Контрольная работа по "Металлургии"

Прессование заключается в выдавливании металла, помещенного в замкнутую полость, через отверстие меньшего сечения, чем сечение исходной заготовки. Выдавливание металла нагретой заготовки 5 осуществляется усилием Р пуансона 6. Металл из контейнера 7 выдавливается через отверстие в матрице 8, сечение которого определяет профиль полученного изделия.

Рис. 1. Схемы основных способов обработки металлов давлением:

а — прокатка, 6 — волочение, в — прессование, г — ковка, д — объемная штамповка, е — листовая штамповка; 1, 3, 5, 9, 11 — заготовки, 2 — валки, 4, 8, 13 — матрицы, 6 — пуансон, 7 — контейнер, 10 — бойки, 12, 14 — штампы.

Прессование применяют при изготовлении прутков, труб и изделий сложных профилей. Прессованию подвергают алюминий, медь и их сплавы, цинк, олово, свинец, а также стали. Прессование сталей осуществляют при температурах горячей обработки давлением. Прессование обычно производят на гидравлических горизонтальных прессах, развивающих усилие до 15 000 кН.

Ковкой называют процесс деформирования горячей заготовки ударами молота, нажатием пресса или ударами кузнечных инстру­ментов вручную. При этом заготовке придают необходимую форму иразмеры. В процессе ковки течение металла заготовки 9  происходит в направлениях V, не ограниченных поверхностями бойков 10 или универсального кузнечного инструмента.

Ковку используют для получения  простых и сложных по форме  изделий с повышенными механическими  свойствами массой от долей килограмма до 300 т, не имеющих точных размеров и высококачественной поверхности. Большинство изготовляемых поковок  подвергают механической обработке  на металлорежущих станках.

Ковку подразделяют на ручную и машинную. Ручная ковка применяется в мелкосерийном и индивидуальном производстве, при ремонтных работах, изготовлении мелких поковок массой до 8 кг. Производительность при ручной ковке очень низкая.

Ручную ковку выполняют  ударами ручника и кувалд, наносимых  кузнецом и молотобойцами вручную, без использования каких-либо механизмов и машин для деформирования металла. При этом нагретую заготовку укладывают на наковальню и под ударами ручника и кувалд металл перемещается, принимая заданные форму и размеры. При ручной ковке требуется высокая квалификация кузнеца. Машинная ковка осуществляется на кузнечнопрессовом оборудовании и является основным способом, применяемым в машиностроении, а при обработке поковок массой до 300 т — единственным способом их изготовления. Ковку мелких (массой до 100 кг) и средних (массой до 2000 кг) поковок выполняют на ковочных молотах с массой падающих частей до 5 т. Крупные (массой более 2000 кг) поковки куют на ковочных гидравлических и парогидравлических прессах, развивающих усилие до 98,1 МН иболее.

Машинная ковка осуществляется ударами падающих частей ковочного  молота или давлением пресса, под  воздействием которых металл пластически  деформируется. В этом случае роль наковальни выполняет нижний неподвижный боек молота, а верхний под­вижный при падении ударяет (на молоте) или нажимает (на прессе), выполняя роль кувалды и ручника. Под воздействием ударов или нажатия верхнего бойка металл заготовки деформируется и в процессе ковки принимает заданные размеры и форму.

Штамповкой называют процесс деформирования металла в штампах. Различают объемную и листовую штамповку.

При объемной штамповке предварительно нагретую заготовку 11 деформируют в  замкнутой полости специализированного  инструмента — штампов 12, имеющих  специальные полости-ручьи, по форме  соответствующие форме будущей  поковки. В процессе деформирования заготовки металл заполняет полости  штампов и принимает их форму. Горячую объемную штамповку осуществляют штампах, устанавливаемых на молотах, прессах или горизонтально-ковочных машинах.

При объемной штамповке получают поковки, точность размеров и качество поверхности которых значительно  выше, чем при ковке, а производительность горячей штамповки в несколько  раз выше, чем при ручной и машинной ковке. Изготовлять поковки объемной штамповкой может кузнец-штамповщик более низкой квалификации по сравнению  с квалификацией кузнеца ручной и машинной ковки. Объемная штамповка  является одним из наиболее прогрессивных  способов обработки металлов давлением. Однако объемную штамповку целесообразно  применять в серийном, крупносерийном и массовом производствах и нецелесообразно — в мелкосерийном и индивидуальном, так как затраты на изготовление штампов окупаются только в случае производства большого количества поковок.

При листовой штамповке изделия  и детали изготовляют с помощью  штампов из листового материала, ленты или полосы. В процессе листовой штамповки заготовке 13 обычно в холодном состоянии изменяют форму или  разрезают ее с помощью штампов 14. Листовая штамповка обеспечивает высокую производительность труда, позволяет автоматизировать штамповочные работы, обеспечивает получение деталей  с высокой точностью и хорошим  качеством поверхности, которые  поступают на сборку, как правило, без дополнительной механической обработки.

9 Классификация видов  сварки. Электродуговая и газовая  сварка. Газовое резание металлов Пайка металлов. Припои и их марки

Классификация сварки. Согласно ГОСТ 19521—74, сварку ме­таллов классифицируют по физическим, техническим и технологическим признакам.

По физическим признакам (форме вводимой энергии, наличию  давления и виду инструмента —  носителя энергии) все виды сварки подразделяют на классы — термический, термо­механический и механический (рис. 1.1).

К техническим признакам  относятся способ защиты металла  в зоне сварки, непрерывность процесса и степень механизации сварки (рис. 1.2).

К технологическим признакам  в зависимости от вида сварки относятся  вид электрода, вид дуги, род и  полярность сварочного тока, способ формирования шва и др,

Дуговая сварка. Источником теплоты служит электрическая дуга, горящая между электродом и свариваемыми заготовками. Температура столба дуги составляет 6000…8000 °С. В результате теплового воздействия происходит местное расплавление кромок заготовок и присадочного металла — образуется общая сварочная ванна, которая после прекращения теплового воздействия кристаллизуется, превращаясь в шов.

Дуговая сварка под флюсом. Процесс ведут непокрытой элек­тродной проволокой (рис. 1.3). Дуга горит под слоем флюса, ко­торый при плавлении превращается в жидкий шлак, защищаю­щий сварочную ванну от атмосферного воздуха. Зажигание дуги, поддержание ее горения и заварка кратера в конце шва автоматизированы. По производительности автоматическая сварка под флюсом в 15…20 раз превосходит ручную дуговую сварку. Это достигается использованием сварочных токов силой до 2000 А. Высокое качество сварных швов обеспечивается повышением механических свойств наплавленного металла благодаря надежной защите сварочной ванны при одновременном ее раскислении и легировании. Сварка может производиться при применении как постоянного* так и переменного тока.

Рис. 1.2. Классификация видов  сварки по техническим признакам 

Рис. 1.3. Схема дуговой сварки под флюсом:

1 — флюс, 2 — жидкий  шлак, 3 — мундштук, 4 — электродная  проволока, 5 — механизм подачн и перемещения электродной проволоки, 6 — трубопровод для отвода газов, 7 — шлаковая корка, 8 — сварной шов, 9 —заготовка, 10— сварочная ванна, И — дуга; £>св~" скорость сварки, оп — скорость подачи сварочной проволоки, и — угловая скорость подачи сварочной проволоки

Электрошлаковая сварка основана на плавлении свариваемого и электродного металлов теплотой, выделяемой при  прохож­дении электрического тока через расплавленный шлак. Процесс начинается с зажигания дуги между электродной проволокой и иодложкой (рис. 1.4). В зону горения дуги засыпают флюс. После образования определенного количества жидкого шлака дуга шунтируется и гаснет. При прохождении тока через расплавленный электропроводящий шлак температура последнего повышается до 2000 °С, электродная проволока и кромки заготовок плавятся, образуя сварочную ванну. Вытекание жидкого шлака и металла из зазора между заготовками предотвращается специальными медными во – доохлаждаемыми пластинами. Шов формируется при непрерывной подаче электродной проволоки.

 

Рис. 1.4.

Дуговая сварка в защитных газах выпол няется электрической дугой плавящимся или не – плавящимся электродом (рис. 1.5); в последнем случае шов формируется за счет подачи в зону дуги присадочной проволоки или в результате расплавления отбортованных кромок заготовок. В качестве защитных используют инертные (аргон, гелий) или активные (углекислый газ, азот, водород и др.) газы, а также смеси двух и более газов Дуговая сварка

В защитных газах по сравнению  с ручной дуговой имеет следующие  преимущества, высокая степень защиты сварочной ванны; отсутствие на поверхности  шва шлаковой корки; возможность  сваривания цветных металлов (алюминия, магния, меди, титана и др.).

Плазменная сварка. Источником теплоты служит сжатая ду га, имеющая температуру 20 ООО…50 000 °С. Плазму получают, пропуская поток газа через столб электрической дуги В узком канале сопла столб дуги сжимается, что приводит к повышению в нем плотности энергии и температуры. В качестве плазмообразующего газа используют аргон, азот или водород. Плазменной сваркой соединяют металлы и неметаллы, в том числе и в разнородных сочетаниях. Особенно эффективно сваривать этим способом тонколистовые материалы.

Рис. 1.5. Схема дуго­вой сварки в защитном газе:

1 — заготовка, 2 — зона  дуги, 3 — плавящийся электрод, 4 —  мундштук (токоподвод), 5 — сопло, 6 — защитный газ, 7 — сварочная ванна, 8 — сварной шов

 

Рис. 1.6. Плазменные горелки (плазматроны) прямого (а) и

Косвенного (б) действия: J —  вольфрамовый электрод, 2 — изоляционная втулка, 3 — сопло, 4 — сжатая дуга, 5 — заготовка

Газовая  сварка используется для нагрева металла высокотемпературным пламенем, образующимся в результате сгорания газа ацетилена в смеси с кислородом. В некоторых случаях вместо ацетилена могут использоваться его заменители: пропан-бутан, метан, пары бензина или керосина, МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). В последнее время увеличивается объем использования в качестве горючего газа водорода, получаемого электролизом воды.

 

Рисунок. Газовая сварка, схема процесса

Горючий газ из баллона  или специального газового генератора поступает в сварочную горелку. Из баллона в горелку поступает  кислород. В горелке они смешиваются  в определенном соотношении и на выходе из сопла поджигаются. Пламя расплавляет кромки свариваемого изделия, присадочный приток, а также выполняет функции защиты расплавленного металла от атмосферы. Регулировка расхода кислорода и горючего газа осуществляется соответствующими вентилями.

Строение пламени при  газовой сварке

В своем сечении пламя  состоит из трех зон (см. рисунок ниже):

ядро пламени (А),

восстановительная зона (Б),

факел пламени (В).

Рисунок. Строение газового пламени и распределение температур по его сечению

Максимальное значение температуры  пламя имеет после ядра, в восстановительной  зоне. В связи с этим именно в  этой зоне должны находиться присадочный  пруток и расплавляемые кромки металла. При использовании вместо ацетилена  других горючих газов температура  пламени снижается. Температура  пламени зависит также от пропорции, в которой смешиваются кислород и горючий газ.

Технология газовой сварки

Основными параметрами режима газовой сварки являются мощность пламени, угол наклона горелки и диаметр  присадочного прутка. Мощность пламени  зависит от толщины металла и  его теплофизических свойств. Чем  больше толщина металла и выше температура плавления и теплопроводность, тем больше должна быть мощность пламени. Мощность пламени устанавливается  расходом горючего газа и кислорода. При сварке стали и чугуна расход ацетилена Va связан с толщиной δ следующим соотношением:

Va = (100–150)δ л/ч

При сварке меди, вследствие ее более высокой теплопроводности:

Va = (150–200)δ л/ч

Угол наклона мундштука  горелки по отношению к плоскости  изделия также зависит от толщины  и теплофизических свойств металла. С изменением толщины стали от 1 до 15 мм угол наклона мундштука  изменяется в пределах 10–80°.

Таблица. Изменение угла наклона  мундштука при газовой сварке в зависимости от толщины стали

δ, мм до 1 1-3 3-5 5-7 7-10 10-12 12-15 > 15

α, ° 10 20 30 40 50 60 70 80

В начальный момент сварки для лучшего прогрева металла  и быстрого образования сварочной  ванны угол наклона устанавливают  наибольшим (80-90°). Затем он уменьшается.

Диаметр присадочного прутка выбирают в зависимости от толщины  металла, пользуясь соотношением:

d = δ/2 ÷ δ/2 + 1 мм

В зависимости от техники  выполнения сварки различают правый и левый способы.

Рисунок. Правый (А) и левый (Б) способы газовой сварки

При правом способе газовой  сварки пламя сварочной горелки  направлено на шов, и процесс сварки ведется слева направо. Горелка  перемещается впереди присадочного прутка.

При левом способе газовой  сварки пламя направлено от шва и процесс сварки ведется справа налево. Горелка перемещается за присадочным прутком.

При правом способе газовой  сварки обеспечивается лучшая защита сварочной ванны, ниже расход газов, меньшая скорость охлаждения шва. При  левом способе лучше формирование шва, так как сварщик хорошо видит  процесс сварки. При толщине металла  до 3 мм более производителен левый  способ, при больших толщинах –  правый.

Преимущества газовой сварки