Главная страница
Навигация по странице:

  • Производственный и технологический процессы.

  • Лекция 2. Разработка технологических процессов обработки деталей и сборки изделий с технико-экономическим обоснованием. Классификация конструкционных материалов и их основные свойства.

  • Основы классификации сталей и их маркировка

  • Цветные металлы и сплавы

  • Общая характеристика свойств инструментальных материалов

  • Инструментальные стали

  • Курс лекций ТПвМ. Курс лекций по дисциплине Технологические процессы в машиностроении


    Скачать 1.96 Mb.
    НазваниеКурс лекций по дисциплине Технологические процессы в машиностроении
    АнкорКурс лекций ТПвМ.docx
    Дата28.01.2017
    Размер1.96 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКурс лекций ТПвМ.docx
    ТипКурс лекций
    #850
    страница1 из 18
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


    Курс лекций по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении»

    Лекция 1. Введение.

    В современных условиях развития общества одним из самых значимых факторов технического прогресса в машиностроении является совершенствование технологии производства. Коренное преобразование производства возможно в результате создания более совершенных средств труда, разработки принципиально новых технологий.

    Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время связано с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением станков с числовым программным управлением. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация технологических процессов и режимов обработки, создание гибких автоматизированных комплексов. Важным направлением научно-технического прогресса является также создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве все шире используют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, полимерные и другие материалы, позволяющие резко повысить технический уровень и надежность оборудования. Обработка этих материалов связана с решением серьезных технологических вопросов.

    Создавая конструкции машин и приборов, обеспечивая на практике их заданные характеристики и надежность работы с учетом экономических показателей, инженер должен уверенно владеть методами изготовления деталей машин и их сборки. Для этого он должен обладать глубокими технологическими знаниями.

    Предметом курса являются современные рациональные и распространенные в промышленности прогрессивные методы формообразования заготовок и деталей машин. Содержание курса представлено на принципе единства основных, фундаментальных методов обработки конструкционных материалов: литья, обработки давлением, сварки и обработки резанием. Эти методы в современной технологии конструкционных материалов характеризуются многообразием традиционных и новых технологических процессов, возникающих на их слиянии и взаимопроникновении.

    Описание технологических процессов основано на их физической сущности и предваряется сведениями о строении и свойствах конструкционных материалов. Комплекс этих знаний обеспечивает универсальный подход к изучению технологии.

    Большой вклад в развитие металлургии внесли русские ученые и инженеры. Российская металлургия является одной из самых передовых в мире и давно оставила позади самые развитые страны запада. Такие учёные как Обухов П. М., является основателем крупнейшего производства литой стали и стальных пушек в России. В 1857 году изобрёл способ массового производства тигельной стали высокого качества. Калакуцкий Н. В. наиболее полно представил влияние способов и условий ковки на структуру металла, его свойства, образование дефектов. Впервые объяснил образование внутренних напряжений в стали и чугуне. Лавров А. С. выдвинул теорию по которой сталь представляет собой твёрдый раствор углерода в железе. Совместно с Калакуцким Н. В. объяснил процесс ликвации. Впервые в мире применил алюминий для раскисления стали. Чернов Д. К. основатель современного металловедения. Его открытия – критические температуры, теория кристаллизации слитка, совершенствование конверторного процесса, применение спектроскопа для определения конца процесса производства получили признание во всём мире.Аносов П. П. впервые использовал вместо угля газ. Раскрыл рецепт булатной стали, который был утерян. Он в течении 10 лет делал опыты по сплавлению железа с кремнием, золотом, платиной и другими элементами.Бадаев С. И. Изобрёл способ получения новой «бадаевской» стали, которая обладает хорошей вязкостью и свариваемостью.

    Взаимосвязь конструкции изделия с технологией его производства обусловила одну из наиболее сложных функций технологически подготовки производства - отработку конструкции изделия н технологичность.

    Недостаточно полное и четкое выполнение этой функции на практике является причиной изготовления в промышленности неотработанных на технологичность изделий, что вызывает неоправданные затраты труда, средств, материалов и времени.

    На отдельных предприятиях различных отраслей промышленности производится отработка конструкции изделия на технологичность, но методы отработки обычно существенно различаются.

    Отсутствие единой методики отработки конструкций на технологичность затрудняет сравнительную оценку технологичности изделий и обмен опытом создания технологичных изделий.

    Обязательность отработки конструкций изделий на технологичность на всех стадиях их создания устанавливается стандартами ЕСТПЛ.

    Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобством в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкцию машины, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной.

    Таким образом, технологичность конструкции изделий (ТКИ) - это совокупность таких свойств конструкции изделия, которые определяют ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

    Отсюда следует, что ТКИ - понятие относительное. Технологичность
    одного и того же изделия в зависимости от тина производства, где оно
    изготавливается, и от конкретных производственных условий может быть,
    различной.

    ТКИ - понятие комплексное. Ее нельзя рассматривать изолированно, без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля, ремонта и эксплуатации.

    Улучшением технологичности конструкции можно увеличить
    выпуск продукции при тех же средствах производства. Трудоемкость
    машин нередко удается сократить на 15-25% и более, а себестоимость их
    изготовления на 5-10%.

    Основная задача обеспечения ТКИ заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, технологическое и техническое обслуживание, ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ.

    Главными факторами, определяющими требования к ТКИ, являются:

    ·  вид изделия, степень его надежности и сложности, условия изготовления, технического ремонта и обслуживания, показатели качества;

    ·  тип производства;

    ·  условия производства, в том числе наличие передового опыта и
    прогрессивных методов изготовления аналогичных изделий,
    оборудования, оснастки и т. д.

    Производственный и технологический процессы.

    Под производственным процессом понимают совокупность отдельных процессов, осуществляемых для получения из материалов и полуфабрикатов готовых машин (изделий).

    В производственный процесс входят не только основные, т. е. непосредственно связанные с изготовлением деталей и сборкой из них машины, процессы, но и все вспомогательные процессы, обеспечивающие возможность изготовления продукции (например, транспортирование материалов и деталей, контроль деталей, изготовление приспособлений и инструмента, заточка последнего и т. д.).

    Технологическим процессом называют последовательное изменение формы, размеров, свойств материала или полуфабриката в целях получения детали или изделия в соответствии с заданными техническими требованиями.

    Технологический процесс механической обработки деталей является частью общего производственного процесса изготовления всей машины.

    Производственный процесс разделяется на следующие этапы:

    1)изготовление заготовок деталей — литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала;

    2)обработка заготовок на металлорежущих станках для получения деталей с окончательными размерами и формами;

    3)сборка узлов и агрегатов (или механизмов), т. е. соединение отдельных деталей в узлы и узлов – в агрегаты (механизмы); в единичном (индивидуальном) производстве применяются слесарная обработка и пригонка деталей к месту постановки при сборке; в серийном производстве эти работы выполняются в незначительном объеме, а в массовом н крупносерийном — не применяются, так как благодаря применению предельных калибров при обработке на металлорежущих станках достигается взаимозаменяемость деталей;

    4) окончательная сборка всей машины;

    5) регулирование и испытание машины;

    6) окраска и отделка машины (изделия). (Окраска состоит из нескольких операций, выполняемых па разных этапах технологического процесса: например шпаклевка, грунтовка и первая окраска отливок, окраска обработанных деталей, окончательная окраска всей машины.)

    На каждом этапе производственного процесса, по отдельным операциям технологического процесса данного этапа, осуществляется контроль изготовления деталей в соответствии с техническими условиями, предъявляемыми к изготовляемой детали на данном этапе процесса для обеспечения должного качества готовой машины (изделия).

    Технологический процесс механической обработки деталей должен проектироваться и выполняться таким образом, чтобы посредством наиболее рациональных и экономичных способов обработки удовлетворялись требования к деталям (точность обработки и чистота поверхностей, взаимное расположение осей и поверхностей, правильность контуров и т. д.), обеспечивающие правильную работу собранной машины.

    Особенности обработки на станках с программным управлением. Технологическая документация: операционные карты, эскизы, маршрутный тех. процесс.

    Лекция 2. Разработка технологических процессов обработки деталей и сборки изделий с технико-экономическим обоснованием. Классификация конструкционных материалов и их основные свойства.

    Основные требования, предъявляемые к технологическому процессу механической обработки и сборки, заключается в том, чтобы процесс протекал в рациональной организационной форме, с полным использованием всех технических возможностей оборудования, инструмента и приспособлений при оптимальных режимах обработки, допускаемых на данном оборудовании, наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости обработки.

    В состав технологического процесса обработки и сборки в качестве технологических операций или переходов включаются разнообразные механические и сборочные работы: токарная обработка, сверление, фрезерование, строгание, сборка, фиксация положения деталей, проверка точности взаимного расположения деталей, очистка и промывка деталей и сборочной единицы и т. д. Технологический процесс обработки и сборки состоит из операций, переходов, приёмов.

    Технологический процесс сборки разрабатывается в следующей последовательности:

    1. Устанавливается организационная форма обработки и сборки, определяются ее такт и ритм;

    2. Анализируются чертежи с позиции отработки технологичности конструкции;

    3. Производится размерный анализ с выполнением соответствующих размерных расчетов и устанавливаются рациональные методы обеспечения требуемой точности;

    4. Определяется целесообразная в данных условиях производства дифференциация проектируемого процесса;

    5. Устанавливается последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия, и составляются схемы общей сборки и узловых сборок изделия;

    6. Составляется содержание технологических операций механической обработки и сборки задаются методы контроля и испытаний изделия;

    7. Определяется и разрабатывается необходимая для выполнения технологического процесса технологическая оснастка (приспособления),
    монтажный, контрольно-измерительный инструмент и оборудование;

    8. Производится техническое нормирование работ и рассчитываются экономические показатели процесса;

    9. Оформляется техническая документация процесса;

    10. Разрабатываются ведомости потребного числа рабочих мест, и площадей;

    11. Разрабатывается планировка участка, цеха.

    Технико-экономическая эффективность спроектированных или существующих процессов обработки и сборки оценивается технико-экономическими показателями.

    К числу наиболее характерных технико-экономических показателей относятся следующие:

    1) Себестоимость детали;

    2) Себестоимость (цеховая), слагающаяся из величины основной заработной платы производственных рабочих и цеховых накладных расходов;

    3) Норма штучного и штучно-калькуляционного времени полной
    обработки и сборки;

    4) Основное (технологическое) время по всем операциям.

    Технологические характеристика типовых заготовительных процессов.

    Технологическая оснастка.

    Основы классификации сталей и их маркировка

    Стали являются наиболее многочисленными сплавами и широко применяются в промышленности как основной машиностроительный материал.

    Стали классифицируют по химическому составу, способу производства и применению.

    По химическому составу классифицируют в основном конструкционные стали. Согласно этой классификации стали подразделяют на углеродистые, хромистые, хромоникелевые и т. д. Другие стали, например инструментальные с особыми физико-химическими свойствами по химическому составу почти не классифицируют.

    По способу производства (определение условий металлургического производства сталей и содержание в них вредных примесей) стали классифицируют на группы А, Б, В и Г.

    Группа А. К ней относятся стали обыкновенного качества. Они могут иметь повышенное содержание серы (до 0,055%) и фосфора (до 0,07%).

    Механические свойства сталей обыкновенного качества ниже механических свойств сталей других классов. Основным элементом, определяющим механические свойства этих сталей, является углерод. Их выплавляют в кислородных конвертерах и мартеновских печах. Стали обыкновенного качества подразделяют на спокойные (полностью раскисленные), кипящие (не полностью раскисленные) и полуспокойные (занимающие промежуточное положение между спокойными и кипящими). Согласно ГОСТу спокойные, полуспокойные и кипящие стали обозначают в конце марки буквами, соответственно сп; пс и кн.

    Группа Б. К ней относятся качественные стали — углеродистые или легированные. В этих сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,035% каждого. Выплавляют их в основных мартеновских печах.

    Группа В. К этой группе относятся высококачественные стали, главным образом легированные, выплавляемые в электропечах. В этих сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,025% каждого.

    Группа Г. Стали особовысококачественные, выплавляемые в электропечах, электрошлаковым переплавом или другими методами. Содержание серы и фосфора до 0,015% каждого.

    По применению стали подразделяют на строительные, машиностроительные (конструкционные, общего назначения), инструментальные, машиностроительные специализированного назначения, с особыми физическими свойствами, с особыми химическими свойствами (устойчивые против коррозии).

    Строительные стали — это углеродистые и некоторые низколегированные стали с небольшим содержанием углерода — стали обыкновенного качества.

    Для машиностроительных сталей (конструкционных) общего назначения главной характеристикой являются их механические свойства, которые зависят от содержания углерода, изменяющегося в пределах 0,05—0,65%.

    Инструментальные стали имеют высокие твердость, прочность и износостойкость. Их используют для изготовления режущего и измерительного инструментов, штампов и т. д. Твердость и вязкость зависят от содержания в инструментальных сталях углерода.

    Машиностроительные стали и сплавы специализированного назначения характеризуются их механическими свойствами при низких и высоких температурах; физическими, химическими и технологическими свойствами. Они могут быть использованы для эксплуатации в особых условиях (на холоде, при нагреве, при ди-намических и гидроабразивных нагрузках и т. п.).

    Стали и сплавы с особыми физическими свойствами получают эти свойства в результате специального легирования и термической обработки. Их применяют в основном в приборостроении, электронной, радиотехнической промышленности и т. д.

    Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (стойкие против коррозии). Стойкости сталей против коррозии достигают при содержании хрома не ниже 12,5—13%. Стали с высоким содержанием хрома и никеля — стойкие в агрессивных средам.

    Маркировка сталей. Стали обыкновенного качества обозначают марками Ст0 — Ст6. Чем выше номер, тем выше прочностные свойства стали и содержание углерода.

    Качественные, высококачественные и особовысококачественные стали маркируют следующим образом. Содержание углерода указывают в начале марки цифрой, соответствующей его содержанию: в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,7% С (конструкционные стали), и в десятых долях процента для сталей, имеющих более 0,7% С (инструментальные стали). Соответственно сталь, содержащую до 0,1 % С, обозначают как сталь К сталь с 0,5% С — сталь 50, сталь с 1% С — сталь У10.

    Легирующие элементы обозначают русскими буквами, например Н (никель); Г (марганец); X (хром); С (кремний) и т. д. Если после буквы нет цифры, то сталь содержит 1,0—1,5% легирующего элемента; если стоит цифра, то она указывает содержание легирующего элемента в процентах, кроме молибдена и ванадия, содержание которых в сталях обычно до 0,2—0,3%.

    Различие в обозначении качественной стали по сравнению с высококачественной сталью состоит в том, что в конце марки высококачественной стали ставят букву А: сталь 30ХНМ — качественная, а сталь ЗОХНМА — высококачественная. В конце марки особовысококачественной стали стоит буква Ш.

    Для некоторых высококачественных сталей бывают следующие отклонения в обозначении:

    1) все инструментальные, легированные стали и сплавы с особыми физическими свойствами всегда высококачественные, поэтому в марках этих сталей букву А не ставят;

    2) шарикоподшипниковые стали обозначают в начале марки буквами ШХ, затем стоит содержание хрома в десятых долях процента; например, сталь ШХ15;

    3) быстрорежущие сложнолегированные стали обозначают буквой Р, следующая за ней цифра указывает на содержание в ней вольфрама в %;

    4)электротехнические стали обозначают буквой Э; следующая за ней цифра указывает на содержание в ней кремния в %.

    Цветные металлы и сплавы

    Алюминий и его сплавы. Алюминий – легкий металл (плотность 2,7 г/см3), обладает высокими теплопроводностью

    200 Вт/(м°С) и электропроводностью (3,8•105 Ом–1см–1). Алюминий имеет большое сродство к кислороду, легко окисляется на воздухе. При этом его поверхность покрывается плотной пленкой окиси алюминия ( 0,2 мкм), которая хорошо защищает от дальнейшего окисления, поэтому алюминий стоек против коррозии. Температура плавления алюминия 660° С.

    Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. К деформируемым алюминиевым сплавам относятся дуралюмины (Д1—Д16), содержащие 3,8—4,9% Сu, 0,4— 1,8% Mg, 0,4—0,9% Мn; авиали (АВ), содержащие 0,2—0,6% Сu, 0,4—0,9% Mg, 0,15—0,35% Мn, 0,5—1,2% Si; высокопрочные алюминиевые сплавы, содержащие медь, магний, марганец и упрочняющие добавки (до 8,5% Zn или 0,1—0,25% Сг); ковочные алюминиевые сплавы (АК), содержащие 1,8—4,8 Сu, 0,4—0,8% Mg, 0,4—1,0% Мn, 0,6 — 1,2% Si, а также жаропрочные алюминиевые сплавы, в которые в качестве упрочняющих добавок вводят железо, никель, титан и цирконий. Эти сплавы хорошо обрабатываются ковкой, штамповкой, прокаткой. Механические свойства их повышаются после термической обработки. Благодаря высоким механическим свойствам и малой плотности эти сплавы широко применяют в машиностроении, самолетостроении, химической промышленности, транспортном и пищевом машиностроении, приборостроении и т. д. Кроме термически обрабатываемых деформируемых сплавов, широко применяют алюминиевые деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой. К этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем (АМц до 1,6 % Мn) или магнием и марганцем (АМг), содержащие 1,8—5,8% Mg и 0,2-0,8% Мn.

    Эти сплавы хорошо обрабатываются давлением (штамповкой в холодном состоянии, гибкой и т. д.), свариваются и имеют высокую коррозионную стойкость. Их широко применяют в строительных конструкциях (рамах, перегородках, дверях, витражах и т. д.), при изготовлении баков для бензина, трубопроводов и т. д.

    Литейные алюминиевые сплавы применяют для изготовления деталей машин и приборов литьем. Они имеют хорошие литейные свойства: высокую жидкотекучесть в расплавленном состоянии, малую усадку при затвердевании, высокие механические свойства. Кроме того, они хорошо обрабатываются резанием. Из литейных алюминиевых сплавов наибольшее применение имеют силумины — сплавы алюминия с 10 – 13% Si; сплавы алюминия с медью и марганцем, содержание 4,5 –5,3% Си и до 1% Мn; сплавы алюминия с 9,5-11,5% Mg.

    Силумины наиболее широко используют для изготовления многих деталей в машиностроении и приборостроении: блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, картеров блоков, корпусов компрессоров, арматуры и т. д.

    Сплавы алюминия с медью, обладающие повышенной прочностью, применяют для литья деталей, работающих при нагрузках (арматуры, кронштейнов и др.).

    Сплавы алюминия с магнием обладают хорошей коррозионной стойкостью и применяются для отливок, работающих во влажной атмосфере, например в судостроении. Многие отливки из алюминиевых сплавов подвергают термической обработке для повышения их механических свойств, пластичности, а также снижения остаточных напряжений.

    Алюминий применяют для приготовления спеченных алюминиевых сплавов (САС) и спекаемых алюминиевых пудр (САП), из которых методами порошковой металлургии (прессованием с последующим спеканием) изготовляют детали машин.

    Магний и его сплавы. Магний относится к группе легких металлов, плотность его в твердом состоянии 1,738 г/см3, температура плавления 651° С. Магний, являясь весьма химически активным металлом, широко применяется в виде сплавов с алюминием, цинком, марганцем.

    Магниевые сплавы подразделяют на деформируемые сплавы (МА), используемые в виде листов, полос, профилей, прутков и поковок, и литейные сплавы (Мл), из которых получают фасонные отливки.

    Деформируемые магниевые сплавы обычно содержат 1—2% Мn, до 0,8% А1, десятые доли процента кальция и церия; высокопрочные сплавы — до 5% А1 и 1,5% Zn, а жаропрочные магниевые сплавы содержат добавки циркония, никеля и др. Деформируемые магниевые сплавы имеют прочность до 264—274 МН/м2 при удлинении 7—12%. Из этих сплавов изготовляют сварные бензо - и маслобаки, арматуру бензо - и маслопроводов самолетов, летательных аппаратов, детали прядильных и ткацких станков.

    Литейные магниевые сплавы содержат 2,5—9,0% А1 и 0,2—1,5% Zn, а также 0,15—0,5% Мп; предел прочности при растяжении 177—235 МН/м2, при удлинении 3—8%. Детали, отлитые из жаропрочных магниевых сплавов, способны работать продолжительное время при температуре до 250° С, а кратковременно при температурах до 400—450° С.

    Литейные магниевые сплавы имеют невысокий модуль упругости (Е http://www.pandia.ru/text/77/451/images/image001_61.gif43 000 МН/м2) и вследствие этого высокие демпфирующие свойства (гасят колебания и вибрации конструкции). Однако литейные магниевые сплавы имеют невысокую коррозионную стойкость, для ее повышения отливки из этих сплавов оксидируют и покрывают защитными лаками. Отливки из магниевых сплавов широко применяют в самолето - и ракетостроении, в автомобильной промышленности (для картеров двигателей, коробок передач), в электротехнике, радиотехнике (для деталей и корпусов приборов), в текстильной и полиграфической промышленностях, транспортном машиностроении и т. д.

    Медь и ее сплавы. Технически чистая медь обладает высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, электропроводностью и теплопроводностью. Плотность меди 8,97 г/см3, температура плавления 1083°С, теплопроводность 385 Вт/(м°С), удельное электросопротивление 0,018 Ом∙мм2/м. В литом состоянии медь имеет предел прочности на растяжение 170—200 МН/м2, предел текучести 70—90 МН/м2 и относительное удлинение 17—20%. Благодаря высокой электропроводности, теплопроводности и коррозионной стойкости медь широко применяют для изготовления линий электропередач и проводной связи, в электромашиностроении — для деталей электрических машин и приборов. Около 50% всей меди используют в электропромышленности.

    Высокая теплопроводность и коррозионная стойкость способствуют широкому использованию меди в химическом машиностроении для изготовления вакуум-аппаратов, трубчатых змеевиков, теплообменников в холодильных агрегатах.

    Медные сплавы подразделяют на бронзы и латуни. Бронзами называются сплавы меди с оловом (4—33% Sn), свинцом (30%Рb), алюминием (5—11% А1), кремнием (4—5% Si), сурьмой и фосфором. Бронзы имеют более высокую прочность и твердость, чем чистая медь. Бронзы применяют для изготовления фасонных отливок (литейные бронзы) и деталей машин штамповкой, ковкой, прокаткой (бронзы для обработки давлением).

    Литейные бронзы применяют для изготовления червячных шестерен, подшипников скольжения, ходовых гаек, корпусов вентилей, клапанов, задвижек, золотников и т. д. Бронзы при обработке давлением применяют для изготовления прутков, полосы, ленты, толстостенных труб, из которых штамповкой, ковкой, обработкой резанием изготовляют различные детали машин и приборов (втулки, коллекторы электрических машин, пружины, мембраны, детали часовых механизмов, решетки, сетки, электроды иликтросварочных машин и т. д.).

    Латунямн называют сплавы меди с цинком (до 50% Zn) с небольшими добавками других элементов (алюминия, кремния, никеля, марганца). Латуни, так же как и бронзы, применяют для изготовления деталей машин обработкой давлением и резанием и фасонных отливок.

    Из латуней, обрабатываемых давлением, получают прутки, трубы, листы, ленту, из которых затем штамповкой, обработкой резанием изготовляют различные детали машин — радиаторные и манометрические трубки, сильфоны (гофрированные трубы), корпуса сварочных горелок, детали приборов и т. д.

    Из литейных латуней отливают корпуса паропроводной арматура с повышенной коррозионной стойкостью в морской воде, шестерни, втулки, подшипники, гребные винты, гайки нажимных винтов и т. д.

    Титан и его сплавы. Титан относится к группе тугоплавких металлов. Температура плавления титана 1665 ± 5° С, плотность 4,5 г/см3. Предел прочности при растяжении чистого титана σв = 250 МН/м2, удлинение δ = 70%; технического титана, содержащего примеси, σв = 300 – 550 МН/м2, δ = 20 – 30%, т. е. чем больше примесей содержится в титане, тем выше его прочность и ниже пластичность. Однако отношение σв/γ (удельная прочность) титана значительно выше, чем у многих легированных конструкционных сталей. Вследствие этого при замене стали титановыми сплавами можно при равной прочности получить до 40% экономии по массе детали. Несмотря на высокую температуру плавления, титан имеет более низкую жаропрочность, чем сплавы на основе железа и никеля. Предельная температура использования титана и его сплавов не выше 550—600° С. При более высокой температуре титан и его сплавы легко окисляются и поглощают водород.

    Технический титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовлять сложные фасонные отливки, но обработка резанием затруднительна.

    Для получения сплавов с заданными механическими свойствами титан легируют алюминием, молибденом и др.

    Наибольшее применение нашли сплавы, в которых основным легирующим элементов является алюминий, например сплав ВТ5, содержащий до 5% А1, с σв —700 – 900 МН/м2 при удлинении δ = 10 – 12%. Из этих сплавов получают отливки, поковки, листы и т. д. Кроме того, применяют и сложнолегированные сплавы, например, ВТ3–1, ВТ–6, ВТ–8.

    Титановые сплавы можно упрочнять термической обработкой в печах с защитной атмосферой. Титан и его сплавы широко используют в различных областях техники (авиационной, ракетно-космической, судостроении, химической промышленности), когда требуются высокая удельная прочность и хорошая сопротивляемость коррозии.

    Из титановых сплавов делают обшивку фюзеляжей, крыльев сверхзвуковых самолетов, лонжероны, шпангоуты и другие детали. Для стационарных паровых и газовых турбин из титановых сплавов изготовляют диски и лопатки. В судостроении титан и его сплавы применяют для обшивки корпусов и подводных крыльев, а также для различной аппаратуры. Титан и его сплавы применяют и в химическом машиностроении для изготовления емкостей фильтров, трубопроводов, змеевиков и других аппаратов. Некоторые титановые сплавы обладают повышенной пластичностью при низких температурах, поэтому их используют и для изготовления деталей машин в криогенной технике.

    Общая характеристика свойств инструментальных материалов

    Инструментальные материалы должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований. Материал рабочей части инструмента должен иметь следующие физико-механические характеристики: большую твердость и высокие допускаемые напряжения на изгиб, растяжение, сжатие, кручение. Твердость материала рабочей части инструмента должна значительно превышать твердость обрабатываемого материала.

    Высокие прочностные свойства необходимы для того, чтобы инструмент мог сопротивляться соответствующим деформациям в процессе резания. Одновременно требуется, чтобы материал инструмента был достаточно вязким и воспринимал ударную динамическую нагрузку, которая возникает при обработке хрупких материалов или прерывистых поверхностей заготовок.

    Инструментальные материалы должны обладать высокой красностойкостью, сохраняя большую твердость при высоких температурах нагрева.

    Материал рабочей части инструмента должен быть износостойким, т. е. хорошо сопротивляться изнашиванию. Чем выше износостойкость, тем медленнее изнашивается инструмент, тем выше его размерная стойкость. Это значит, что детали, последовательно обработанные одним и тем же инструментом, будут иметь более стабильные размеры.

    Материалы для изготовления режущих инструментов должны по возможности содержать наименьшее количество дефицитных элементов.

    Инструментальные стали

    Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435—74). Эти стали содержат 0,6—1,3 %С. Для изготовления инструментов применяют качественные стали У10А, УНА, У12А, содержащие более 1 % С. После термической обработки стали имеют HRC 60—62, однако красностойкость их невысока (200—250° С). При этой температуре их твердость резко уменьшается и они не могут выполнять работу резания. Эти стали находят ограниченное применение, так как допустимые скорости резания обычно не превышают 15—18 м/мин. Из них изготовляют метчики, плашки, ножовочные полотна и т. д.

    Легированные инструментальные стали. Основой этих сталей является инструментальная углеродистая сталь марки У10А, легированная хромом (X), вольфрамом (В), ванадием (Ф), кремнием (С) и другими элементами. После термической обработки твердость легированных сталей составляет HRC 62—64; их красностойкость 250-300° С.

    Легированные стали по сравнению с углеродистыми имеют повышенную вязкость в закаленном состоянии, более высокую прокаливаемость, меньшую склонность к деформациям и трещинам при закалке. Режущие свойства легированных сталей немного выше инструментальных. Допустимые скорости резания составляют 15—25 м/мин.

    Для изготовления инструментов: протяжек, сверл, метчиков, плашек, разверток и т. д. наиболее широко используют стали 9ХВГ, ХВГ, 9ХС, 6ХС и др.

    Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265—73). Эти стали содержат 8,5-19% W; 3,8-4,4% Сr; 2-10% Со и V. Для изготовления режущего инструмента используют быстрорежущие стали Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. Резжущий инструмент из быстрорежущих сталей после термической обработки имеет HRC 62–65. Красностойкость сталей 600–630° С; они имеют повышенную износостойкость. Инструмент из быстрорежущей стали может работать со скоростями резания до 100 м/мин.

    Сталь Р9 рекомендуется для изготовления инструментов простой формы (резцов, фрез, зенкеров). Для фасонных и сложных инструментов (резьбонарезных, зуборезных), для которых основным требованием является высокая износоустойчивость, целесообразнее использовать сталь Р18.

    Кобальтовые быстрорежущие стали (Р18К5Ф2, Р9К5, Р9К10) применяют для обработки труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов в условиях тяжелого прерывистого резания, вибраций, при плохих условиях охлаждения.

    Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуются для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжек, разверток, шеверов). Их также применяют для обработки труднообрабатываемых материалов при срезании небольших поперечных сечений стружки.

    Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6МЗ) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез, сверл и другого инструмента.

    Для экономии быстрорежущих сталей режущий инструмент делают сборным или сварным. Рабочую часть инструмента сваривают с хвостовиком из конструкционной стали (45, 50, 40Х и др.). Часто используют пластинки из быстро режущей стали, которые приваривают к державкам или корпусам инструментов.
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18
    написать администратору сайта