Основы заготовительного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Российский государственный профессионально-педагогический университет"

Машиностроительный институт

Кафедра материаловедения и технологии контроля в машиностроении и методики профессионального обучения

Контрольная работа

по дисциплине

"Основы заготовительного производства"

Выполнил: Черных Д.В.

Проверил: Белалов Дамир Харасович

Екатеринбург 2015

Опишите технологический процесс производства рессор автомобиля.

Одна из самых старых и нужных частей автомобиля это рессор. Рессора это разновидность пружины, которая состоит из одной или нескольких пластин которые работают на изгиб. Являясь разновидностью пружины рессорная подвеска сохраняет все особенности характерные пружинам. Однако бывает так, что у некоторых автомобилей пружинная подвеска комфортнее рессорной подвески. Это значит, что рессору специально сделали жесткой. Но у рессоры есть особые характеристики. Плюс винтовой пружины в том, что ее почти невозможно сломать. При сжатии витки лягут друг на друга и рессорная пружина не сломается, в крайнем случае пострадают только колеса, рамы и мосты. А рессора из-за прогиба может быть полностью разрушена. То же можно сказать и про растягиваемые винтовые пружины.

Существуют рессоры различных типов, рессоры бывают однолистовые, многолистовые и малолистовые. Многолистовые рессоры в России наиболее распространены поскольку благодаря им возможно поровну разделить нагрузки. В результате получатся жесткая конструкция и можно не использовать другие конструкции для удержания моста. Также все листы рессоры будут работать примерно одно и то же время т.к. находятся в сходных условиях. Другой плюс в том, что благодаря прогибу раскачка машины уменьшается. Часто это позволяет не пользоваться амортизаторами.

Чтобы сделать лист рессоры применяют углеродистую пружинную сталь. Чтобы сделать нужный прогиб листы рихтуют, а на заводах штампуют. Потом листы подвергаются термообработке.

Производство стали для изготовления рессора автомобиля

Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2%. Сталь получают главным образом из смеси чугуна, выплавляемого в доменных печах, со стальным ломом. Сталь имеет высокие механические и хорошие технологические свойства, поэтому ее можно ковать, прокатывать, резать, термически обрабатывать. Многие марки стали подвергают обработке давлением в холодном состоянии.

Наиболее вредными примесями, ухудшающими качество стали, являются сера и фосфор. Сера придает стали охрупчивание при высоких температурах (красноломкость), а фосфор - при пониженных температурах (хладноломкость). Ухудшают качество стали, содержащиеся в ней в тех или иных количествах, зависящих от способа производства, неметаллические включения и растворенные газы.

По способу производства сталь разделяют на мартеновскую (основную и кислую), конверторную и электросталь.

Современная мартеновская печь представляет собой вытянутую в горизонтальном направлении камеру, сложенную из огнеупорного кирпича. Рабочее плавильное пространство ограничено снизу подиной 12, сверху сводом 11, а с боков передней 5 и задней 10 стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи. В передней стенке имеются загрузочные окна 4 для подачи шихты и флюса, а в задней - отверстие 9 для выпуска готовой стали.

Рис. 1 Схема мартеновской печи

Регенератор - камера, в которой размещена насадка - огнеупорный кирпич, выложенный в клетку, предназначен для нагрева воздуха и газов.

Отходящие от печи газы имеют температуру 1500…1600 0C. Попадая в регенератор, газы нагревают насадку до температуры 1250 0C. Через один из регенераторов подают воздух, который проходя через насадку нагревается до 1200 0C и поступает в головку печи, где смешивается с топливом, на выходе из головки образуется факел 7, направленный на шихту 6. Отходящие газы проходят через противоположную головку (левую), очистные устройства (шлаковики), служащие для отделения от газа частиц шлака и пыли и направляются во второй регенератор. Охлажденные газы покидают печь через дымовую трубу 8. После охлаждения насадки правого регенератора переключают клапаны, и поток газов в печи изменяет направление.

Температура факела пламени достигает 18000C. Факел нагревает рабочее пространство печи и шихту. Факел способствует окислению примесей шихты при плавке.

Продолжительность плавки составляет 3…6 часов, для крупных печей - до 12 часов. Готовую плавку выпускают через отверстие, расположенное в задней стенке на нижнем уровне пода. Отверстие плотно забивают малоспекающимися огнеупорными материалами, которые при выпуске плавки выбивают. Печи работают непрерывно, до остановки на капитальный ремонт - 400…600 плавок.

В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса:

· скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25…45 % чушкового передельного чугуна, процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но много металлолома;

· скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55…75 %), скрапа и железной руды, процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.

Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в процессе плавки стали, в шлаке преобладают основные оксиды, то процесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые - кислым мартеновским процессом.

Кислая мартеновская сталь по сравнению с основной сталью содержит меньшее количество растворенных в ней сплавов и вредных неметаллических включений и имеет более высокие механические и технологические свойства. В настоящее время мартеновским способом производится наибольшее количество стали - качественной углеродистой конструкционной и инструментальной, а также низко- и среднелегированной, широко используемых в машиностроении.

Сущность конверторного способа производства стали состоит в том, что через залитый в конвертор (грушевидный сосуд) жидкий чугун продувают воздух, обогащенный кислородом в результате происходит выгорание углерода и других примесей. Содержание серы и фосфора в (той стали ниже, чем в мартеновской). Процесс продувки и длится 15--20 мин. Этот способ производства стали получает все более широкое применение.

Источником теплоты при конвертерном способе являются химические реакции окисления элементов, входящих в состав чугуна. Окисление протекает в основном за счет кислорода дутья (воздуха, технически чистого кислорода, газо-кислородной смеси). В настоящее время дутье подается в различных конвертерах через днище, сбоку или сверху. В соответствии с этим применяются конвертеры различных конструкций.

До последнего времени применялись лишь конвертеры с нижним дутьем и использованием атмосферного воздуха; в результате выплавлялась сталь, насыщенная азотом и имеющая поэтому пониженную свариваемость, а также склонность к старению и хрупкому излому при низких температурах. В связи с этим недостатком конвертерный передел, являющийся первым способом массового производства литой стали, с конца прошлого века постепенно вытеснился мартеновским и электросталеплавильными способами.

Конвертер с нижним дутьем (рис. 3) представляет сосуд грушевидной формы. Кожух конвертера сваривают из толстой листовой стали и футеруют внутри огнеупорным материалом. Снаружи в средней части конвертер имеет два цилиндрических выступа 1 и 2, называемых цапфами, которые служат для опоры и поворота конвертера. Одна из цапф (2) делается полой и соединяется с газопроводом 3. От цапфы к днищу 7 дутье подается через трубу 4 и коробку 5. В днище конвертера имеются отверстия - фурмы 6, через которые дутье подается в конвертер под давлением 1,8 - 2,5 ати. В последнее время при уменьшенной площади сечения фурм давление повышают до 5,5 атм.

При заливке жидкого чугуна и при перерывах процесса конвертер поворачивается на цапфах в положение, показанное на рис.4, с помощью зубчатой рейки, сцепленной с зубчатым колесом 8. После заливки чугуна пускают дутье, и конвертер поворачивают днищем вниз. Слой металла составляет при этом от 1/5 до 1/3 высоты цилиндрической части конвертера.

В конвертер с верхним дутьем кислород под давлением 4--12 ати подводят на поверхность металлической ванны через специальную водоохлаждаемую фурму 1 с медным соплом.

Рис.3 - Бессемеровский конвертер

Рис.4 - Положение конвертера при заливке его чугуном

Кислород под напором струи частично проникает в металлическую ванну и окисляет ее, частично растекается по поверхности и обеспечивает сгорание в конвертере выделяющейся из металла окиси углерода, что увеличивает количество теплоты, выделяющейся в конвертере. При продувке кислородом применяют конвертеры с глухим дном, стационарные и вращающиеся. При стационарном положении конвертера во время продувки не достигается требуемое перемешивание металла, поэтому в зоне соприкосновения кислорода с металлом происходит резкое местное повышение температуры, вызывающее значительные потери железа в виде окислов, уносимых газами, удаляющимися через горловину конвертера.

Для изготовления рессора автомобиля наиболее часто применяют углеродистые пружинные стали 65 и 70, кремнистые стали 55С 2 и 60С 2, а также марганцовистую сталь. Марганцовистая сталь очень стойка к обезуглероживанию при нагреве. В случае перегрева марганцовистая сталь дает при закалке трещины и приобретает хрупкие свойства. Кремнистые стали хорошо прокаливаются, перегрев не приводит к недостаткам, характерным для марганцовистой стали.

Для изготовления пружин применяют легированные стали: хромомарганцовистую, хромокремнистую, хромо-ванадиевую, хромокремневанадиевую, вольфрамокрем-нистую и никелекремнистую.

В электропечах (дуговых или индукционных) получают сталь наиболее высокого качества (рис.1). Исходные материалы: передельный чугун, стальной лом (скрап), железная руда и окалина (источник О 2), флюс-известняк (в основных печах), кварцевый песок (в кислых); источник тепла - электрический ток.

Рис.5. Схема электродуговой печи; 1 - подина; 2 - сталь; 3 - съемный свод; 4 - электроды; 5 - рабочее окно; 6 - шлак; 7 - ковш

Печь питается трехфазным переменным током и имеет три цилиндрических электрода из графитизированной массы. Между электродами и металлической шихтой под действием тока возникает электрическая дуга, электроэнергия превращается в теплоту, которая передается металлу и шлаку излучением. Рабочее напряжение 160 - 600 В, сила тока 10 кА. Во время работы печи длина дуги регулируется автоматически путем перемещения электродов. Стальной кожух печи футерован изнутри огнеупорным кирпичом. Печь загружают при снятом своде. Печь может наклоняться в сторону загрузочного окна и летки.

Производят плавку на углеродистой шихте. В печь загружают стальной лом - 90%, чушковый передельный чугун - 8%, электродный бой, кокс, известь - 2%.Опускают электроды и включают ток. При плавлении металл накапливается на поддоне печи. Во время плавления шихты кислородом воздуха, оксидами шихты и окалины окисляются железо, кремний, фосфор и частично углерод. Оксид кальция из извести и оксиды железа образуют основной железистый шлак, способствующий удалению фосфора из металла.

После нагрева металла и шлака до температуры 1500 - 1540 °С в печь загружают руду и известь и проводят период "кипения": происходит дальнейшее окисление углерода и удаление серы. Когда содержание углерода будет меньше заданного на 0,1%, кипение прекращают и удаляют шлак из печи. Затем приступают к удалению серы и раскислению металла, доведению химического состава до заданного. Раскисление проводят осаждением и диффузионными методами. После удаления железистого шлака в печь подают силикомарганец и си-ликокалышй - раскислители для осаждающего раскисления. Затем загружают известь, плавиковый шпат и шамотный бой. После расплавления флюсов и образования высокоосновного шлака на его поверхность вводят раскислителъную смесь для диффузионного раскисления (известь, плавиковый шпат, кокс, ферросилиций). Углерод кокса и кремний ферросилиция восстанавливают оксид железа в шлаке; содержание его в шлаке снижается, и кислород из металла переходит в шлак. По мере раскисления и понижения содержания FeO шлак становится почти белым. Раскисление под белым шлаком длится 30 - 60 мин.

Для определения химического состава металла берут пробы и при необходимости в печь вводят ферросплавы для получения заданного химического состава металла, после чего выполняют конечное раскисление алюминием и силикокальцием и выпускают металл из печи в ковш, из которого его разливают в изложницы.

Для получения качественной стали используют разливку в изложницы сифоном. В этом случае сталью заполняют одновременно несколько изложниц. При заполнении снизу сталь плавно без разбрызгивания заполняет изложницы, в результате чего снижается количество дефектов литого металла (рис.5). рессора сталь автомобиль

Рис.6 Схема сифонной разливки стали в изложницы: 1 - ковш;

2- жидкая сталь; 3 - центровой литник; 4 - огнеупорчые трубы;

5 - изложницы; 6 - поддон; 7 - прибыльная надставка

В изложницах сталь затвердевает, и получают слитки, которые затем подвергают дальнейшей обработке. Поверхность слитка при такой заливке получается чистой, без раковин.

Готовые слитки подвергают обработке давлением - прокатке по следующей схеме:

прокатка на крупных обжимных дуо-станах (блюмингах);

прокатка блюмов на сортовых станах (через 15-19 калибров) требуемого диаметра;

резка прутков на определенные длины;

правка в холодном состоянии.

По сравнению с остальными способами выплавки сталь, выплавленная в микропечах, обладает наибольшей чистотой по сере и фосфору, содержит наименьшее количество газов и неметаллических включений и используется для изготовлении наиболее ответственных деталей машин, работающих в тяжелых условиях (при больших нагрузках, давлениях, и т. п.), а также для режущих инструмента по стоимости наиболее дешевой является конверторная сталь и наиболее дорогой - электросталь.

Технология изготовления рессор.

Для получения рессор применяется холодная штамповка - это один из методов обработки металлов давлением, при котором металл деформируется пластически в холодном состоянии. В зависимости от вида исходного материала и типа изделия холодная штамповка может быть листовой или объемной.

Холодной листовой штамповкой называют штамповку деталей из листового, ленточного или полосового материала, осуществленную без значительного изменения его толщины. Холодной листовой штамповкой обрабатывают стали, цветные металлы, а также некоторые неметаллические материалы. Листовые штамповочные детали и изделия отличаются высокой точностью.

Холодная штамповка является одним из наиболее передовых и совершенных методов по изготовлению разнообразных изделий. Благодаря методу холодной штамповки на производстве достигается точность, быстрота и дешевизна изготавливаемых изделий.

Листовая штамповка используется при изготовления деталей автомобилей (крыша, крылья, колпаки и др.), самолетов, вагонов, химических аппаратов, электроприборов, многих изделий широкого потребления (бидоны, ложки, кастрюли и т. п.).

Холодной объемной штамповкой изготовляют изделия из объемных заготовок - главным образом из пруткового материала. Холодной объемной штамповкой получают крепежные детали (болты, гайки, винты, заклепки), шарики, ролики, кольца подшипников, многие детали автомобилей (например, поршневые пальцы), самолетов, тракторов и других машин.

Холодная штамповка по сравнению с горячей имеет ряд преимуществ:

-отсутствует операция нагрева металла;

-поверхностный слой металла не окисляется (не образуется окалина);

-изделия получаются более точными по размерам и с меньшей шероховатостью поверхности.

По сравнению с обработкой резанием холодная штамповка позволяет значительно сократить расход металла, так как металл не отделяется в стружку, уменьшить трудоемкость изготовления изделий и повысить производительность труда. Одновременно холодная обработка давлением обеспечивает упрочнение обрабатываемого материала, что позволяет делать детали более легкими, менее металлоемкими и более износостойкими.

Штампованные заготовки, полуфабрикаты и детали получают в результате пластического деформирования или разделения исходного материала в специальных инструментах - штампах, устанавливаемых на прессах.

Листовая и объемная холодная штамповка осуществляется главным образом на механических и гидравлических прессах.

На Горьковском автомобильном заводе разработана технология изготовления малолистовых рессор для автомобилей ГАЗ. Для реализации этой технологии потребовалось нагреть рессорный лист до температуры 1200°С за достаточно малое время. Это вызвано требованиями производительности и качеством материала рессор.

Для выполнения этих условий была изготовлена линия по производству рессор, комплектуемая четырьмя преобразователями ППЧ-320-8. Нагрев производится последовательно двумя установками по два преобразователя, каждый с одной стороны рессорного листа.