Контрольная работа: Литейное производство. Сварка

Волочильный инструмент изготовляют из инструментальной стали, твердых сплавов, а для получения проволоки размером меньше 0,5 мм иногда применяют волоки из естественного алмаза.

Основная часть волоки называется волочильным  глазком, или матрицей, и представляет собой рабочее отверстие постепенно уменьшающегося сечения, через которое протягивается  металл. Волока с одним отверстием называется фильером, с несколькими - волочильной доской.

Для уменьшения трения при волочении применяют обильную смазку, различные предварительные покрытия, например, омеднение, которое снижает коэффициент  трения, а следовательно, и усилие волочения, а также предохраняет поверхность от задира волочильным инструментом; для снижения усилия  волочения применяют также роликовую матрицу (рис. 4.2, а).

Рис. 4.2. Роликовая матрица и фасонные профили.

Передний конец исходной заготовки перед волочением вытягивается (заостряется) с тем, чтобы он прошел через отверстие полоки и его можно было захватить тянущим устройством. Для волочения применяют декапированный металл - отожженный и протравленный.

Чтобы экономить дорогостоящий материал, волочильные доски часто изготовляют из обыкновенной углеродистой стали, а фильеры из высококачественной легированной стали или из твердого сплава. При этом фильеры делают вставными, что позволяет заменять их при износе.

Для получения весьма малой по диаметру наитончайшей проволоки применяют алмазные фильеры в металлической оправке.

Рис.4.3. Формы волочильных отверстий

а - профиль-фильер  стальной доски,   б - профиль фильер    из твердого сплава

Наиболее удобная форма фильера показана в продольном разрезе на рис. 3.3. Фильер выполнен в виде двух конусов, обращенных один к другому вершинами. При протяжке сечение проволоки уменьшается в необходимой степени и в то же время сильно снижается сила трения. Уменьшить трение можно также смазкой фильера.

При волочении проволоки переход от фильера большего диаметра сразу же к фильеру малого диаметра не допускается, так как от сильного обжатия резко понижается пластичность металла, и проволока, становясь чрезмерно твердой, хрупкой, может разрываться. Чтобы восстановить пластичность, металл при многократном протягивании через постепенно уменьшающиеся отверстия подвергают промежуточному отжигу. Если число проходов велико, отжиг производится неоднократно.

При возобновлении протяжки после отжига проволока должна быть очищена от окалины травлением в растворе кислоты и промыта в щелочном растворе.

Для волочения используют углеродистую и легированную сталь с малым содержанием углерода, а также разнообразные цветные металлы и их сплавы.

Волочильные станы разделяют на барабанные и цепные.

Барабанные станы (рис. 4.4) имеют разматывающее устройство 1, устройство для крепления проволоки 2 и тянущий барабан 3, который через редуктор 4 вращается электрическим двигателем 5 и, наматывая на себя проволоку, протягивает ее через фильер 6. Такой стан может иметь один барабан для волочения через один фильер или несколько барабанов для многократного волочения, когда проволока последовательно обжимается в нескольких фильерах.

Рис. 4.4 Барабанный волочильный стан

Опишите штамповку на горизонтально-ковочных и специальных машинах, виды получаемых поковок

Горизонтально ковочные машины (ГКМ) изготовляют с усилием по ползуну до 3150 т. Кинематическая схема этой машины изображена на рис. 5.1.

Горизонтально ковочная машина представляет собой горизонтальный кривошипный пресс, который дополняется боковым механизмом, получающим движение от кулачков 13.

Рис. 5.1. Кинематическая схема горизонтально-ковочной машины.

Главный ползун 6 машины, несущий пуансон 7, приводится движение от кривошипного вала 4 через шатун 5. Движение подвижной щеки вместе с подвижной матрицей 10 осуществляется от бокового ползуна 12 системой рычагов 11. Сам боковой ползун приводится в движение с помощью кулачков 13, сидящих на кривошипном валу 4. Движение на привод передает мотор 1 через клиноременную передачу 2 и маховик 3.

Штампы горизонтальноковочных машин состоят не из двух частей, а из трех: неподвижной матрицы 9, подвижной 10 и пуансона 7, раскрывающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что позволяет штамповать сложные поковки. Матрицы 9 и 10 имеют вертикальную плоскость разъема. Главный ползун 6 и боковой 12 горизонтально-ковочной машины в отличие от кривошипных пресс осуществляют движение в горизонтальном направлении.

Схема процесса штамповки на горизонтально-ковочной машине представлена на рис. 5.2. Нагретый до температуры горячей деформирования пруток 4 закладывают в неподвижную матрицу 3 (рис. 5.2, а и б). Положение конца нагретого прутка определяется упором 2. После включения машины на рабочий ход ползуны машины начинают движение. Подвижная щека вместе с подвижной матрицей 5 подходит к неподвижной матрице 3 до соприкосновения пуансона 1 с выступающим торцом прутка и зажимает пруток. На пути движения пуансона 1 находится упор 2, сблокированный с главным ползуном, к которому прикреплен пуансон 1. При подходе пуансона 1 упор 2 автоматически отходит. При дальнейшем движении ползуна пуансоном 1 происходит высадка прутка, выступающего за пределы зажимной части матрицы, при этом металл заполнит полость матрицы (рис. 5.2, в).

Рис. 5.2. Схема высадки на горизонтально-ковочной машине.

Достигнув крайнего переднего сложения,  ползун двигается в обратном направлении, а пуансон из полости матриц выходит на некоторое расстояние, после чего матрицы раскрываются, а высаженную поковку вынимают или она выпадает из матрицы, после чего пуансон и матрица принимают исходное положение (рис. 5.2, г). В дальнейшем, смотря по технологическому процессу, можно использовать другую  заготовку, повторить на ней ту же операцию или же произвести следующий переход в другом ручье. Каждый  переход осуществляется за один рабочий ход.

Формующая полость может быть одновременно в матрице и в пуансоне (рис. 5.2, в) или только в одном пуансоне (см. рис. 5.6).

Исходным материалом для штамповки на горизонтально-ковочных машинах служит круглый, реже квадратный или прямоугольный прокат повышенной точности. Диаметр круглой заготовки достигает 300 мм.

Работу на горизонтально-ковочных машинах механизируют путем применения пневматических подъемников, с помощью которых осуществляют перенос полуфабриката из ручья в ручей (рис. 5.3); устройством монорельсов для подачи заготовки от печи к машине. Работа на этих машинах иногда автоматизируется, т. е. нагретая заготовка подается наклонным транспортером, захватывается механическими клещами и направляется в ручей машины, а затем автоматически передается в последующие ручьи. При такой подаче заготовок работа деформации осуществляется одновременно во всех ручьях штампа.

В настоящее время применяются горизонтально-ковочные машины (небольших размеров) с горизонтальной плоскостью разъема (подвижная матрица вверху), этим облегчается возможность автоматизации технологического процесса.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах характеризуется высокой производительностью, возможностью изготовлять поковки сложной конфигурации без напусков; малыми отходами металла точностью размеров и чистотой поверхности и удобством работы.

Рис. 5.3. Пневматический подъемник для горизонтально-ковочной машины.

Конструкции поковок, штампуемых на горизонтально-ковочных машинах, весьма разнообразны, однако наиболее удобными для штамповки являются поковки, имеющие форму простых или усложненных выступами или впадинами тел вращения (рис. 5.4). Изготовление таких деталей на ГКМ рентабельнее, чем на молоте.

Рис. 5.4. Типовые поковки для штамповки на ГКМ.

Основной операцией при изготовлении поковок на этой машине является высадка, часто сопровождающаяся прошивкой, но возможны и др.

При конструировании поковок, изготовляемых на ГКМ, необходимо соблюдать следующие правила:

Предусматривать штамповочные уклоны: а - на цилиндрических участках поковки (рис. 5.5, а), высаживаемых в полости, длиной более половины диаметра не менее 0,5° на сторону; б - на буртиках (рис. 5.5, б), формуемых в глубоких круговых впадинах матриц - 0,5 ÷ 1,5° на сторону; в - глубокие несквозные полости, прошиваемые пуансоном, когда металл необходимо направить на образование буртика, стенки должны иметь уклон 0,5 ÷ 3°, (рис. 5.5, в).

Переходы с одной поверхности на другую выполняются по радиусам величиной не менее 1,5 ÷ 2 мм.

Толщина стенок деталей со сквозными отверстиями или глубокими полостями принимается не меньше 0,15 наружного-диаметра (рис. 5.5, г).

При получении полостей в поковках необходимо избегать сужения их в продольном направлении для обеспечения свободного течения металла навстречу пуансону (рис. 5.5, д).

Рис. 5.5. Конфигурации поковок, которые должны быть учтены при их изготовлении на горизонтально-ковочных машинах.

Диаметр исходного прутка зависит от конфигурации поковки. Учитывая, что операция вытежки на ГКМ не производится, следует площадь поперечного сечения прутка брать не более минимальной площади поперечного сечения поковки.

Вне зависимости от формы полости инструмента высадить на любой диаметр за один переход выступающий из зажимной части матрицы конец прутка можно лишь в том случае, когда длина этого конца не превышает трех диаметров его. При большей длине возможен изгиб заготовки, а поэтому деформирование в этих случаях осуществляется в специальных наборных ручьях.

При наборе материала в матрицах диаметр полости не должен превышать 1,5 диаметра высаживаемого прутка. Набор материала в пуансоне (рис. 5.6, а) осуществляется чаще в конических полостях. Максимальный диаметр конуса D1 не должен превышать 1,5 диаметров исходного прутка d, если D1 = l,5d, то размер а' не должен превышать 2d, если D1<l,25d, то размер а' может быть увеличен до 3 d. При последующих высадках под диаметром d следует подразумевать средний диаметр конуса d1, полученного в предыдущем ручье (рис. 166, в), или диаметр прутка d1 (рис. 5.6, б), высаженного на предыдущем переходе.

Рис. 5.6. Ручьи штампа ГКМ с набором металла в пуансоне.

Максимальная длина выживаемой части прутка не должна превышать 12 ее диаметров.

Необходимое усилие Р для штамповки на ГКМ определяют по формуле

P = cFσпч,

где F - площадь проекции поковки на плоскость, перпендикулярную к направлению движения ползуна; σпч - предел прочности металла при температуре штамповки; с - коэффициент, зависящий от к фигурации поковки; для грубых расчетов его можно принять равным 4.

При работе одновременно во всех ручьях штампа значение F в формуле Р = cFσпч следует заменять ΣF - суммой площад проекции переходов поковки на плоскость, перпендикулярную направлению движения ползуна.

Понятие о конструкции штампов для этих машин и о ходе работы штампа дает рис. 5.7. Заготовкой является цилиндрический пруток, который после нагрева закладывается в ручей 1 штампа и, будучи зажатым матрицами, деформируется верхним пуансоном. Деформированию подвержена часть заготовки, которая выступает из зажимной части ручья. В первом ручье производят набор материала вследствие того, что длина высаживаемой части более трех ее диаметров, и получают усеченный конус А. Полученный в ручье 1 полуфабрикат переносится в ручей 2, после деформирования в котором поковка получает вид В; в этом ручье, в отличие от ручья 1, где набор металла происходит в полости матрицы, формующая полость находится и в матрице, и в пуансоне. В ручье 2 поковки оформлена по наружному контуру с наметкой отверстия. В ручье 3 происходит прошивка отверстия, диаметром  пуансона равным диаметру прутка, после чего получается готовая деталь С. Прошивка осуществляется нижним пуансоном с помощью прошивной вставки 4, закрепленной в матрице. Благодаря прошивки деталь отделяется от прутка.

Рис. 5.7. Штамп ГКМ для получения поковки с отверстием.

Правая матрица штампа крепится к станине машины, а левая матрица - к подвижной щеке машины при помощи накладок. Пуансоны прикрепляют к ползуну с помощью пуансонодержателей или переходных державок.

Сварка давлением. Опишите суть ультра звуковой сварки

Для осуществления данного вида сварки было разработано специализированное оборудование, состоящее из источника генерации высокочастотных (ультразвуковых) электромагнитных колебаний, механической колебательной системы, аппаратуры управления сварочным циклом и привода сварочного усилия. Преобразование электромагнитных колебаний в механические и введение последних в зону сварки обеспечивается механической колебательной системой.

Типовые колебательные системы для ультразвуковой сварки металлов приведены на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схемы типовых колебательных систем: а - продольная; б - продольно-поперечная; в - продольно-вертикальная; г - крутильная

Основным звеном колебательных систем является преобразователь 1, который изготавливают из магнито-стрикционных или электрострикционных материалов (никель, пермендюр, титанат бария, ниобат свинца и др.).

Преобразователь является источником механических колебаний. Волноводное звено 2 осуществляет передачу энергии к сварочному наконечнику и обеспечивает увеличение амплитуды колебаний по сравнению с амплитудой исходных волн преобразователя, а также трансформирует сопротивление нагрузки и концентрирует энергию в заданном участке свариваемых деталей 5. Акустическая развязка 3 от корпуса машины позволяет практически всю энергию механических колебаний трансформировать и концентрировать в зоне контакта.

Сварочный наконечник 4 является согласующим волноводным звеном между нагрузкой и колебательной системой. Он определяет площадь и объем непосредственного источника ультразвуковых механических колебаний в зоне сварки. В зависимости от формы сварочного наконечника колебательной системы ультразвуковая сварка может быть точечной, шовной или кольцевой. С помощью ультразвука можно сваривать металлы и сплавы как между собой (в однородном или разнородном сочетании), так и с некоторыми неметаллическими материалами.

Свариваемость металла зависит от его твердости и кристаллической структуры. Свариваемость ухудшается в следующей последовательности для металлов, имеющих ГЦК, ОЦК и гексагональную решетки, а также с увеличением твердости.

Ультразвуковая сварка позволяет соединять разные элементы изделий толщиной 0,005 - 3,0 мм или диаметром 0,01 - 0,5 мм. При приварке тонких листов и фольг к деталям толщина последних практически не ограничивается.

Особые преимущества этот процесс имеет при соединении разнородных и термочувствительных элементов.

Областями использования ультразвуковой сварки являются: производство полупроводников, микроприборов и микроэлементов для электроники, конденсаторов, предохранителей, реле, трансформаторов, нагревателей бытовых холодильников, приборов точной механики и оптики, реакторов, сращивание концов рулонов различных тонколистовых материалов (медь, алюминий, никель и их сплавы) в линиях их обработки, а также автомобильная промышленность.