Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Марта 2012 в 11:57, реферат
Заполнение литейных форм является сложным гидродинамическим и физико-химическим процессом. Главным фактором, определяющим уровень жидкотекучести, являются свойства сплава в жидком состоянии: теплофизические свойства, особенности кристаллизации, вязкость, окисляемость.
Линейная усадка. Линейная усадка металлов и сплавов отражает изменение линейных размеров отливки после образования на ее поверхности жесткого кристаллического скелета и охлаждения до комнатной температуры.
В отливах из чистых металов температура начала линейной усадки соответствует температуре плавления. Линейная усадка в этом случае пропорциональная линейному коэффициенту термического расширения и разности между температурами плавления и комнатной:
ε = αt (tпл - t20)*100,
где, ε - коэффициент линейной усадки, %, α t - средний линейный коэффициент расширения металла в интервале от tпл до t20; tпл и t20 - соответственно температуры плавления и комнатной.
Участок диаграммы состояния между температурой начала линейной усадки и температурой солидус назван А.А. Бочваром эффективным интервалом кристаллизации.
Трещиностойкость. Это - способность металлов и сплавов к релаксации (ослаблению, уменьшению) напряжений, возникающих в отливке при затвердевании и охлаждении, в результате усадки, фазовых превращений или температурного перепада.
В практике литья обычно различают два вида трещин - горячие и холодные. Это деление весьма условно. Считается, что горячие трещины образуются в области, близкой к температуре солидус. По внешнему виду эти трещины отличаются окисленной поверхностью, в особенности - на стальных отливках. Холодные трещины, в отличие от горячих, имеют поверхность и образуются в области упругих деформаций при температуре, которая значительно ниже температуры окончания кристаллизации.
Свариваемость. От свариваемости сплавов зависит качество исправления дефектов отливок и надежность соединения литых деталей методом сварки.
Для художественных отливок это свойство имеет большое значение. Особенно важно обеспечить надежное соединение крупных элементов скульптур.
В литейной практике свариваемость обычно оценивают по склонности к образованию сварочных трещин и по разупрочнению околошовной зоны. Трещин в зоне сварного шва могут появиться при его остывании в результате возникновения больших термических напряжений. Свариваемость оценивают также, сопоставляя свойства шва и околошовной зоны со свойствами основного металла.
При объемной штамповке поковку требуемой формы и размеров получают с помощью специального инструмента, назывемого штампом. Формоизменение поковки производится в полостях штампа, называемых ручьями.
Применяется 2 вида ручьев:
открытый;
закрытый.
У открытых зазор между половинами штампа переменный и уменьшается в процессе деформирования поковки. В этот зазор вытекает металл в облой, закрывая выход основного металла, тем самым способствуя заполнению полости ручья. В конце штамповки в облой вытесняются излишки металла.
При штамповке в закрытых ручьях зазор между половинами штампа небольшой и предназначен для обеспечения взаимной подвижности частей штампа. В процессе штамповки он остается постоянный и в него может вытекать металл, образуя торцовый заусенец. Наличие заусенца указывает на излишек металла в заготовке. Важно: объем заготовки для такого ручья должен быть точным, так как излишек металла вызывает не только образование заусенца, но и приводит к значительному возрастанию напряжений в полости ручья и более интенсивному его износу.
Исходным для штамповки является прутковый материал преимущественно круглого поперечного сечения. Из такой заготовки затруднительно получить удлиненную поковку сложной формы в одном штамповочном ручье. Для получения поковки без значительного перерасхода материала заготовке необходимо придать форму, близкую к форме поковки. Такое формообразование выполнятеся в заготовительных ручьх штампа.
Заготовительные ручьи – служат для перераспределения металла исходной заготовки по длине в соответствии с его распределением в поковке. Заготовительные ручьи также делят на открытые и закрытые.
В закрытых заготовительных ручьях течению металла в требуемом направлении способствуют ограничения в виде боковых стенок ручья.
При обработке в заготовительных ручьях, в отличии от штамповочных, всегда должно быть некоторое недозаполнение полости ручья. В противном случае металл будет вытекать в зазор между штампами, образуя заусенец, который будет заштампован в окончательном ручье, что приведет к браку.
Молоты относятся к кузнечно-штамповочному оборудованию динамического действия. Основные их недостатки заключаются в передаче сотрясений при ударах на близко стоящее оборудование, на конструкции здания кузнечного цеха и окружающих строений, в большом шуме и невысокой точности получаемых поковок. Несмотря на эти недостатки молоты в настоящее время достаточно широко применяются в промышленности, так как динамическое воздействие на заготовку эффективно в случаях штамповки поковок сложной формы, а также при обработке труднодеформируемых и жаропрочных сплавов.
Для горячей объемной штамповки в настоящее время применяют паровоздушные, механические и гидравлические молоты. Наибольшее распространение получили паровоздушные молоты.
Паровоздушный штамповочный молот двойного действия работает по тому же принципу, что и ковочный, но имеет некоторые конструктивные отличия. Если при ковке получают изделия простой формы, то при штамповке стремятся достичь максимального приближения формы поковки к форме готового изделия, и поковки получаются довольно сложными — с ребрами, выступами, полостями и т. п. Поэтому необходимо, чтобы удар был как можно жестче, т. е. максимальная доля энергии удара затрачивалась бы только на деформирование поковки. Это обеспечивается большой жесткостью падающих частей и большой массой шабота. Масса шабота штамповочного молота в 20 раз больше массы его падающих частей. Совмещение осей верхней и нижней частей штампа при штамповке обеспечивается наличием удлиненных регулируемых направляющих и креплением стоек молота непосредственно на шаботе. В процессе штамповки кузнец сам управляет молотом, нажимая на педаль или рукоятку.
Паровоздушные штамповочные молоты изготавливаются по ГОСТ 7024—75 восьми типоразмеров с массой падающих частей от 630 кг до 25 т.
Для штамповки применяются также паровоздушные бесшабашные молоты с двусторонним ударом. У этих молотов отсутствует шабот, а бабы движутся навстречу друг другу. В результате энергия удара почти целиком расходуется на деформацию поковки и взаимно поглощается бабами, не передаваясь на фундамент. Верхняя баба является ведущей. Перемещаясь вниз под действием давления пара или сжатого воздуха, она приводит в движение нижнюю бабу через механическую или гидравлическую связь.
При гидравлической связи нижняя баба разгоняется силой давления жидкости в нижнем цилиндре. При движении верхней бабы вниз штоки давят на плунжеры, толкая их вниз. В результате жидкость (минеральное масло), находящаяся в замкнутом объеме, из боковых полостей корпуса нижней поперечины вытесняется в среднюю и перемещает плунжер вверх, а через шток и нижнюю бабу вверх вплоть до соударения. К моменту удара нижняя баба развивает такую же скорость, как и верхняя. В местах соединения штоков с бабами имеются амортизаторы, а гидроудары в жидкости смягчаются компенсаторами.
Молоты такой конструкции обладают высокой надежностью и изготавливаются с энергией удара до 1 400 000 Дж, что эквивалентно паровоздушному молоту с массой падающих частей 70 000 кг. Главный недостаток бесшаботных молотов — невозможность штамповки в многоручьевых штампах, так как затруднено перемещение заготовки из ручья в ручей. Наилучшие результаты получаются при штамповке в одноручьевых штампах тяжелых заготовок осе симметричных деталей — шестерен, фланцев, втулок и т. п.
Классификация способов сварки
Существует много видов сварки, при этом есть несколько классификаций сварки — по источнику теплоты, например: дуговая и плазменная сварка; по термомеханическому классу, например: контактная и диффузионная сварка и по механическому классу — ультразвуковая и сварка взрывом. Также в разделе рассмотрены методы сварки
Сварка трением — образование сварного соединения при такой разновидности сварки давлением происходит при взаимном перемещении свариваемых изделий относительно друг друга при действии на них давления.
Последовательность образования сварного соединения:
На рисунке представлены схемы процесса сварки трением: 1 — свариваемые детали, 2 — вставка, 3— зона сварки. Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой (схема а) или вставки между деталями (схемы б и в), при возвратно-поступательном движении деталей в плоскости стыка с относительно малыми амплитудами Д и при звуковой частоте (схема г). В процессе вращения детали прижимаются друг к другу постоянным или возрастающим давлением Р. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения.
Разновидностью сварки трением можно назвать инерционную сварку — вращаемую деталь закрепляют в маховике, маховик раскручивают до определенной скорости, детали соединяют, маховик останавливают.
Точечная сварка — это один из видов контактной электросварки металлов. При точечной сварке, детали нагреваются электрическим током в месте контакта и сдавливаются (не во всех случаях). А основной тип соединения — нахлесточное сварное соединение, поэтому точечная сварка получила широкое распространение в автомобильной промышленности, при ремонте автомобилей, для изготовления штампованных конструкций.
На рисунке представлена схема точечной сварки. Свариваемые изделия 1 собираются внахлестку и усилием Fсв зажимаются между электродами 2, подводящими к месту сварки ток силы до нескольких десятков кА от источника энергии 3. Подается кратковременный импульс тока, в зоне контакта образуется область расплавленного металла 4. Во время нагрева металл пластически деформируется, в результате чего образуется уплотняющий поясок 5, который предохраняет расплавленный металл от выплеска и взаимодействия с атмосферным воздухом. Электроды для точечной сварки изготавливают в основном из меди и ее сплавов.
Электрошлаковая сварка или сварка под флюсом в основном используют для соединения металлов толщиной более 16 мм, стали, чугуна, алюминия, меди, титана и их сплавов. Данный вид сварки относится к одним из самых производительных и экономичных. Из преимуществ электрошлаковой сварки можно выделить следующие: сварка за один проход металла практически любой толщины, сварка выполняется без снятия фасок кромок, для сварки можно использовать один или несколько электродов.
К недостаткам сварки под флюсом относятся: толщина металла должна быть более 16 мм, можно сваривать только вертикальные швы, в некоторых случаях необходима термообработка сварного соединения для придания нужных свойств.
Стыковая сварка — это вид контактной сварки, при которой изделия свариваются в стык. Рассмотрим схему контактной сварки:
Обозначения на рисунке: 1 — неподвижная плита; 2 — зажимы-электроды; 3 — свариваемые изделия; 4 — подвижная плита; 5 — сварочный трансформатор; 6 — контакт.
Свариваемые изделия (3), которые закреплены в зажимах-электродах (2) стыковой машины, сжимаются осевой силой Р. При включении сварочного трансформатора (5) через заготовки протекает сварочный ток, который нагревает заготовки. Так как сопротивление контакта является наибольшим во вторичной цепи, наибольшее количество теплоты выделяется в месте контакта (6) между заготовками — отсюда название способа.
Количество выделяемой теплоты Q при стыковой сварке определяется законом Джоуля-Ленца:
Q=I²·R·t, где I — сварочный ток, R — сопротивление контакта, t — время протекания тока.
Из формулы следует, что эффективный нагрев места сварки можно получить при больших значениях сварочного тока. Сварочный ток при контактной сварке может достигать тысяч (в некоторых случаях десятков тысяч) ампер.
Контактная сварка — это один из термомеханических классов сварки, при котором сварное соединение образуется в результате нагрева свариваемых изделий и последующей пластической деформации места соединения под действием сжимающего усилия.
Основные способы контактной сварки — точечная, стыковая и шовная (роликовая) сварка. Английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) стал родоначальником сварки, впервые применив стыковую сварку в 1856 году. В 1877 российский ученый Бенардос предложил способы контактной шовной (роликовой) и точечной сварки. В том же 1877 в США Элиху Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В России контактная сварка была внедрена в промышленность в 1936 году после наладки серийного выпуска контактных сварочных машин.