Литейные свойства сплавов

К литейным свойствам относят техно­логические свойства металлов и сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме. Наиболее важные ли­тейные свойства - это жидкотекучесть, усадка (объемная и линейная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению газов, пористости и др.

Жидкотекучесть- это способ­ность металлов и сплавов течь в расплав­ленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко вос­производить контуры отливки. Жидкотекучесть литейных сплавов за­висит от температурного интервала кри­сталлизации, температуры заливки и фор­мы, свойств формы, вязкости и поверхно­стного натяжения расплава и т.д. Повышение температуры заливки и температуры литейной формы увеличива­ет жидкотекучесть сплавов.. Усадка - свойство литейных спла­вов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении.. Линейная усадка — уменьшение линей­ных размеров отливки при ее охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка до температуры окружающей среды. На линейную усадку влияют химиче­ский состав сплава, температура его за­ливки, скорость охлаждения сплава в форме, конструкция отливки и литейной формы. Объемная усадка - уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки. Усадка в отливках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещин и короблений. Усадочные раковины - сравнительно крупные полости, расположенные в мес­тах отливки, затвердевающих последними. Усадочная пористость — скопление пустот, образовавшихся в отливке в об­ширной зоне в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердевали последними без доступа к ним расплав­ленного металла. Ликвация- неоднородность хими­ческого состава сплава в различных частях отливки. Она возникает в процессе затвер­девания отливки из-за различной раство­римости отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. Дендритная ликвидация - это неоднородность химического состава в мик­рообъемах сплава в пределах одного зерна (дендрита). Зональная ликвация - это не­однородность химического состава в микро­объемах с градиентом концентраций в от­ливке в целом или в отдельных ее частях. Дендритную ликвацию устраняют от­жигом отливок. Зональная ликвация устраняется выравниванием толщин стенок отливок, применением рассредоточенного подвода металла к отливке, изготовлением отливок литьем в кокиль и другими способами.

19. ОМД. Нагревательные устройства. Режим нагрева под ОМД

С возникновением остаточных деформаций от удара или давления металл меняет свою форму в желаемом направлении без разрушения. Одновременно происходит изменение структуры металла и его механических и физических свойств. Такое необратимое изменение формы называется пластической деформацией. Для создания пластической деформации металл необходимо подвергнуть напряжениям, которые больше его предела упругости, но меньше предела прочности. Обработка металлов давлением применима только к металлам, обладающим достаточной пластичностью, и неприменима к хрупким металлам (например, к чугуну). Давлением обрабатывают сталь, медные, алюминиевые, магниевые и другие сплавы. Этот вид обработки является высокопроизводительным. (Прокатка, Прессование, Волочение Ковка, Штамповка, Листовая штамповка)

Нагрев металла для горячей обработки производится в пламенных (камерные и методические). В камерных печах температура одинакова на всем рабочем пространстве. В методических печах нагрев заготовок осуществляется постепенно, по заданному режиму. Также в электрических печах, с помощью контактных ( током большой силы) и индукционных нагревателей (с помощью индукционного электронагревателя). Нагрев заготовок производится с целью уменьшения сопротивления деформированию. При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной.

20. Прокатка. Сущность, оборуд. Инструм.

Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными . Кроме наиболее распространенного вида прокатки- продольной выделяют еще 2 вида- поперечную и поперечно-винтовую. При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют ее. При поперечно-винтовой прокатке валки расположены под углом и сообщают заготовке вращательное и поступательное движения. Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими для прокатки листов, лент, ступенчатыми для прокатки полосовой стали, ручьевыми для получения сортового проката. Использование опорных валков позволяет применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижаются деформирующие силы. По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта—обжимные станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сечения, и станы для выпуска готового проката – сортовые, листовые, трубные и специальные. В промышленности для получения заготовок различных деталей широко применяют станы поперечно-винтовой прокатки. Рабочие клети по числу и расположению валков могут быть двухвалковые; четырёхвалковые; многовалковые. Прокатные станы могут быть одноклетьевыми и многоклетьевыми. , (последов. И ступенч.), (чистовой, получистов. И чернов.,) (горизонт, вертик, и гоиз-вертик.) Калибр – вырез ручей в паре валиков.

21. Прессование. Сущность, оборуд. Инструм.

При прессовании металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие, соответствующее сечению прессуемого профиля. Этим процессом изготовляют не только сплошные профили, но и полые.. в этом случае в заготовке необходимо предварительно получить сквозное отверстие. Часто отверстие прошивают на том же прессе. В процессе прессования при движении пуансона с пресс шайбой металл заготовки выдавливается в зазор между матрицей и иглой. Прессование по рассмотренным схемам называется прямым. Значительно реже применяют обратное прессование, схема деформирования которого аналогична схеме обратного выдавливания. Исходной заготовкой при прессовании служит слиток или прокат. Состояние поверхности заготовки оказывает значительное влияние на качество поверхности и точность прессованных профилей. Поэтому во многих случаях заготовку предварительно обтачивают на станке. Прессованием можно обрабатывать такие специальные стали, цв. Металлы и их сплавы, которые ввиду низкой пластичности другими видами обработки давлением деформировать невозможно. К недостаткам прессования следует отнести большие отходы металла: весь металл не может быть выдавлен из контейнера, и в нем остается так называемый пресс-остаток (до 40% общей массы), который после окончания прессования отрезается от полученного профиля. . Инструмент для прессования изготовляют из высококачественных инструментальных ста лей и жаропрочных сплавов. Основным оборудованием для прессования являются вертикальные или горизонтальные гидравлические прессы.

22. Волочение Сущность, оборуд. Инструм.

Волочение — способ обработки металлов давлением, состоящий в протягивании изделий (заготовок) круглого или фасонного профиля (поперечного сечения) через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки.

В результате волочения поперечные размеры изделия уменьшаются, а длина увеличивается. Волочение широко применяется в производстве пруткового металла, проволоки, труб и другого. Производится на волочильных станах, основными частями которых являются волоки и устройство, тянущее через них металл. Исходными заготовками для волочения служат прокатные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диаметра) и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). Поскольку тянущая сила, приложенная к заготовке, необходима не только для деформирования металла, но и для преодоления сил трения металла об инструмент, эти силы трения стараются уменьшить применением смазки и полированием отверстия в волоке. Обычно для получения необходимых профилей требуется деформация, превышающая допустимую за один проход, поэтому применяют волочение через ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но, поскольку волочение осуществляют в условиях холодной деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу. Волочением обрабатывают различные марки стали, цветные металлы и их сплавы. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 …5 мм и фасонные профили, сегментные, призматические шпонки. Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 200мм, стальные прутки диаметрами 3…150 мм. Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станах. Барабанные станы служат для волочения проволо­ки, труб небольшого диаметра, наматы­ваемых в бунты. Исходную заготовку в виде бунта укладывают на барабан. Предварительно заостренный конец про­волоки пропускают через отверстие воло­ки и закрепляют на барабане, который приводится во вращение от электродвига­теля через редуктор и зубчатую передачу. На цепных станах тянущее устройство совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение. Та­кие станы применяют для волочения прутков и труб, которые нельзя наматы­вать в бунты.

23. Свободная ковка Сущность, оборуд. Инструм.

Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности ос­новных и вспомогательных операций. Ка­ждая операция определяется характером деформирования и применяемым инстру­ментом. К основным операциямковки отно­сятся осадка, протяжка, прошивка, отруб­ка, гибка.

Осадка- операция уменьшения высо­ты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения. Осаживают заготовки между бойками или подкладными плитами. Разновидностью осадки является вы­садка, при которой металл осаживают лишь на части длины заготовки. Протяжка - операция удлинения за­готовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения.Протяжку производят последователь­ными ударами или нажатиями на отдель­ные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 90° во­круг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличива­ются ширина и длина заготовки. Протяжка имеет ряд разновидностей. Разгонка- операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьше­ния ее толщины. Протяжка с оправкой - операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок. Раскатка на оправке - операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заго­товки за счет уменьшения толщины ее стенок. Прошивка - операция получения по­лостей в заготовке за счет вытеснения ме­тала. Прошивкой можно получить сквозное отверстие или углубле­ние (глухая прошивка). Инструментом для прошивки служат прошивни сплошные и пустотелые; последними прошивают отверстия большого диаметра. При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца. Отрубка- операция отделения части, заготовки по незамкнутому контуру путем внедрения в заготовку деформирующего инструмента - топора. Гибка - операция придания заготовке изогнутой формы по заданному контуру. Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны и т.п. Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сече­ния заготовки и уменьшением его площа­ди в зоне изгиба, называемым утяжкой. Оборудованиедля ковки выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую мощность оборудования обычно определяют по приближенным формулам или справочным таблицам. Ковку выполняют на ковочных моло­тах и ковочных гидравлических прессах. Молоты - машины динамического, ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными (падающими) частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Гидравлические прессы – машины статического действия; продолжительность деформации на них может составлять от единицы до десятков секунд. Металл деформируется приложением силы, создаваемой с помощью жидкости (водяной эмульсии или минерального масла), подаваемой в рабочий цилиндр пресса.

24. Объемная штамповка Сущность, оборуд. Инструм.

Объемной штамповкой называют процесс получения поковок, при котором формообразую-щую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданной чертежом конфигурацией.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повыш-ся производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности.

Исходным материалом для горячей объемной штамповки являются сортовой прокат, прессован-ные прутки, литая заготовка, в крупносерийном производстве – периодич-ий прокат, что обеспеч-т сокращение подготовительных операций.

В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых(а) и закрытых(б) штампах

Штамповка в открытых штампах харак-ся переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе.

Штамповка в закрытых штампах (рис.13.2.б) характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют.

Существенное преимущество штамповки в закрытых штампах – уменьшение расхода металла из-за отсутствия облоя. Поковки имеют более благоприятную структуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в облой. Металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.

25. Обработка металлов резанием.. Назначение инструмент виды.

Для получения деталей необходимых геометрических форм и размеров требуется снятие с заготовки лишних слоев металла (припуска на обработку) механической обработкой на металлорежущих станках различных конструкций или слесарной обработкой вручную.Точение(рис. 25, а) выполняют на станках, где обрабатываемая деталь 1 вращается (I), а режущий инструмент (резец) 2 перемещается по направлениям II и III. Перемещением резца в направлении II осуществляют подачу, определяющую ширину снимаемой стружки за один оборот изделия 1. Перемещением резца в направлении III определяют глубину резания или толщину снимаемой стружки.Сверление (рис. 25, б) производят на станках при помощи режущего инструмента — сверла 2; обрабатываемая деталь 1 закреплена неподвижно. Сверло 2, совершая вращательное I и прямолинейно-поступательное движение II, высверливает отверстие, равное диаметру сверла.Фрезерование (рис. 25, в) осуществляется вращательным движением I режущего инструмента — фрезы 2; движение подачи II, перпендикулярное оси вращения инструмента, производится столом станка с неподвижно закрепленной на нем деталью 1.Строгание на поперечно-строгальных станках (рис. 25, г) выполняют резцом, который совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение I; подачу осуществляют движением заготовки по направлениям II—III. При работе на продольно-строгальных станках возвратно-поступательное движение резания сообщается обрабатываемой детали, а движение подачи — резцу. В строгальных станках движение резания складывается из рабочего и холостого ходов; движение подачи у этих станков прерывистое.Шлифование (рис. 25, д, е) выполняют шлифовальным кругом 2, который совершает вращательное движение I. При цилиндрическом шлифовании (рис. 25, д) заготовка 1 совершает круговую и прямолинейную подачу. При шлифовании плоскостей (рис. 25, е) заготовка 1 совершает прямолинейную подачу.Толщина слоя, срезаемого с заготовки за один проход режущего инструмента, выраженная в миллиметрах, называется глубиной резания.Расстояние (в мм), на которое перемещают режущий инструмент за один оборот изделия или за один проход режущего инструмента, называется подачей.Скорость резания — расстояние, выраженное в метрах, которое проходит инструмент, снимающий стружку с обрабатываемой поверхности, в единицу времени (в минуту).При обработке материала к режущему инструменту необходимо приложить определенноеусилие резания для преодоления сопротивления металла отделению его частиц. Сила, прилагаемая к инструменту, по величине определяет сопротивление резанию.Различные материалы неодинаково сопротивляются резанию. Способность обрабатываемого материала оказывать сопротивление резанию измеряют коэффициентом резания, т.е. величиной сопротивления, которое оказывает материал при снятии с него стружки, имеющей поперечное сечение в 1 мм² при точно установленных условиях обработки.Металлорежущие станки по виду обработки и режущему инструменту делятся на токарные, сверлильные, фрезерные, зуборезные, строгальные, шлифовальные. По степени автоматизации — станки-автоматы, полуавтоматы, гидрофицированные и с программным управлением.

26. Точение. Инструмент основные понятия.

27. Сверление

28. Фрезерование

29. Шлифование

30. Оборудование для ОМР, классификация

(Н) Нормальной точности, (П) Повышенной точности, (В) Высокой точности, (А) Особо высокой точности, (С) Особо точные станки (мастер-станки). лёгкие (< 1 т), средние (1-10 т), тяжёлые (>10 т), уникальные (>100 т). ручные, полуавтоматы, автоматы, станки с ЧПУ, гибкие производственные системы. универсальные.. специальные. специализированные.

Токарные станки предназначены для точения цилиндрических и конических отверстий, нарезания наружной и внутренней резьб, сверления, зенкерования отверстий и других видов работ. Токарные резцы бывают проходные, подрезные, отрезные, резьбовые, фасонные, расточные и резцы для скоростного резания. На сверлильных станкахпроизводят операции сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, растачивания отверстий и нарезания резьбы метчиком. Для работы на сверлильных станках используют следующие виды режущего инструмента: сверла (спиральные, перовые, пушечные), зенкеры, развертки, расточные резцы, метчики. Фрезерные станки предназначены для обработки плоских и сложных фигурных плоскостей. Фрезерование производится многолезвийным режущим инструментом — фрезой. Фрезы подразделяются на цилиндрические и торцевые (для обработки плоскостей); дисковые и пальцевые (для фрезерования пазов и шпоночных канавок); фасонные (для фрезерования фасонных поверхностей); фрезы специальные — зуборезные и для нарезки резьб. Строгальные станки служат для обработки плоских и фасонных плоскостей и прорезания прямых канавок у деталей; эти работы производятся резцами различных видов. Шлифовальные станки предназначены для отделочных операций, обеспечивающих высокую точность размеров и качество обрабатываемых поверхностей. Режущим инструментом при шлифовании служат шлифовальные круги, бруски. На зуборезных станках нарезаются зубья цилиндрических и конических зубчатых колес.

31. Электрические методы обработки металлов

Они позволяют обрабатывать заготовки из материалов с высокими механическими свойствами (твердые сплавы, алмаз, кварц и др.), которые трудно или практически невозможно обрабатывать другими методами. Кроме этого, указанные методы дают возможность получать самые сложные поверхности, например отверстия с криволинейной осью, глухие отверстия фасонного профиля и т. д. К числу таких методов относят электроэрозионную, электрохимическую и анодно-механическую обработку металлов. Электроэрозионную обработку производят на специальных (электроискровых, электроимпульсных) станках. Инструментом для обработки служит электрод, изготовленный из меди, латуни, бронзы, алюминия или некоторых других материалов. Он имеет форму, соответствующую форме требуемой поверхности обрабатываемой детали. Заготовку помещают в ванну с жидкостью, не проводящей электрический ток. Инструмент и заготовку подключают в станке к источнику электрического тока. При сближении инструмента (катода) и заготовки (анода), когда искровой промежуток становится очень малым, между ними происходит электрический разряд. В результате температура на обрабатываемой поверхности заготовки мгновенно достигает 8000—10 000°С, что приводит к местному расплавлению, частичному испарению и взрыво-подобному выбросу микрочастиц с поверхности заготовок. Выброшенные частицы металла в жидкой среде затвердевают и оседают на дно ванны. При подаче электрода-инструмента искровые разряды многократно повторяются и, образуют в заготовке лунку, отображающую форму инструмента. Электроэрозионную обработку широко применяют для получения различных отверстий, пазов, углублений при изготовлении штампов, пресс-форм, кокилей и т.д.Электрохимическая обработка заключается в том, что под воздействием электрического тока разрушаются поверхностные слои металла детали, помещенной в электролит. Частицы металла, лежащие на поверхности детали, растворяются в электролите, и деталь становится блестящей (электролитическое полирование), В том случае, если поверхности должны быть приданы определенные размеры, применяют специальный инструмент для механического удаления разрушенной пленки металла. Анодно-механическая обработка металлов построена на сочетании электроэрозионного и электрохимического процессов. Ее сущность заключается в следующем. Через обрабатываемую заготовку (анод) и вращающийся инструмент (катод) пропускается постоянный электрический ток. Анод и катод находятся в среде электролита. Электрический ток, проходя через электролит, разлагает его и растворяет поверхность заготовки (анода). На поверхности заготовки постоянно образуется не проводящая ток пленка. Вращающийся инструмент (катод) механически срывает эту пленку. При точечном срыве пленки и частичном пробивании' ее на вершинах микронеровностей в местах контакта инструмента проходит ток большой плотности, под действием которого микронеровности оплавляются. Оплавляемые частицы металла удаляют вращающимся инструментом.Анодно-механический способ обработки металлов применяют для затачивания пластинок из твердых сплавов и для резки очень твердых и вязких металлов.

32. Углердоистые и легированные конструкционные стали

33. Углердоистые и легированные легированные стали

34. Твердые сплавы

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвердых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля. Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твердых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своем составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твердым сплавам. Различают спечённые и литые твёрдые сплавы. Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др), а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку (закалка, отжиг, старение и др). Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением.: Классификация: вольфрамокобальтовые твердые сплавы (ВК); титановольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТК);титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТТК). Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка; М — для обработки труднообрабатываемых материалов;К — для обработки легированных сталей и других сплавов. Пластинки из твердого сплава имеют HRA 86-92 обладают высокой износостойкостью и красностойкостью (800—1000 °C), что позволяет вести обработку со скоростями резания до 800 м/мин.

35.