Севастопольский национальный технический

Стр 1 из 7Следующая ⇒

Севастопольский национальный технический

университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению лабораторных работ

№ 1 – 5 по дисциплине «Технология

Конструкционных материалов

И материаловедение»

(часть 4)

для студентов направлений: «Инженерная механика», «Машиностроение», «Автомобильный транспорт», «Судостроение и океанотехника»

дневной и заочной форм обучения

Севастополь

2013

УДК 669.584(046)

Методические указания к выполнению лабораторных работ № 1 – 5 по дисциплине «Технология конструкционных материалов и материаловедение» /Сост. Л.Б.Шрон, В.Б.Богуцкий, Г.П.Резинкина, Э.С.Гордеева, Б.Л.Шрон, Б.В.Богуцкий, -Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2013.- 60 с.

Целью издания методических указаний является помощь студентам в практическом изучении технологии конструкционных материалов.

Медодические указания обсуждены и утверждены на заседании кафедры Технологии машиностроения, протокол № 4 от “ 28 декабря “ 2012г.

Допущены учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.

Рецензент: Сидоров Д.Е., канд. техн. наук, доцент кафедры «ТМ».

СОДЕРЖАНИЕ

1. Измерение деталей с помощью штанген- и микрометрического инструмента	4
2. Исследование технологических свойств конструкционных материалов	13
3. Изучение основных операций обработки металлов давлением	21
4. Исследование процессов получения заготовок различными способами литья	36
5. Обработка заготовок на токарных санках	51
Библиографический список	60

Лабораторная работа № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ

ШТАНГЕН- И МИКРОМЕТРИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение штанген- и микрометрических инструментов и приобретение навыков измерения ими размеров деталей.

2. Определение точности измеренных деталей.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Точность – это степень соответствия изготавливаемых изделий требованиям технической документации.Точность характеризуется: точностью формы, точностью размеров, взаимным расположением поверхностей деталей и шероховатостью поверхности.

Современные методы обработки не обеспечивают абсолютной точности.

Основными причинами погрешностей являются:

1. Неточность изготовления станков и применяемых приспособлений.

2. Неточность изготовления инструмента.

3. Деформация детали в процессе обработки.

4. Неоднородность свойств обрабатываемых заготовок.

5. Неточность измерительного инструмента и др. факторы.

Под точностью формы поверхности понимается степень соответствия ее правильной геометрической форме. Отклонения от формы могут быть в виде овальности, конусности, бочкообразности и т.д.

К погрешностям взаимного расположения детали относят: несоосное расположение отдельных участков, не перпендикулярность, не параллельность.Допускаемое отклонение формы и взаимного расположения поверхностей регламентируется ГОСТ.

Учитывая то, что абсолютно точно детали изготовить невозможно, на их размеры устанавливаются допуски (отклонения от размеров).

Размер, который служит началом отсчета отклонений называется номинальным размером. Это основной размер, определяемый, исходя из функционального назначения детали, указываемый на чертеже.

Размер детали, который получают в результате измерений, называется действительным размером.

Предельные размеры – это два предельных значения размера, между которыми должен находиться действительный размер.

Различают наибольший и наименьший предельные размеры.

Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называется допускомна размер.

Следовательно, допуск размера определяет степень точности, с которой должна быть изготовлена деталь.

Сравнение действительного размера с предельным дает возможность судить о годности детали.

Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей обработанной поверхности с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности на базовой длине L исследуемого участка профиля.

Базовая длина L – это длина, в пределах которой производится оценка параметров шероховатости.

Оценка шероховатости в соответствии с ГОСТами производится по двум основным параметрам:

- среднему арифметическому отклонению профиля R_а;

- по высоте неровностей профиля по десяти точкам R_z.

Среднее арифметическое отклонение профиля R_а– это среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений в пределах базовой длины L

Параметр R_z – это сумма средних абсолютных значений 5 наибольших выступов профиля и 5 наибольших впадин профиля в пределах базовой длины L.

Для измерения линейных размеров в машиностроении широко применяются штангенциркули и микрометры.

Штангенциркуль (ГОСТ 166-86). Предназначен для измерения наружных и внутренних поверхностей, а также для измерения длин и разметки. Пределы измерений 0-150, 0-200, 0-300, 0-500, 0-800 и т.д. до 0-3000 мм. Величина отсчета по нониусу - 0, 1; 0, 05 и 0, 02 мм.

Устройство штангенциркуля представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Устройство штангенциркуля

1 – штанга; 2 – рамка; 3 – стопорный винт; 4 – шкала нониуса; 5 – основная шкала; 6 – глубиномер; 7 – губки для замера внутренних поверхностей; 8 – губки для замера наружных поверхностей.

Порядок отсчета показаний:

Целое число миллиметров отсчитывается по основной шкале, расположенной на штанге слева направо, и располагается между нулевыми штрихами основной шкалы и шкалы нониуса. Для определения десятых долей миллиметра устанавливают, какой штрих шкалы нониуса совпадает с одним из штрихов основной шкалы, и умножают порядковый номер этого штриха на величину отсчета по нониусу. Пример определения размера показан на рисунке 2.

Рисунок 2 – Пример определения размера штангенциркулем с применением нониуса: а - цена деления на нониусе 0, 05 мм (81 + 0, 05·11 = 81, 55 мм), б – цена деления на нониусе 0, 02 мм (119 + 0, 02·4 = 119, 08 мм)

При этом следует помнить, что крайний левый штрих шкалы нониуса - это нулевой штрих, следующий за ним - первый, затем второй и т.д.

Результатом отсчета считаются сумма целых миллиметров и части миллиметра.

При измерении внутреннего размера к величине отсчета следует прибавить толщину губок.

На рисунке 3 показаны примеры измерения различных размеров штангенциркулем: а – измерение наружного диаметра, б – измерение ширины, в – измерение внутреннего диаметра верхними губками, г - измерение внутреннего диаметра нижними губками, д, е – измерение глубины паза

Рисунок 3 – Пример измерения штангенциркулем:

Микрометры. Микрометры предназначены для измерения наружных поверхностей. В соответствии с ГОСТ 6507-78 промышленностью выпускаются гладкие микрометры типа МК с пределами измерений 0-25, 25-50 мм, 50-75 мм и т.д., верхний предел измерений 600 мм. Цена деления 0.01 мм. На рисунке 2 представлен микрометр в разрезе.

Для обеспечения постоянного измерительного давления микрометр имеет специальное устройство - трещотку. Производя вращение правой рукой за головку трещотки, приводим измерительные плоскости в соприкосновение с деталью. Вращение прекращаем после трех щелчков трещотки и производим отсчет по шкалам микрометра.

Рисунок 3 – Устройство микрометра: 1 – скоба; 2 – неподвижная пятка;

3 – подвижная пятка; 4 – стопорный винт; 5 – стебель с основной шкалой; 6 – барабан с круговой шкалой; 7 - трещотка.

Микрометры имеют две шкалы: одна линейная шкала нанесена на стебле 3 с продольными отсчетными штрихами и ценой деления 0, 5 мкм, другая – на скошенном краю барабана 4 нанесено 50 равных круговых делений. Поворот барабана на одно деление, т.е. на 1/50 полного оборота, обеспечивает осевое перемещение на длину 0, 01 мм. Таким образом, цена деления круговой шкалы составляет 0, 01 мм. Целые части миллиметров и половину миллиметра отчитывают по шкале стебля от края скоса барабана до нулевого штриха. Сотые доли миллиметра определяют по порядковому номеру барабана, совпадающего с продольным штрихом стебля. Затем к первому отсчету прибавляют второй.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Изучить устройство и принцип действия инструментов.

4.2. Определить и записать в табл. 1 их технические данные.

4.3. Выполнить эскиз контролируемой детали по рисунку 1.

4.4. Занести в таблицу 5 (для штангенциркуля) и 6 (для микрометра) размеры детали согласно номера этой детали.

Таблица 1 - Основные данные инструментов

Наименование инструментов	Заводской номер	Пределы измерений, мм	Цена деления шкалы, мм	Величина отсчета по нониусу, мм
Штангенциркуль
Микрометр

4.5. Определить допуски на размеры детали согласно квалитету точности по таблице 3 (на линейные размеры), по таблице 4 (на диаметральные размеры) и занести их в таблицу 5 и 6 соответственно.

4.6. Определить допускаемые предельные значения размеров детали и занести их в таблицу 5 и 6.

4.7. Произвести измерения всех размеров детали. Действительные размеры записать в таблицу 5 – при измерениях штангенциркулем и в таблицу 6 – при измерениях микрометром.

4.8. Оценить соответствие действительных размеров размерам чертежа (годность по размерной характеристике). Результаты занести в таблицу 3 и 4.

4.9. Сделать выводы по работе.

Рисунок 1 – Эскиз детали

Таблица 2 - Номинальные размеры детали

Номер детали	Размеры по чертежу детали
Номер детали	A	B	C	D	Ø E	Ø F	Ø G	Ø H
1	22 IT15	20 IT16	22 IT13	85 IT14	21 h11	17 h9	14 h10	9 h12
2	25 IT13	20 IT16	22, 5 IT15	91 IT14	19 h10	15 h12	11 h11	8 h12

Окончание таблицы 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
3	24 IT16	23 IT14	20, 5 IT14	88 IT13	22 h10	17 h11	13 h9	7, 5 h9
4	20 IT15	17 IT13	15 IT14	73 IT15	22 h11	18 h9	13 h10	8 h11
5	21 IT14	22 IT15	21 IT13	90, 5 IT16	21 h11	16 h9	12 h10	6, 5 h9
6	24 IT15	22 IT13	22 IT14	96 IT16	23 h10	18 h9	14 h11	10 h10
7	22 IT14	21 IT13	21 IT15	85, 5 IT14	20 h8	18 h12	13 h9	9 h10
8	20 IT14	19 IT15	20, 5 IT13	86, 5 IT14	22 h9	17 h11	13 h9	8 h10
9	22 IT15	21 IT13	22 IT16	87, 5 IT13	21, 5 h9	18 h10	14 h12	10 h10
10	23 IT13	23 IT15	23 IT17	100 IT14	22 h19	18 h9	14 h9	9 h11

Таблица 3 – Допуски на линейные размеры

Номиналь-

ный размер,

мм

Квалитеты

Обозначения допусков

IТ12

IТ13

IТ14

IТ15

IТ16

IТ17

Допуски, мм

До 3

+0, 05 -0, 05

+0, 07 -0, 07

+0, 13 -0, 13

+0, 2 -0, 2

+0, 3 -0, 3

+0, 5 -0, 5

Св.3до 6

+0, 06 -0, 06

+0, 09 -0, 09

+0, 15 -0, 15

+0, 24 -0, 24

+0, 37 -0, 37

+0, 6 -0, 6

Св.6до 10

+0, 07 -0, 07

+0, 11 -0, 11

+0, 18 -0, 18

+0, 29 -0, 29

+0, 45 -0, 45

+0, 8 -0, 8

Св.10до18

+0, 09 -0, 09

+0, 13 -0, 13

+0, 24 -0, 24

+0, 35 -0, 35

+0, 55 -0, 55

+0, 9 -0, 9

Св.18до30

+0, 1 -0, 1

+0, 16 -0, 16

+0, 26 -0, 26

+0, 42 -0, 42

+0, 6 -0, 6

+1, 1 -1, 1

Св.30до50

+0, 12 -0, 12

+0, 2 -0, 2

+0, 31 -0, 31

+0, 5 -0, 5

+0, 8 -0, 8

+1, 3 -1, 3

Св.50до80

+0, 15 -0, 15

+0, 23 -0, 23

+0, 37 -0, 37

+0, 6 -0, 6

+1, 0 -1, 0

+1, 5 -1, 5

Св.80до120

+0, 17 -0, 17

+0, 27 -0, 27

+0, 44 -0, 44

+0, 7 -0, 7

+1.2 -1, 2

+1, 8 -1, 8

Таблица 4 - Допуски на диаметральные размеры

Номинальные размеры, мм	Квалитеты
	h8	h9	h10	h11	h12
	Допуски, мм
1	3	5	7	9	11
От 1 до 3	0 -0, 014	0 -0, 025	0 -0, 040	0 -0, 060	0 -0, 100
От 3 до 6	0 -0, 018	0 -0, 030	0 -0, 048	0 -0, 075	0 -0, 120
От 6 до 10	0 -0, 022	0 -0, 036	0 -0, 058	0 -0, 090	0 -0, 130
От 10 до 18	0 -0, 027	0 -0, 043	0 -0, 070	0 -0, 110	0 -0, 150
От 18 до 30	0 -0, 033	0 -0, 052	0 -0, 084	0 -0, 130	0 -0, 180

Таблица 5 - Результаты измерений детали штангенциркулем (6 измерений)

Размер по чертежу	Допуск на размер	Предельные размеры	Действительный размер	Точность обработки

Таблица 6- Результаты измерений детали микрометром (три измерения)

Размер по чертежу	Допуск на размер	Предельные размеры	Действительный размер	Точность обработки

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1. Наименование работы.

5.2. Цель работы.

5.3. Эскиз детали с номинальными значениями размеров.

5.4. Технические данные об инструментах (таблица 1).

5.5. Результаты проведенных измерений с заключением о точности (таблицы 5 и 6).

5.6. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Назовите основные элементы устройства штангенциркуля.

6.2. Как определить целое количество миллиметров на штангенциркуле?

6.3. Как определить десятые доли миллиметра на штангенциркуле?

6.4. Назовите основные элементы устройства микрометра?

6.5. Для каких целей используется шкала на барабане?

6.6. Что такое квалитет точности?

6.7. Сколько существует квалитетов точности?

6.8. Что характеризует допуск на размер?

6.9. Как связан допуск на размер с квалитетом точности?

6.10. Расшифруйте обозначение h8.

Лабораторная работа №2

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить основные технологические свойства конструкционных материалов и методы их определения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Технологические свойства конструкционных материалов – это способность материалов поддаваться тем или иным видам обработки. К технологическим свойствам относятся литейные свойства (жидкотекучесть, литейная усадка, склонность материала к ликвации), ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием и т.д.

Жидкотекучесть – это способность материала в жидком состоянии заполнять полость литейной формы и точно воспроизводить очертание этой формы. Литейная усадка – это способность материала изменять свои размеры при переходе из жидкого состояния в твердое. Ликвация – это химическая неоднородность материала. При конструировании литых заготовок учитывают, что чугун обладает хорошими литейными свойствами: хорошей жидкотекучестью, небольшой усадкой и незначительной склонность к ликвации; что сталь имеет меньшую, чем чугун, жидкотекучесть, но большую усадку и склонность к ликвации.

Ковкостью материаланазывается его способность поддаваться обработке давлением – принимать новую форму и размеры под действием механической нагрузки. Металлы могут обладать ковкостью как в холодном, так и в нагретом состоянии. Хорошей ковкостью обладает сталь в нагретом состоянии, тогда как чугун этим свойством не обладает. Плохой ковкостью отличается бронза.

Свариваемостью называется способность материала создавать прочные соединения путем местного нагрева до расплавленного или пластического состояния без применения или с применением механического давления. Хорошей свариваемостью обладает низкоуглеродистая сталь, значительно худшей чугун, медные и алюминиевые сплавы.

Обрабатываемостью резанием называется свойство материала легко подвергаться механической обработке. Критерием оценки обрабатываемости служит интенсивность режима резания.

Для определения технологических свойств проводятся технологические испытания. Такие испытания проводятся на технологических пробах в соответствии с ГОСТами.

Испытание материала на жидкотекучесть заключается в заполнении спиральной или U-образной формы расплавленным металлом и определении длины полученной спиральной или U-образной пробы (рисунок 1). На модели спирали и соответственно в форме имеются отметки через каждые 50мм. Длина спирали (в спиральной пробе) или длина заполнившейся части вертикального канала диаметром 6мм (в U –образной пробе), выраженные в миллиметрах, являются характеристикой жидкотекучести сплава в данных условиях.

Причем спиральная проба проводится для материалов с относительно высокой жидкотекучестью (для чугунов, силуминов и т. д.), U-образная проба – для материалов, обладающих относительно низкой жидкотекучестью (для высоколегированных сталей, жаропрочных и тугоплавких металлов и сплавов).

Величина жидкотекучести зависит от химического состава, чистоты сплава и от температуры заливаемого материала.

а б

Рисунок 1- Эскиз проб для определения жидкотекучести литейных сплавов: а – спиральная проба; б – U-образная проба.

Для оценки пригодности материала к тому или иному способу обработки металлов давлением проводят испытания, выявляющие технологическую пластичность материала. Это испытания на осадку, выдавливание и перегиб.

Испытание на осадку проводится на нагретых цилиндрических образцах с высотой H£ 2d₀, где d₀– диаметр, а H – высота исходного образца. При несоответствии высоты и диаметра может произойти изгиб заготовки. При приложении заданной нагрузки образец должен дать допустимую степень деформации (осадки) до разрушения или возникновения трещин, приобретая определенную форму (рисунок 2). Обычно бочкообразная форма образца характерна для относительно малопластичных материалов (рисунок 2а), а конусообразная (рисунок 2б) высокопластичных материалов.

Рисунок 2- Схема испытаний на осадку

а – образец до деформации; б, в – образец после деформации

Испытание на выдавливание, наиболее полно имитирующее деформационную картину при холодной листовой штамповке, производится на приборе ПТ5 с использованием образцов, вырезанных из холоднокатаного листа. Схема испытания представлена на рисунке 3.

Сущность испытания состоит в зажатии образца 1 упором 2 в матрице 3 и в выдавливании в нем сферической лунки полушаровой поверхностью пуансона 4 до появления первой трещины в образце. Затем образец извлекается из прибора и измеряется глубина лунки, которая нормируется стандартами или ТУ на материал. Чем больше глубина выдавленной лунки, тем пластичнее материал. Согласно стандарту глубина лунки для стального листа она должна быть не менее 5 мм.

Рисунок 3 – Схема испытания листа на выдавливание:

1 – образец; 2 – упор; 3 – матрица; 4 – сферический пуансон

Испытания на перегиб проводятся на приборе НГ-1-2М. Схема испытания на перегиб представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема испытания проволоки на перегиб:

1 – образец; 2 – губки; 3 – серьга рычага.

Сущность метода заключается в попеременном перегибе (вправо-влево) на 90º образца 1, зажатого в тисках 2 при помощи рычага 3, до его перелома с отсчетом числа перегибов. Чем больше выдержит образец перегибов, тем выше технологическая пластичность материала.

Испытание на обрабатываемость резанием производят на сверлильном станке. Сущность метода состоит в том, что испытуемый материал сверлят при постоянной силе подачи, определяемой весом груза Р, действующим на шпиндель сверлильного станка. Критерием обрабатываемости служит время обработки отверстия при одинаковой толщине материала. Сопоставляя время обработки разных материалов, судят о том, какой материал обрабатывается резанием лучше.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Ознакомиться с теоретическим разделом данного методического указания.

4.2. Произвести испытание на выдавливание.

4.2.1. Получить образцы для испытаний.

4.2.2. Установить образец на приборе ПТ-5.

4.2.3. С помощью сферического пуансона произвести выдавливание лунки до появления первой трещины.

4.2.4. Замерить глубину выдавленной лунки.

4.2.5. Результат замера занести в таблицу 1

4.2.6. Сделать вывод о технологической пластичности материала.

4.3. Произвести испытание на перегиб.

4.3.1. Получить два образца проволоки из разных по составу материалов.

Таблица 1– Результаты испытания листа на выдавливание

Материал	Толщина образца, мм	Радиус сферы пуансона, мм	Диаметр отверстия матрицы, мм	Глубина лунки, мм
		7	16

4.3.2. Закрепить образцы проволоки на приборе НГ-1-2М в тисках.

4.3.3. Произвести поочерёдно перегиб образцов до перелома, считая их количество до излома.

4.3.4. Результаты количества перегибов занести в таблицу 2

Таблица 2 – Результаты испытания на перегиб

Материал	Диаметр образца, мм	Радиус губок, мм	Диаметр отверстия серьги, мм	Число перегибов, раз
		5

4.3.5. Сделать вывод о технологической пластичности материалов.

4.4. Произвести испытание на обрабатываемость резанием.

4.4.1. Получить два образца из разных по составу материалов одинаковой толщины.

4.4.2. Произвести настройку сверлильного станка (установить сверло и установить число оборотов шпинделя).

4.4.3. Просверлить отверстия в образцах, засекая по секундомеру время обработки.

4.4.4. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты испытания на обрабатываемость резанием

Материал образцов	Толщина образцов, мм	Вес груза, кг	Диаметр сверла, мм	Время обработки, сек.

4.4.5. Сделать вывод об обрабатываемости двух материалов.

4.5. Изучить методику испытания материалов на жидкотекучесть.

4.5.1. Рассмотреть выданные образцы проб на жидкотекучесть и сделать эскиз спиральной и U-образной проб (рисунок 1).

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1. Наименование работы.

5.2. Цель работы.

5.3. Краткая характеристика методов испытания.

5.4. Рисунок 1- Эскиз проб для определения жидкотекучести литейных сплавов.

5.5. Таблица 1 – Результаты испытания листа на выдавливание.

5.6. Рисунок 2 – Схема испытания листа на выдавливание.

5.7. Таблица 2 – Результаты испытания на перегиб.

5.8. Рисунок 3 – Схема испытания на перегиб.

5.9. Таблица 3 – Результаты испытания на обрабатываемость резанием.

5.10. Выводы по результатам испытания на выдавливание.

5.11. Выводы по результатам испытания на перегиб.

5.12. Результаты испытания на обрабатываемость резанием.

5.13. Общие выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Что такое технологические свойства конструкционных материалов?

6.2. Какие вы знаете литейные свойства?

6.3. Приведите примеры литейных сплавов.

6.4. Что такое жидкотекучесть и от чего она зависит?

6.5. В каких случаях применяется спиральная, а в каких U-образная проба на жидкотекучесть?

6.6. Что такое технологическая пластичность?

6.7. Какие факторы определяют технологическую пластичность сталей?

6.8. Какие испытания проводятся для определения технологической пластичности материалов?

6.9. Какие стали (по содержанию углерода) обладают высокой пластичностью?

6.10. В чем сущность испытания на осадку?

6.11. В каких случаях проводится испытание на осадку?

6.12. В чем сущность испытания на перегиб?

6.13. Почему машиностроительные чугуны не поддаютcя обработке металлов давлением?

6.14. Что такое обрабатываемость резанием?

6.15. В чем сущность испытания на обрабатываемость резанием?

Лабораторная работа № 3

Металлов давлением

Цель работы

Ознакомиться с основными операциями, применяемыми при обработке металлов давлением.

Теоретический раздел

Обработка металлов давлением – это процесс придания материалу требуемой формы, размеров и физико-механических свойств без нарушения его сплошности путем пластической деформации.

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяются на 2 вида:

- для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), используемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использования предварительной обработки металлов давлением; основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение.

- для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получение поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Основными способами обработки металлов давление являются: прокатка, прессование, волочение, свободная ковка, штамповка.

Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. Силами трения заготовка втягивается между валками, а силы, нормальные к поверхности валков, уменьшают поперечные размеры заготовки.

Различают три основных вида прокатки - продольная, поперечная, поперечно - винтовая.

Продукция прокатного производства называется прокатом.

Форма поперечного сечения проката называется профилем.

Совокупность профилей с различной формой и размерами сечения называется сортаментом.Сортамент делится на 5 групп:

- сортовой прокат

- листовой прокат

- трубы

- периодический прокат

- специальные виды проката

Сортовой прокат разделяется на простой и фасонный (сложного профиля).

Простой прокат имеет сечение круг, квадрат, шестигранник и т.д.

Сортовой прокат фасонного профиля - это уголок, швеллер, тавр, двутавр, рельс и т.д.

Листовой прокат делится на толстолистовой (4-160 мм), тонколистовой (4 - 0, 2 мм) и фольгу (< 0, 2 мм).

Стальные трубы разделяются на бесшовные (Æ 30-650 мм) и сварные (Æ 10-1420 мм).

Периодический прокат представляет собой полосу или пруток, поперечное сечение которых изменяется по длине проката.

Специальные виды проката - это кольца, колеса, зубчатые колеса и т.д.

В качестве оборудования используются прокатные станы.

Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причем форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.

Оборудованием для прессования являются гидравлические прессы.

Исходной заготовкой при прессовании служит слиток или прокат, нагретый до температуры горячей обработки металлов давлением.

Прессование может быть: прямое и обратное.

При прямом - направление течения металла и действующей силы совпадают.

При обратном прессовании - направление движения металла не совпадает с направлением действия силы.

Прессованием изготавливают изделия разнообразного сортамента из цветных металлов и сплавов, в том числе прутки диаметром 3 - 250 мм, трубы диаметром 20 - 400 мм со стенкой толщиной 1, 5 - 12 мм.

Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость в инструменте – волоке. Площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия волоки.

Заготовками служат прокатная проволока, а также профили и трубы.

В качестве оборудования применяют волочильные станы (цепные и барабанные).

Этим способом получают проволоку различного профиля (круглую, квадратную, трехгранную, плоскую и т.д.) диаметром от 0, 006 до 16 мм, калибруют прутки, изготавливают трубы диаметром от капиллярных до 200 мм с толщиной стенок от 1, 5 до 12 мм.

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки путем последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки заготовки.

Заготовкой под ковку служит прокат различного сечения и слитки.

Оборудованием служат гидравлические ковочные прессы (для крупных заготовок) и паровоздушные и пневмотические молоты (для мелких и средних заготовок).

Инструмент для ковки - плоские бойки, один из которых неподвижный, а второй - подвижный.

Ковка осуществляется в горячем состоянии. Заготовку нагревают перед ковкой для придания ей пластичности. Температура зависит от химического состава материала.

Заготовка, полученная в результате ковки, называется кованой поковкой. Поковки используются в качестве заготовок для дальнейшей механической обработки.

Операции свободной ковки показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Основные операции свободной ковки: а, б – осадка; в – высадка; г – протяжка; д – разгонка; е - прошивка

1. Осадка - увеличение площади сечения заготовки за счет уменьшения ее длины.

2. Протяжка - увеличение длины заготовки за счет уменьшения поперечного сечения. Совершается последовательными ударами на отдельные части нагретой заготовки.

3. Прошивка - операция, предназначенная для оформления полостей в поковке с помощью прошивки.

4. Высадка – является разновидностью операции осадки, при которой металл осаживается лишь на части длины заготовки.

5. Гибка - операция, с помощью которой заготовке придают изогнутую форму.

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента – штампа.

Штамповка бывает объемной и листовой, горячей и холодной.

Горячая объемная штамповка

Штампы - это массивные стальные формы, состоящие из двух половин, в которых имеются полости. Верхняя часть штампа крепится к верхней подвижной части кузнечной машины. Нижняя - к нижней неподвижной части. При смыкании двух частей штампа образуется полость, которая повторяет конфигурацию будущей заготовки. Эта полость называется ручьем. При изготовлении поковок сложной формы штампы имеют несколько ручьев. Штампованная заготовка называется штампованной поковкой.

Исходной заготовкой служит прокат, порезанный на мерные заготовки.

Существует штамповка закрытая (безоблойная) и открытая (облойная). Эти виды штамповки показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схемы облойной (открытой) и безоблойной (закрытой) штамповок: а – открытая штамповка на молотовом штампе; б – открытая штамповка на прессовом штампе; в – закрытая штамповка на прессовом штампе

При открытой штамповке между 2^я частями штампа существует зазор, куда вытекает излишек металла. Образуется заусенец – облой, который надо удалять.

При закрытой штамповке зазор отсутствует, поэтому облоя нет. Этот вид штамповки более экономичный, но требует точной заготовки с точным резом, размером и массой. Поэтому этот вид штамповки используется для поковок простой формы тел вращения.

Оборудованиедля горячей объемной штамповки: штамповочные молоты с массой падающих частей 0, 63 – 25т; гидравлические прессы усилием до 750 МН; кривошипные горячештамповочные прессы усилием до 100 МН; горизонтально-ковочные машины (ГКМ).

Холодная объемная штамповка

При холодной объемной штамповке используются закрытые штампы. Заготовкой служат калиброванные прутки с точным резом и массой, которые перед штамповкой не подвергаются нагреву.

Разновидности холодной объемной штамповки:

1. Холодное выдавливание различают:

- Прямое – применяют для получения клапанов, трубок, полых стаканов с фланцем и т. д;

- Обратное – применяют для изготовления деталей типа экранов радиоламп, тюбиков с толщиной стенок 0, 08мм (алюминиевых) и 1, 5 – 5мм (стальных);

- Боковое – металл течет в боковые отверстия матрицы. Применяют для изготовления крестовин, тройников и т.д.;

- Комбинированное – объединяет рассмотренные выше способы в различных сочетаниях. Схемы показаны на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схемы холодного выдавливания: а, б – прямое; в, г - обратное; д – боковое; е – комбинированное

2. Холодная высадка - это процесс осадки в штампе части заготовки или образование в ней местных утолщений требуемой формы. Схема холодной высадки показана на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема холодной высадки

Этот процесс выполняют на специальных холодновысадочных автоматах.

Заготовка под высадку – проволока или пруток диаметром от 0, 5 до 50 мм. Последовательность изготовления деталей показана на рисунке 5.

Рисунок 5 – Последовательность переходов получения болта холодной высадкой

Этот процесс применяют для изготовления крепежных изделий, таких как болтов, винтов, заклепок, гвоздей и т.д. Рисунок 6.

Рисунок 6 – Типовые детали, получаемые холодной высадкой

Листовая штамповка

В качестве заготовки при листовой штамповке используют поученные прокаткой лист, полосу или ленту, свернутую в рулон.

Основным оборудованием служат кривошипные прессы. Инструментом служат штампы.

В зависимости от толщины обрабатываемого материала листовую штамповку делят на толстолистовую штамповку (толщина листа > 10 мм) и тонколистовую (толщина листа < 10 мм). Тонколистовую штамповку осуществляют в холодном состоянии.

Различают 2 вида операций листовой штамповки: разделительные и формообразующие.

К разделительным относятся отрезание, вырубка, пробивка, обрезка и др.

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒