Свойства формовочных смесей. Листовая штамповка

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра материаловедения и физики металлов

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Машины и оборудование»

Уфа - 2012



Оглавление:

электрод сварка листовая штамповка

1. Электроды для ручной дуговой сварки. Типы покрытий. Выбор электродов для ручной дуговой сварки

2. Опишите назначение формовых и стержневых смесей, требования к ним. Свойства формовочных смесей

3. Листовая штамповка. Основные формообразующие операции

4. Составить общее уравнение кинематического баланса и определить число ступеней скоростей вращения конечного звена кинематической цепи (рис.1, а), приняв за числа зубьев зубчатых колес z1, z2, z3,…, z10

5. Составить уравнение кинематического баланса цепи нарезания резьбы для схемы, приведённой на рис. 2

Список использованной литературы



1. Электроды для ручной дуговой сварки. Типы покрытий. Выбор электродов для ручной дуговой сварки

Электроды для ручной сварки представляют проволочные стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень электрода изготовляют из специальной сварочной проволоки повышенного качества. Стальную сварочную проволоку ? 0,3-12 мм в зависимости от состава делят на 3 группы: углеродистую (Св-0,8; Св-10ГС и др.), легированную (Св-18ХМА,Св-10Х5М и др.) и высоколегированную (Св-07Х25Н13, Св-06Х19Н10М5Ти др.). В марках проволоки "Св" обозначает слово "сварочная", первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после буквы, указывающей легирующие примеси в общепринятых обозначениях, - количество данного элемента в процентах.

Электроды классифицируют по следующим признакам: типу покрытия, химическому составу жидкого шлака, назначению.

По типу покрытий электроды подразделяют на электроды со стабилизирующим, защитным или легирующим покрытиями (качественными).Стабилизирующее покрытие состоит из мела (СаСОз), соединений калия,бария. Эти вещества облегчают ионизацию дуги и способствуют ее устойчивому горению. В качественное покрытие электродов включают стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие составляющие. Газообразующие вещества образуют при нагреве защитные газы вокруг дуги. Шлакообразующие составляющие при расплавлении образуют жидкий шлак на поверхности сварочной ванны. Шлак служит для защиты расплавленного металла от воздействия воздухом, а также является средой, через которую осуществляется раскисление и легирование наплавленного металла. Раскисляющие составляющие предназначены для восстановления окислов, находящихся в сварочной ванне. Легирующие составляющие служат для получения наплавленного металла, требуемых механических свойств и химического состава. В качестве связующего применяют в основном жидкое натриевое стекло Na2O(SiO2). Жидкое стекло связывает порошкообразные составляющие покрытия в обмазочную массу, а после просушивания и прокалки придает покрытию электродов необходимую прочность.

По назначению электроды подразделяют на 4 класса:

* для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей;

* для сварки теплоустойчивых сталей;

* для сварки высоколегированных сталей;

* для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Согласно ГОСТ 9467-75 электроды для сварки конструкционных сталей (Ст 3, Ст 45, Ст 50ХГСА и др.) подразделяют на типы Э34", Э42, Э145, в зависимости от механических свойств наплавленного металла. Цифры в обозначении типа электрода означают прочность наплавленного металла в кгс/мм2. Электроды для сварки теплоустойчивых сталей (12ХМ, 15ХМ, 20ХМФ и др.) подразделяют на типы Э-ХМ, Э-ХМБФ и др., в зависимости от химического состава наплавленного металла. Буквы М, Х, Ф, Б означают легирование соответственно молибденом, хромом, ванадием и ниобием, повышающими теплоустойчивость сварного шва.

Электроды для сварки высоколегированных сталей (ОХ18Н9Т, Х25Н20С2, Х17 и др.), согласно ГОСТ 10052-75, классифицируют по структуре и составу металла сварного шва. Например, ЭА-3М6 - электрод аустенитного типа с добавками молибдена.

Помимо типа электродов, важной характеристикой является его марка, которая определяет состав покрытия (УОНИ-13/45, ЦЛ18). Марка электрода характеризует также его технологические свойства: род и полярность тока, возможность сварки в различных пространственных положениях и др.

Расчёт потребного количества электродов. Доля электродного металла в составе металла шва различна и зависит от способа и режима сварки, а также от вида сварочного шва. При ручной сварке доля электродного металла колеблется в широких пределах (30-80 %), при автоматической она составляет 30-40 %. Производительность сварки в значительной степени зависит от скорости расплавления электродного металла, которая оценивается коэффициентом расплавления бр. Коэффициент расплавления численно равен массе электродного металла (в граммах), расплавленного в течение одного часа, приходящегося на один ампер сварочного тока. При ручной сварке бр составляет 6,5-14,5 г/А?ч. Для оценки скорости сварки шва пользуются коэффициентом наплавки бн.

Этот коэффициент оценивает количество электродного металла, введенного в свариваемый шов. бн < бр на величину потерь электродного металла из-за угара и разбрызгивания. Эти потери при ручной сварке достигают 25-30 %, при сварке под флюсом 2-5 % от количества расплавленного электродного металла. Знание бр и бн позволяет произвести расчёт потребного количества электродного металла для сварки шва установленного сечения и определить скорость сварки шва.

Количество металла (кг), необходимого для получения сварочного шва, определяется по формуле

gн = L ? F ? с ,

где L - длина свариваемого шва, м; F - площадь поперечного сеченияшва, м2; с - плотность электродного металла, кг / м3.

Выражая это же количество металла (кг) через коэффициент наплавки, получим:

gн = 10-3 ? бн ? I ? t,

где t - время горения дуги ч; I - ток, А.

Отсюда время горения дуги: t = 103? gн /(бн ? I), (ч). Скорость сварки: v = L / t, (м/ч). Зная gн, можно определить необходимое количество электродного металла по формуле:

gэ = gн?(1 + ш),

где ш = (0,25 - 0,31) - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание.

То же самое можно сделать, зная коэффициент расплавления:

gэ = 103 ? бр ? I ? t.

Задавшись диаметром и длиной электрода по полученному gэ, вычисляют потребное количество электродов.

Электроды для сварки и наплавки разделяют на пять групп: У -- для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей; Л -- для сварки легированных и конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2; Т -- для сварки легированных теплоустойчивых сталей; В -- для сварки высоколегированных с особыми свойствами; Н -- для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

Электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей классифицируют по механическим характеристикам металла шва и сварного соединения; электроды для сварки легированных теплоустойчивых сталей классифицируют по механическим характеристикам металла шва и сварного соединения и по химическому составу металла шва. Первая группа содержит 14 типов электродов с Э-38 по Э-150. Здесь буква Э -- электрод для электродуговой сварки, а следующая за буквой цифра показывает минимально гарантируемый предел прочности металла шва (в кгс/мм2). К одному типу электрода могут быть отнесены одна или несколько марок электродов. Так, к электроду типа Э-42 относятся электроды марок АНО-1, ОЗС-3, УОНИ-13/45 и др.

Согласно ГОСТ 9467--75 предусмотрены следующие основные виды покрытий: кислое; основное; целлюлозное; рутиловое; прочие виды; при покрытии смешанного вида используют соответствующее двойное обозначение.

Кислые покрытия А на основе железных или марганцевых руд. При использовании электродов с руднокислыми покрытиями металл шва содержит больше кислорода, азота и водорода, чем при использовании покрытия другого типа. Этим объясняется повышенная склонность металла шва к «старению», т. е. с снижению вязкости и сопротивления удару в процессе эксплуатации. Этот вид покрытий применяют для сварки малоуглеродистых сталей. Типичными электродами этой группы являются электроды ОММ-5 и ЦМ-7.

Рутиловые покрытия содержат большое количество рутила TiO2.

Это соединение титана с кислородом очень устойчиво в плавильном пространстве дуги и не насыщает металла шва кислородом и азотом в такой степени, как электроды с руднокислым покрытием. К рутиловым электродам относят электроды ОЗС-3, МР-3 и др.

Фтористокальциевые покрытия содержат в основе мрамор СаСО3 и плавиковый шпат CaF2, которые являются шлакообразующими компонентами покрытия этого типа электродов. В плавильном пространстве дуги мрамор распадается на оксид кальция и оксид углерода (IV), которые создают надежную газовую защиту плавильного пространства.

Плавиковый шпат при высоких температурах частично распадается и выделяет фтор, который, соединяясь с водородом сварочной ванны, очищает металл шва от водорода. Фтористокальциевые покрытия позволяют легировать металл шва в широких пределах и обеспечивают получение металла с высокими прочностными свойствами и высокой ударной вязкостью. К этой группе относят электроды УОНИ-13, УП-1/45, УП-2/45. Сварка электродами этого типа проводится преимущественно постоянным током обратной полярности. Электроды с фтористокальциевым покрытием применяют для сварки конструкционных, нержавеющих, окалиностойких, жаропрочных и других специальных сталей.

Целлюлозные покрытия содержат значительное количество органических соединений (до 50--60 %). Эти соединения, сгорая, выделяют СО2, Н2 и другие вещества, защищающие плавильное пространство дуги. В качестве газообразующего вещества в этих покрытиях используется электродная целлюлоза. К электродам этого типа относят электроды ВСНБ; ОЗЦ-1 и др.

Требования, предъявляемые к электродам для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами, содержатся в ГОСТ 10052--75. Он регламентирует следующие свойства наплавленного металла: химический состав, механические свойства, содержание ферритной фазы и стойкость против межкристаллитной коррозии. Эти электроды изготавливают только с покрытием типа Ф. Сварка производится постоянным током обратной полярности на минимально короткой дуге и на пониженной погонной энергии.

Технология ручной электродуговой сварки. Ручную электродуговую сварку можно осуществлять металлическим (плавящимся) электродом, угольным электродом без защиты, а также угольным или вольфрамовым электродами в среде защитных газов.

Зажигание дуги производится прикосновением конца электрода к металлу свариваемого изделия с последующим быстрым отводом электрода на расстояние 3--4 мм. При касании электрода с изделием создается ток короткого замыкания, а напряжение в сварочной цепи с 60--70 В падает почти до нуля. После отвода электрода от металла изделия на расстояние 3--4 мм возбуждается электрическая дуга. При этом по сварочной цепи протекает рабочий (сварочный) ток, а на дуге поддерживается напряжение 20--25 В в зависимости от длины дуги и марки электрода.

Зажигание дуги производится двумя способами: 1) касанием изделия электродом и последующим отводом его перпендикулярно вверх и 2) движением электрода подобно зажиганию спички. В процессе сварки необходимо поддерживать длину дуги постоянной.

Ориентировочно длину дуги можно определить по формуле

lд = (0,5?1,1)dэ, где lд -- длина дуги, мм; dэ -- диаметр электрода, мм.

Длина дуги влияет на качество сварного шва и его геометрическую форму. При длинной дуге ослабляется защита сварочной ванны и металл шва интенсивно насыщается кислородом и азотом воздуха. С увеличением длины дуги увеличивается разбрызгивание и в металле шва могут появиться поры.

В процессе сварки электрод совершает одновременно три движения:

1) по мере плавления электрод подают в сварочную ванну

Для поддержания постоянной длины дуги;

2) одновременно его перемещают вдоль оси шва;

3) концом электрода совершают поперечные колебания, необходимые для получения шва заданной ширины.

Для получения провара и хорошо сформированного шва амплитуда поперечных колебаний конца электрода не должна превышать двух-трех диаметров электрода.

При сварке тонкого металла и первых слоев многослойного шва электрод ведут без поперечных колебаний.

По положению в пространстве швы разделяют (Рис.3) на нижние (а), вертикальные (б) и потолочные (с). Наиболее удобным для выполнения является шов в нижнем положении. Сварку стыковых швов без подготовки кромок производят наложением с одной стороны соединения уширенного валика с проплавлением кромок стыка по всей толщине. С обратной стороны после вырубки зубилом натеков металла и шлака производят подварку шва узким бэликом.

Сварку стыковых швов с У-образной подготовкой кромок выполняют в один или несколько слоев в зависимости от толщины свариваемого металла. При многослойной сварке первым валиком проваривают вершину шва, затем после тщательной зачистки металла шва зубилом и проволочной щеткой накладывают остальные валики по порядку, указанному на (рис.4.3, а). При этом сечение первого слоя определяется по формуле

FCl = (6/8)dэ, где FC1 - площадь поперечного сечения 1-го слоя, мм2.Для обеспечения провара корня шва сварку первого слоя выполняют электродом, диаметр которого не более 4 мм. Сечение последующих слоев определяют по формуле

FCl = (8/12)dэ

После окончания заполнения всей разделки производят вырубку и подварку шва с обратной стороны.

Сварку стыковых Х-образных швов производят наложением слоев с обеих сторон разделки в последовательности.

При сварке нахлесточных, тавровых и угловых соединений валиковыми швами возникают трудности, связанные с возможностью получения брака в виде непровара вершины угла и наплывов металла по вертикальной плоскости. Поэтому такие соединения рекомендуется выполнять при положении «в лодочку». В этом случае шов выполняют так же, как и при V-образной разделке стыкового шва.

Сварка вертикальных и горизонтальных швов на вертикальной плоскости труднее сварки швов в нижнем положении. Расплавленный металл шва под действием силы тяжести стремится стекать вниз. Сварку вертикальных швов производят главным образом снизу вверх.

При сварке швов в потолочном положении возможность стека-ния металла увеличивается. Удержание ванночки расплавленного металла достигается благодаря давлению дуги и сил поверхностного натяжения. Перенос капель металла с электрода на основной металл при потолочной сварке возможен только при короткой дуге.

Основными причинами возникновения сварочных деформаций и остаточных напряжений являются неравномерность распределения температуры в изделиях при сварке. Шов и околошовная зона испытывают пластические и упругопластические деформации сжатия при нагреве и растяжения при охлаждении. Их величина зависит от ширины зоны пластических деформаций, а ширина зоны в свою очередь зависит от погонной энергии, жесткости конструкции и других причин.

Для уменьшения деформации и остаточных напряжений в сварных конструкциях швы следует сваривать отдельными участками длиной 100--350 мм (рис.4.3). Многослойные швы следует выполнять так называемым каскадным методом (рис.4.4, е).

Если при сварке перечисленные мероприятия не уменьшают деформации, то для конструкций балочного типа применяют способ обратных деформаций. Для этого изделие перед сваркой деформируют в обратном направлении на величину, которая вызывается сваркой (рис. 4.4, ж). В ряде случаев листовые конструкции при сварке закрепляют в жестком приспособлении -- кондукторе или манипуляторе (рис. 4.4, з). Иногда шов и зону термического влияния изделия в процессе сварки или после сварки прокатывают роликами (Рис.4, и); этот способ разработан в МВТУ им. Баумана. Он особенно эффективен при правке тонколистовых конструкций.

К термическим методам снижения остаточных напряжений и деформаций относят предварительный подогрев изделия перед сваркой, высокий отпуск, нормализацию и отжиг.

Следует отметить, что чрезмерный рост внутренних напряжений и деформаций получается вследствие нарушения элементарных норм проектирования сварных конструкций и нарушения рекомендации технологического процесса при их изготовлении. Выбор оптимального режима при разработке технологического процесса проводится обычно на основании опытных данных и реже расчетом, т. е. на основе уравнений распространения теплоты при сварке.

Режимы ручной дуговой сварки. Основные параметры технологического режима (диаметр электрода, напряжение на дуге, силу сварочного тока и скорость сварки) устанавливают в соответствии с формой и размерами изделия. При этом необходимо обеспечить требуемое качество сварного соединения, максимальную производительность и минимальную стоимость изготовления конструкции. Ниже дано примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной свариваемого изделия (для стыковых соединений):

s,мм	1..2	3	4…5	6…12	13 и более
dэ,мм	1,5…2,5	3	3…4	4…5	5 и более

В ряде случаев это соотношение следует учитывать и производить соответствующую корректировку.

Правильный выбор сварочного тока имеет большое значение для качества сварки. Для электродов диаметром 3…6 мм при выборе величины сварочного тока можно пользоваться формулой

I=k dэ,А, (4.1)

где k -- коэффициент, зависящий от марки электрода и его диаметра, А/мм; dэ -- диаметр электрода, мм.

Для электрода с толстым покрытием и стержнем из низкоуглеродистой стали k применяют 35…60_А/мм, а для электродов со стержнем из высоколегированной стали -- 35…40 А/мм.

При сварке угловых швов силу тока увеличивают по сравнению со сваркой стыковых швов на 10…15 %. Сварку вертикальных и горизонтальных швов ведут при силе тока на 10…15 %, а потолочных на 15…20 % меньше, чем при сварке швов в нижнем положении.

Для определения напряжения Uд используют справочные данные или рекомендации сертификатов, которыми сопровождается каждая марка электрода.

Для электродных покрытий большинства марок, используемых для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, f/д составляет 20…28 В. Общее количество наплавленного металла, необходимое для изготовления конструкции, можно определить исходя из сечения и длины швов по формуле

GH = FH с L, (4.2)

где GH -- масса наплавленного металла; FH -- доля наплавленного металла в общей площади сечения шва; с -- плотность наплавленного металла; L -- длина шва.

Время фM (в ч), потребное для сварки шва длиной L, можно определить из формулы

GH=aH IД фM, (4.3)

откуда фM= GH/aHIД, (4.4)

где ан--коэффициент наплавки (г/А-ч) *; Iд -- сварочный ток, А.

Скорость сварки (в см/с) однослойного шва определяют по формуле

vCB = L/фM или vCB = aHI/(FHс). (4.5)

Расход электроэнергии А без учета потерь холостого хода определяют по формуле

A=UдIдфм, Вт (4.6)

Производительность сварки определяют количеством наплавленного металла в единицу времени.

Из формулы (4.4), следует, что производительность сварки можно увеличивать за счет применения электродов с высоким коэффициентом наплавки и использования максимально допустимых величин сварочного тока.

Однако наиболее эффективным методом повышения производительности ручного процесса следует признать направление по разработке электродов с повышенным коэффициентом наплавки аа. Введение в состав электродного покрытия железного порошка (электроды АНО-1 и ОЗС-3) повышает коэффициент наплавки до 16…18 Г/А·ч, что позволяет в два раза повысить производительность. В этом случае образование шва происходит не только за счет металлического стержня, но и за счет железного порошка, содержащегося в покрытии. Сварку такими электродами можно выполнять на переменном или постоянном токе преимущественно в нижнем положении.

Практически для повышения производительности применяют сварку сдвоенным электродом, трехфазной дугой и сварку с глубоким проплавлением

2. Опишите назначение формовых и стержневых смесей, требования к ним. Свойства формовочных смесей

Для получения качественных отливок в песчаных формах большое значение имеют формовочные смеси, качество которых зависит от качества исходных материалов.

Формовочная смесь состоит из наполнителя, связующего и специальных добавок.

Наполнители должны обладать относительно высокой огнеупорностью, термической стойкостью, инертностью к расплавленному металлу, механической прочностью, низким коэффициентом термического расширения, однородным зерновым составом и минимальной стоимостью. На первых этапах развития литейного производства в качестве наполнителей применялись кварцевые пески и пылевидный кварц (маршалит). В связи с ростом требований к качеству отливок стали использовать другие природные, а также искусственные материалы.

Наполнители формовочных смесей в первую очередь должны иметь концентрированный гранулометрический состав. Известные наполнители по ранулометрическому составу могут быть разделены на две группы: пески (фракция до 0,1 мм) и порошки (фракция менее 0,063 мм). Пески используются при изготовлении смесей, порошки - противопригарных паст, красок и в качестве добавок.

Связующие материалы определяют прочностные характеристики смесей и красок в исходном и нагретом состояниях. В литейном производстве в качестве связующих используется большое количество материалов.

Добавки служат для регулирования технических свойств смесей. Добавки к наполнителям используют обычно в виде тонкодисперсных материалов(порошков), увеличивающих плотность смеси. Они повышают прочность смеси за счет активации системы «наполнитель - связующее», препятствуют проникновению металла в форму как порозаполнители.

Формовочные материалы. Материалы, из которых изготовляют песчаные формы, называют формовочными. Основные требования, предъявляемые к формовочным материалам: огнеупорность, низкая стоимость, недефицитность, не токсичность, долговечность. Различают исходные материалы, формовочные смеси для изготовления форм, стержневые смеси для изготовления стержней, отработанные смеси и материалы для окраски и отделки форм и стержней.

Исходными являются материалы, из которых изготовляют формовочные и стержневые смеси, а также материалы для окончательной отделки форм и стержней.

Формовочные и стержневые смеси представляют собой предварительно подготовленные, взятые в определенной пропорции, равномерно перемешанные между собой исходные материалы.

Материалами для окончательной отделки форм и стержней служат огнеупорные литейные краски, замазки, клеи и другие, часто называемые вспомогательными.

Формовочные и стержневые смеси состоят из огнеупорной основы, связующих материалов и специальных добавок.

Огнеупорной основой формовочных и стержневых смесей является кварцевый песок. Кроме кварцевого песка, используют магнезит, хромомагнезит, хромит, шамот, циркон и др. (табл. 2.2). Связующие материалы связывают частицы (зерна) огнеупорной основы, придавая смесям определенную прочность. По объему потребления первое место среди этих материалов занимают формовочные глины, затем жидкое стекло, различные синтетические смолы и прочие связующие.

Огнеупорные материалы

		Классификация по огнеупорности
Наименование материала	Химическая формула	Наименование класса	Температурный предел, С
Тальк Пирофиллит Ставролит	ЗМg0*4SiO2 *Н20 А120з*4SiO2 Н20 2А120з*2SiO2 FeO* Н20	Мало огнеупорные	до 1580
Кварцевый песок Пылевидный кварц Плавленый кварц Шамот Хромит	SiO2 Cмесь А12О3 и SiO2 Сг2Оз*FеО	Огнеупорные	1580-- 1770
Магнезит	MgСО3	Высокоогнеупорные	1770-- 2000
Дистенсиллиманит	А120з*SiO2
Оливин	2(А1,Fе)О*SiO2
Дунит	ЗМgО -2Si О 2 *2Н2О
Хромомагнезит	Смесь Сг2О3 и МgО	Высшей огнеупорности	выше 2000
Электрокорунд Циркон	Al2О3 (плавленая) Zг02 *Si02

Формовочные глины представляют собой водные алюмосиликаты или соли поликремниевых кислот общего вида

пК20 * mАl2Оз * lSiO2 * bН2О + gН20,

где п, т, I, b, g -- коэффициенты, изменяющиеся в зависимости от минералогического состава глины в пределах от 0 до 6.

Связующая способность глин зависит от минералогического состава и степени измельченности; чем мельче частицы глины, тем выше ее связующая способность.

Жидкое стекло является коллоидным водным раствором силиката натрия общего состава Na2O*nSiO2 *ag (упрощенно Nа2Si2O5 ). Здесь n~2--3. При применении жидкого стекла наиболее широкое распространение получил СО2 -- процесс, при котором упрочнение смесей происходит продувкой газообразной углекислотой. Между жидким стеклом, содержащим воду, и углекислым газом идет реакция:

Nа2Si0з + 2Н2О + СО2 Si (ОН)4 + Nа2СОз,

в результате, которой образуется гель кремнекислоты, связывающий между собой частицы огнеупорной основы смеси.

В литейном производстве в качестве связующих материалов все большее распространение находят синтетические смолы: формальдегидные, карбамидные, фурановые, полиэфирные и некоторые другие, а также многочисленные их сочетания.

Специальные добавки предназначены для улучшения технологических и рабочих свойств смесей и отделочных материалов. С этой целью в формовочные смеси дополнительно вводят молотый каменный уголь, мазут, древесные опилки, торфяную или асбестовую крошку, различные поверхностно-активные вещества и другие материалы.

Приготовление формовочных и стержневых смесей состоит в смешивании предварительно подготовленных составляющих на специальном оборудовании (бегуны, шнековые смесители и т. п.).

Основными свойствами формовочных и стержневых смесей являются: прочность на сжатие и разрыв, поверхностная прочность или осыпаемость, газопроницаемость, газотворность, гигроскопичность, формуемость, текучесть, уплотняемость, выбиваемость. Все они контролируются на соответствующих приборах по стандартным методикам.

Составы и уровни свойств смесей назначают в зависимости от характера технологического процесса.

3. Листовая штамповка. Основные формообразующие операции

Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).

Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности.

При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит, гетинакс и др.

Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др.

К преимуществам листовой штамповки относятся:

возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жёсткости;

достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием;

сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30--40 тыс. деталей в смену с одной машины);

хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве.

Формообразующие операции - в которых стремятся получить заданную величину деформации, чтобы заготовка приобрела требуемую форму. Основные формообразующие операции: гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, рельефная формовка.



Схемы формообразующих операций

а - гибка; б,в - вытяжка; г - отбортовка; д - обжим; е - рельефная формовка

Гибка - образование угла между частями заготовки или придание заготовке криволинейной формы. При гибке пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном 1 (рис., позиция а): наружные слои заготовки растягиваются, а внутренние - сжимаются. Деформация растяжения наружных слоев и сжатия внутренних увеличивается с уменьшением радиуса скругления рабочего торца пуансона, при этом возрастает вероятность образования трещин. Поэтому минимальный радиус пуансона ограничивается величиной в пределах 0.1…2,0 от толщины заготовки, в зависимости от механических свойств материала.

При снятии нагрузки растянутые слои заготовки упруго сжимаются, а сжатые - растягиваются, что приводит к изменению угла гибки б, т.е. к пружинению детали. Это следует учитывать или уменьшением угла инструмента на величину пружинения, или применением в конце рабочего хода дополнительного усилия.

Гибку производят в штампах, а также вращающимися фигурными роликами, играющими роль матрицы, на профилегибочных станах.

Вытяжка - образование полого изделия из плоской или полой заготовки (рис., позиция б). Вырубленную заготовку диаметром Dз и толщиной S укладывают на плоскость матрицы 3. Пуансон 1 надавливает на заготовку и она, смещаясь в отверстие матрицы, образует стенки вытянутой детали диаметром d.

Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки kв = Dз / d, который в зависимости от механических характеристик металла и условий вытяжки не должен превышать 2,1.

При Dз - d > (18..20)S, возможны потеря устойчивости фланца и образование складок при вытяжке. Их предотвращают прижимом 2 фланца заготовки к матрице с определенным усилием Pпр.

Отбортовка - получение борта диаметром dб путем вдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием dо в матрицу (рис., позиция г). Формоизменение оценивают коэффициентом отбортовки:

который зависит от механических характеристик металла заготовки и ее относительной толщины S / do. Большее увеличение диаметра можно получить, если заготовку отжечь перед отбортовкой или изготовить отверстие резанием, создающим меньшее упрочнение (см. Наклеп. Наклеп металла. Сущность явления наклепа.) у края отверстия.

Отбортовку применяют для изготовления кольцевых деталей с фланцами и для образования уступов в деталях для нарезания резьбы, сварки, а также для увеличения жесткости конструкции при малой массе.

Обжим - уменьшение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки. Производится заталкиванием заготовки в сужающуюся полость матрицы (рис., позиция д). За один переход можно получить d = (0.7..0.8)Dз. Для большего формоизменения выполняют несколько последовательных операций обжима.

Раздача - увеличение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки коническим пуансоном; это операция противоположная обжиму.

Рельефная формовка - местное деформирование заготовки с целью образования рельефа в результате уменьшения толщины заготовки (рис., позиция е). Формовкой получают конструкционные выступы и впадины, ребра жесткости, лабиринтные уплотнения.

4. Составить общее уравнение кинематического баланса и определить число ступеней скоростей вращения конечного звена кинематической цепи (рис.1, а), приняв за числа зубьев зубчатых колес z1, z2, z3,…, z10

Рис. 1. Кинематические схемы приводов

Решение:

Из рисунка видно, что колеса 1,3,5,8,10 жестко закреплены на валу. На III валу колеса перемещаются. При сдвиге вала колеса взаимодействуют друг с другом соответственно 2 с 1, 6 с 5, 9 с 10.

Число ступеней скоростей соответствует числу зацеплений. В данном случае в приводе 6 зацеплений:

Чтобы составить общее уравнение кинематического баланса нужно найти передаточные отношения.

I = i12 · i34 · i56 · i78 · i910

; ; ; ;

5. Составить уравнение кинематического баланса цепи нарезания резьбы для схемы, приведённой на рис. 2

Рис. 2. Цепь нарезания резьбы токарно-винторезного станка

Числа зубьев постоянной передачи зубчатыми колёсами 1 и 2 обозначить через z1 и z2. Буквами а, б, с, d обозначены числа зубьев гитары сменных шестерён. Из уравнения баланса вывести формулу настройки.

Исходя из формулы настройки рассчитать числа зубьев сменных шестерен гитары на нарезание резьбы заданного шага.

№ вар	Исходные данные	Результаты расчётов
	i пост	Т, мм	а	б	с	д
43	1	2,5	30	25	40	20

При этом рекомендуется использовать способ разложения на сомножители, который заключается в разложении чисел числителя и знаменателя формулы настройки на сомножители или введении дополнительных сомножителей, а затем комбинируя ими получают четыре числа зубьев а, b, с, d, имеющихся в комплекте сменных колёс станка. Станки часто продаются потребителю с комплектом зубчатых колёс «пяткового» набора с числами зубьев (через 5): 20, 25,…, 120.

Дано:

z1 и z2 - число зубьев постоянной передачи колес 1 и 2

i пост = 1

T = 2,5 мм - шаг нарезаемой резьбы

Tхв = 6 мм - шаг ходового винта

Найти:

а, б, с, д - числа зубьев сменных коле

Решение:

Уравнение кинематического баланса:

Формула настройки:

i - передаточное отношение смены колес

При определении чисел зубьев сменных колес необходимо выполнение следующих условий:

а + б ? с + 15

с + д ? б + 15

то есть, сумма зубьев первой пары зубчатых колес должна быть больше числа зубьев ведущего колеса второй пары, увеличенного на 15, а сумма зубьев второй пары колес должна быть больше числа зубьев ведомого колеса первой пары, увеличенного на 15.

Для определения чисел зубьев двух пар сменных колес необходимо разложить дробь, выражающую требуемое передаточное выражение, на две дроби. Затем числитель и знаменатель каждой дроби умножить на одно и то же число.

;

Отсюда получим: а = 30, б = 25, с = 40, д = 20

Проверим, необходимое условие:

25 + 30 ? 40 + 15

55 = 55

40 + 20 ? 25 +15

60 > 40

Выбранные числа зубьев удовлетворяют необходимое условие.

Ответ: а = 30, б = 25, с = 40, д = 20 зубьев



Список использованной литературы:

Шарифьянов Ф. Ш. Конспект лекций по дисциплине «Машины и оборудование». Электронный вариант.

Оборудование машиностроительных предприятий: Учебник / А. Г. Схиртладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений / ВолгГТУ, Волгоград, 2005. - 128 с.

Машины и оборудование машиностроительных предприятий: Учебная литература для вузов/В. А. Салтыков, В. П. Семенов/БХВ-Петербург /2012. - 288 с.

Оборудование машиностроительного производства: Учебник/ Моряков О.С. / Академия, Москва 2009. - 256 с.

Размещено на www.allbest.ru