформирующее усилие при горячей пластической деформации, по сравнению с холодной деформацией, может быть меньше в 30-40 раз, что очень важно при ковке и штамповке крупногабаритных поковок

) Возможность формирования мелкозернистой структуры. Если в результате горячей пластической деформации необходимо формировать мелкозернистую структуру, температура на заключительной стадии ковки или штамповки должна быть выше температуры рекристаллизации.

) Уменьшение анизотропии механических характеристик, так как текстура после горячей деформации выражена слабее, чем после холодной

Недостатки горячей пластической деформации:

) Трудность поддержания постоянной температуры при проведениипроцесса деформирования.

) Низкое качество поверхности за счет того, что металлы и сплавы при нагреве до температур горячей пластической деформации покрываются окалиной. Окалина обладает достаточно высокой твердостью и заковывается (заштамповывается) в поверхностные слои поковки. При этом необходимо увеличение припусков на механическую обработку.

) Затруднение точного контроля размеров изделия - угар металла в условиях пластической деформации не позволяет точно учесть изменения размеров поковки при ее охлаждении. При ковке крупных поковок из-за тепловой радиации подход к заготовке для определения ее размеров затруднен

) Неоднородность формируемой структуры и свойств, так как конечные размеры зерен в поковке, изготовленной в условиях горячей деформации, никогда не бывают одинаковыми, поскольку в поверхностных слоях металла деформация всегда более интенсивна. Размер зерен возрастает от поверхности к центру поковки, что обусловлено более быстрым охлаждением поверхностных слоев, и собирательная рекристаллизация не успевает произойти.

. Производство нормалей методами холодной высадки

Холодная высадка является одним из прогрессивных методов получения узлов и деталей в различных отраслях промышленности. Наиболее широко холодная высадка применяется при изготовлении крепежных изделий: гайки, болты, заклепки, шплинты и т.д. Характерными чертами процессов холодной высадки, обеспечивающими её широкое распространение, являются:

высокая производительность труда;

малая себестоимость болта;

применение инструмента, автоматически обеспечивающего необходимые точность детали;

малые потери материала, высокий коэффициент его использования;

возможность механизации и автоматизации процессов.

Операция холодной объёмной штамповки заключается в получении холодновысадочных гаек с местными утолщениями путём уменьшения длины части заготовки (местная осадка) без нагрева металла. Для изготовления применяются холодновысадочные автоматы, на которых, кроме высадки, производятся другие операции (отрезка, прошивка, нарезка резьбы и т.п.), что позволяет получать гайку, не требующую дополнительной обработки. Производительность данных автоматов составляет до нескольких сотен гаек в минуту.

Холодная высадка обеспечивает благоприятное расположение волокон макроструктуры, в результате чего повышаются прочность гайки и сопротивление истиранию. Увеличение диаметра заготовки при высадке ограничивается её продольной устойчивостью или вероятностью разрушения с образованием продольных трещин. Для уменьшения опасности разрушения холодновысадочной гайки заготовки применяют многопереходную высадку с промежуточным рекристаллизационным отжигом. Образование головок различной конфигурации методом холодной высадки производится посредством последовательных, быстрых и сильных ударов ( одного или нескольких), под влиянием которых металл начинает перемещаться и заполнять форму матрицы и пуансона. Таким образом, процесс холодной высадки заключается в том, чтобы из проволоки, профиль которой меньше головки и внутреннего диаметра матрицы, осадить металл до нужных размеров

Законченный технологический процесс холодной высадки состоит из следующих операций:

) подготовка металла (волочение, травление, промывка и т.д.);

) высадка;

) обрезка граней, овалов, лысок, зубьев и т.д.;

) сужение диаметра стержня;

) подорезка;

) накатывание;

) промывка;

) мателлопокрытие.

) холодной высадки за два удара:

а) подачи материала до упора (рис. 49, а);

б) отрезки заготовки ножом (рис. 49, б);

в) предварительной высадки (рис. 49, в);

г) окончательной высадки (рис. 49, г);

) обрезки граней и сужения стержня;

) подрезки под головкой стержня и снятия фаски на конце;

) накатывания резьбы ; 5) промывки.

. Расшифровать марки сталей

) Сталь АС14:

Классификация материала: Сталь конструкционная повышенной обрабатываемости резанием

Дополнительные сведения о материале: Сернистомарганцовистая свинецсодержащая сталь.

Применение: Для изготовления паропроводных и пароперегревательных труб установок сверхвысокого давления с длительным сроком службы при температурах до +700 °С- фасонных профилей высокой точности

Химический состав материала АС14 в процентном соотношении:

) Сталь 12Х17:

Классификация материала: Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

Применение: крепежные детали, валики, втулки и другие детали аппаратов и сосудов, работающих в разбавленных растворах азотной, уксусной, лимонной кислоты, в растворах солей, обладающих окислительными свойствами.

Химический состав материала 12Х17 в процентном соотношении:

) Сталь Сталь 3К-7:

Классификация материала: Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Применение: Для производства холоднотянутой проволоки, применяемой для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.

Химический состав материала 3К-7 в процентном соотношении:

) Сталь СрМ 92,5

Классификация материала: Сплав серебряно-медный

Применение: для изготовления разрывных и скользящих контактов, электротехнических проводников и других изделий технического назначения; предметов сервировки стола (ложек, вилок, ножей)

1. Дальский А.М. "Технология Конструкционных Материалов", "Машиностроение".

. Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман "Материаловедение и ТКМ" .

. Солнцев Ю.П. "Технология Конструкционных Материалов".