Методы получения заготовок. Виды станков для обработки заготовок

 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

Технологические процессы в машиностроении

тема: «Методы получения  заготовок. Виды станков для обработки  заготовок»

2007г.

 

содержание

1. Введение

2. Литье

2.1 Литье в песчаные  формы

2.2 Специальные методы  литья

2.2.1 Литье по выплавляемым  моделям

2.2.2 Литье в оболочковые  формы

2.2.3 Литье в кокиль

2.2.4 Литье под давлением

2.2.5 Центробежное литье

2.2.6 Литье вакуумным всасыванием

2.2.7 Литье выжиманием

3. Обработка давлением

3.1 Прокатка

3.2 Волочение

3.3 Прессование

3.4 Ковка

3.5 Штамповка

3.5.1 Горячая штамповка

3.5.2 Холодная штамповка

3.5.3 Другие виды штамповки

4. Сварка

5. Резка

6. Пайка

7. Виды станков для  обработки заготовок

7.1 Станки токарной группы

7.2 Станки сверлильно-расточной  группы

7.3 Станки строгально-протяжной  группы

7.4 Протяжные станки

7.5 Станки фрезерной группы

Список используемой литературы

 

1. Введение

Правильный выбор материала  для конкретного изделия является исключительно важной задачей. Он производится с учетом целого ряда критериев. При  этом технические критерии выбора материала  определяются условиями эксплуатации изделия. Они определяют комплекс механических свойств (прочность, упругость, твердость, пластичность, вязкость), а в ряде случаев и требования к специальным свойствам (коррозионная стойкость, жаростойкость, жаропрочность, износостойкость, радиационная стойкость и пр.).

Способ изготовления изделий  определяет требования к технологическим  свойствам материала (ковкость, литейные свойства, обрабатываемость резанием, свариваемость). Если изделие должно подвергаться термической обработке, следует также учитывать прокаливаемость и закаливаемость.

Существует несколько  методов (видов процессов) получения  заготовок деталей.

Деталь - это неразъемное  изделие, приготовленное без применения сборочных процессов.

Заготовка - это изделие, из которого изменением формы, размеров точности и качества поверхностных  слоев, а возможно, и физико-механических свойств материала, изготавливают  деталь.

Перечислим основные из процессов получения заготовок:

Литьё (в песчаные формы, кокильные, в оболочковые формы, под давлением, с использованием вакуума, центробежное литье и др.);

Обработка металлов давлением (прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка);

Резка;

Сварка;

Пайка;

Комбинированные способы  штамповки - сварки, литья - сварки;

Порошковая металлургия.

Остановимся на каждом из методов  более подробно.

 

2. Литье

Литейное производство представляет собой процесс получения  разнообразных литых деталей  в качестве заготовок или готовых  изделий. Эти детали называются отливками. В процессе литейного производства расплавленным металлом заполняется  специальная литейная форма. Литейная форма представляет собой систему  элементов, образующих рабочую полость при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. Внутренняя полость литейной формы имеет конфигурацию будущей отливки. При охлаждении залитый материал затвердевает и сохраняет форму этой полости. В случае необходимости и последующей механической обработки отливкам придают точные размеры и форму. Во многих случаях литье - единственный способ изготовления нужных деталей больших размеров и массы, сложной конфигурации, а также в случае, когда сплав (например, чугун) малопластичен и не поддается обработке давлением (ковке, штамповке). В машиностроении около 50% всех деталей изготавливают литьем.

Отливки получают различными способами: литьем в песчаные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые  формы (кокили), литьем под давлением, центробежным литьем и др.

2.1 Литье в песчаные  формы

Для изготовления отливок  в песчаных формах применяют большой  ассортимент материалов: серые и  белые чугуны, бронзы, латуни, литейные алюминиевые, магниевые и цинковые стали, литейные тугоплавкие сплавы (на основе титана, ниобия, ванадия, молибдена, вольфрама).

Основными операциями технологического процесса отливок в песчаных формах являются: изготовление модели, получение  литейной формы (формовка), плавка металла  и заливка его в формы, выбивка  застывших отливок из форм, обрубка  и очистка литья. Для изготовления литейной формы необходимы модельный  комплект и формовочная смесь. В  модельный комплект входят модели, подмодельные, подопочные и сушильные плиты, стержневые ящики, опоки, приспособления для контроля форм и стержней и др. с помощью модели в песчаной форме получают внутреннюю полость, соответствующую конфигурации отливки. Форма модели соответствует внешней форме будущей отливки. В стержневом ящике изготавливается стержень для образования внутренних полостей отливки. Модели и стержневые ящики делают цельными, разъемными, из двух и более частей и с отъемными частями, что облегчает выемку модели из формы и стержня из ящика.

Опоки - металлические рамы, служащие для удержания формовочной  смеси и образования литейной песчаной формы. Обычно их изготавливают  из стали, чугуна или алюминиевых  сплавов. Подопочные плиты предназначаются для установки на них опок, а также готовых форм под заливку. Сушильные плиты служат для сушки стержней и форм.

Модельный комплект изготавливают  по чертежам отливки.

Размеры модели и стержня  должны быть больше размеров отливок  на линейную усадку, которая для  серого чугуна, латуней, алюминиевых, цинковых и магниевых сплавов составляет 0,9-1,6%, а для сталей, бронз и  титановых сплавов - 1,8-2,5%. Если отливки  подвергаются дальнейшей механической обработке, то они должны иметь припуски (дополнительны слои металла, удаляемые  при обработке). Материалами для моделей и стержневых ящиков служат дерево, металлы и пластмассы.

Плавку металлов и сплавов  в литейных цехах производят в  вагранках, индукционных и дуговых  электропечах, пламенных печах, конвертерах  и тиглях.

Основным плавильным агрегатом  для плавки чугуна и получения  из него фасонных отливок является вагранка. В ней в качестве шихты  применяют доменный чушковый чугун, чугунный машинный лом, стальные отходы и ферросплавы. В этом случае для  плавки служит кокс или природный  газ. Вагранки отличаются от других печей  более высоким коэффициентом  полезного действия, большой производительностью, простотой конструкции. Вагранка - это  типичная шахтная печь.

Для различных сплавов  плавка имеет свои особенности.

2.2 Специальные методы  литья

В производстве литых заготовок  для деталей машин и приборов значительное место занимают так  называемые специальные методы литья: по выплавляемым моделям, в оболочковые  керамические формы, в кокиль, под  давлением, центробежное литье, позволяющее  получить отливки повышенной точности., с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на обработку (а иногда и полностью исключающими её), высокими эксплуатационными свойствами. Получение отливок перечисленными методами, по сравнению с литьем в песчаные формы, более производительно и позволяет улучшить условия труда, а также уменьшить вредное влияние на окружающую среду.

2.2.1 Литье по выплавляемым  моделям

В данном случае используют неразъемную модель, ее покрывают  жидкими затвердевающими формовочными смесями, изготавливая таким образом неразъемную керамическую оболочковую форму. Перед заливкой расплава модель удаляют из формы путем выплавления или выжигания. Иногда форму нагревают до высокой температуры, что приводит к удалению остатков модели и упрочнению формы, а также к улучшению заполняемости ее расплавом. Модель изготавливают в металлической пресс-форме из материалов с невысокой температурой плавления - воска, стеарина, парафина или сгорающего без образования твердых остатков полистирола. Модель или блок моделей для образования оболочковой формы многократно погружают в суспензию, состоящую из смеси пылевидного материала (кварца, электрокорунда), и связующего вещества (этилсиликата). Перед заливкой оболочковую форму помещают в контейнер и засыпают опорным материалом.

Литьем по выплавляемым моделям в оболочковые керамические формы получают главным образом  отливки очень сложной конфигурации, максимально приближающиеся к конфигурации готовой детали, практически из любых  сплавов.

Точность отливок соответствует 10-му - 12-му квалитетам, а шероховатость  поверхности не превышает Rа = 2,5 мкм

2.2.2 Литье в оболочковые  формы

Если в крупносерийном и массовом производстве нужно получить ответственные фасонные мелкие и  средние отливки высокой точности (12-го - 15-го квалитетов), то прибегают  к литью в оболочковые формы, изготовляемые с помощью металлических  моделей. При этом формовочная смесь  состоит из мелкого кварцевого, магнезитового  или циркониевого песка (92-95%) и термоактивной фенолформальдегидной смолы (5-8%). Изготовление полуформы начинают с нанесения пульверизатором на модельную плиту разделительного состава, облегчающего снятие оболочки с плиты. Затем модельную плиту нагревают до температуры 200-220оС и порцию формовочной смеси тем или иным способом (чаще с помощью поворачивающего бункера) наносят на модель полуформы. Смола плавится и образует с песком оболочку толщиной 6-8 мм, которую снимают с модельной плиты. Затем оболочковые полуформы после вставки стержней скрепляют скобами или склеивают, помещают в металлический ящик, засыпают крупным песком или чугунной дробью и заливают металлом. К моменту завершения кристаллизации металла смола из смеси выгорает, форма и стержни разупрочняются и легко разрушаются, освобождая отливку при выбивке. Описанные выше операции механизируют и автоматизируют.

Литье по выплавляемым моделям  и в оболочковые формы характеризуется  тем, что формы являются разовыми и изготовлены не из металла и, следовательно, недостаточно теплопроводны; кристаллизация в них происходит медленно. При этом металл отливки  оказывается крупнозернистым и  для получения требуемых механических свойств иногда приходится прибегать  к дополнительной операции теплообработки.

2.2.3 Литье в кокиль

Кокиль представляет собой  металлическую форму, заполняемую  расплавом под действием гравитационных сил (сил тяжести). В отличие от разовой песчаной формы, оболочковой  формы или литья по выплавляемым моделям кокиль используется многократно. Обычно кокиль состоит из двух половин  и имеет вертикальный или горизонтальный разъем. лучшим материалом для изготовления кокилей является серый чугун, реже их изготавливают из стали и цветных металлов.

Перед заливкой на рабочую  поверхность кокиля наносят теплоизоляционный  слой специальной краски и кокиль подогревают. Литье в кокиль применяют  в крупносерийном и массовом производстве, причем этот способ, как правило, механизирован  или автоматизирован.

2.2.4 Литье под давлением

Сущность этого процесса заключается в том, что металлическая  пресс-форма специальной машины заполняется расплавом под давлением  до 100 МПа, затвердевание отливки  также протекает под избыточным давлением. В зависимости от устройства камеры прессования различают прессы литья на машинах с холодной и  горячей камерами прессования.

Литье под давлением - один из высокопроизводительных способов изготовления отливок с высокой точностью  размеров и достаточно малой шероховатостью поверхностей.

В случае литья под низким давлением заполнение формы расплавом  и затвердевание отливки происходят под избыточным давлением около 0,1 МПа. Это давление создается воздухом или газом, находящимся над расплавленным  металлом, который содержится в подогреваемом тигеле. В форму металл поступает через металлопровод, погруженный в тигель. Этот способ позволяет управлять заполнением формы расплавом, улучшить механические свойства и качество отливки, исключив образование газовых раковин, неплотностей и оксидных пленок.

2.2.5 Центробежное литье

По массе изготовляемых  отливок этот метод занимает первое место среди специальных методов. Сущность его в том, что жидкий металл заливают во вращающуюся с  определенной скоростью литейную форму, причем вращение формы продолжается в течение всего времени кристаллизации металла отливки. При этом металл центробежной силой прижимается  к стенкам формы (чаще металлической), поэтому получаются плотные отливки  с повышенной прочностью, так как  газы и шлак в результате сепарации  вытесняются во внутренние полости  отливок и в дальнейшем удаляются. Ось вращения может быть горизонтальной и вертикальной. В обоих случаях  ось вращения совпадает с осью отливки, а толщина стенок определяется количеством заливаемого металла. При изготовлении мелких фасонных отливок  ось вращения может не совпадать  с осью отливки. Такой способ называется центрифугованием.

Центробежное литье применяют  в массовом, серийном и единичном  производстве отливок из разных сплавов  в металлических и песчаных (оболочковых) формах. Этим способом отливают трубы, цилиндровые втулки, гильзы и поршневые  кольца двигателей, колеса, шкивы, орудийные  стволы и двухслойные (биметаллические) отливки. Особенно широко применяют  центробежное литье для изготовления чугунных труб.

2.2.6 Литье вакуумным всасыванием

Сущность данного способа  в том, что расплав под действием  разрежения, создаваемого в полости  формы, заполняет ее и затвердевает, образуя отливку. Изменением разности между атмосферным давлением  в полости формы можно регулировать скорость заполнения формы расплавом, управляя этим процессом. Вакуумирование полости форм при заливке позволяет заполнять формы тонкостенных отливок толщиной стенки 1-1,5 мм, исключить попадание воздуха в расплав, повысить точность, герметичность и механические свойства отливок.