Экономическое основы технологического развития

    Оболочковое литье применяют  в массовом и  крупносерийном производстве. На поверхность  предварительно нагретый до 200^оС металлической модели насыпают  формовочную смесь – кварцевый  песок и 5 – 7% бакелитовой  смолы, при этом образуется оболочка толщиной 5 – 8 мм, куда и заливается металл. Точность ± 0,2 мм на 100 мм длины.

    Литье по выплавляемым  моделям применяется  для получения  отливок высокой  точности и качества сложной конфигурации. Технологический процесс включает изготовление эталона изделия, по нему  - пресс-форму, а в пресс-форме прессуют модель из парафина, стеарина. Эту модель многократно обмакивают в раствор жидкого стекла и кварцевой муки. После  просушки образуется корочка в которую заливают металл. Высокая стоимость отливок позволяет применять  метод для изделий особо сложной конфигурации из труднообрабатываемых и тугоплавких  материалов.

    Методами  пластической деформации  получают заготовки из стали, цветных металлов и их сплавов, а также пластмасс, резины, керамики.

    Прокатке  подвергают 90% всей выплавляемой стали. Суть прокатки – пластическая  деформация заготовки между вращающимися валками  прокатного стана. Геометрическая форма  поперечного сечения (профиль) проката  образуется за  счет вырезов в соприкасающихся валках. В результате получается листовой прокат, сортовой – простой (круг, квадрат) и сложный (двутавр, гивеллер, рельсы),  трубный – бесшовные и сваные трубы, периодический (арматура железобетона), специальный (колесные пары, шарики).

    ТЭП прокатного производства: расход металла на 1 т готовой продукции; часовая производительность прокатного стана; скорость прокатки; общая мощность главных приводов (квт); выпуск продукции на единицу мощности главных приводов; выход годного проката (%); расход топлива на  1 т годного проката (тыс. кал.), энергии (квт.ч.); качество выпускаемой продукции; себестоимость по видам сортимента (90% - это затраты на метал); производительность труда.

    Ковка - свободное течение металла под действием бойков молота или пресса. Слиток помещается на наковальню и, чередуя удары в определенной последовательности выполняют различные операции: осадка, прошивка, вытяжка, гибка, рубка, скручивание и др.  Можно получать крупные изделия   весом 250 т и более для турбинных дисков, комнчатых валов судовых двигателей и др.

    При получении изделий методом объемной штамповки применяют  штампы –  это металлическая пресс-форма, имеющая  полость, размеры и конфигурация которой соответствуют размерам и конфигурации будущей детали. Точность размеров и качество выше, чем при ковке, припуск на механическую обработку в 3 – 4 раза меньше, следовательно, потери металла меньше.  Штамповка во много раз производительнее  ковки, поэтому применяется в серийном и массовом производстве.

    Листовой  штамповкой получают детали типа шайб, колец, чашек, облицовки автомобиля. Производительность 30000 – 40000 деталей в смену, высокие точность размеров и качество поверхности.

    Волочение – процесс пластического деформирования заготовки  путем ее протягивания через отверстие  волоки (фильеры) или волочильной доски. В зависимости от профиля отверстия получают проволоку, трубы малого диаметра, шлицевые валики.

    Гидропрессование (гидроэкструзия) – способ, при котором  заготовку помещают а контейнер, в дно  которого запрессована матрица с отверстием, соответствующим профилю будущего изделия.  Под давлением жидкости металл выдавливается через отверстие со скоростью десятки и сотни м/сек.

    Тема 7. Анализ технологий механической обработки

    - Традиционные методы  обработки металлов резанием (токарная, сверление, фрезерование, строгание, шлифование, отделочно-доводочные методы). – Технико-экономическая эффективность применяемых методов 

    Сущность  обработки резанием состоит в  снятии слоя металла (припуска) режущим  инструментом для придания заготовке требуемых точности размеров и качества поверхностей.

    Точность  обработки деталей – это степень  соответствия формы, размеров и положения  обработанной поверхности требованиям  чертежа и технических условий.

    Качество  поверхности деталей определяется  совокупностью микронеровностей на поверхности деталей, а также физико-химическими свойствами поверхностного слоя детали.

    Основными методами обработки материалов резанием  являются: точение, строганием, сверление, фрезерование, шлифование. Для осуществления процесса резания необходимо  наличие относительных  движений между инструментом  и заготовкой.

    Точение – процесс обработки резанием наружных, внутренних и торцовых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической, сферической и фасонной форм, а  также процесс нарезания резьбы, растачивания отверстий.  Инструмент – разнообразные токарные резцы.  Разновидности точения – черновое (обдирка, отрезка), получистовое, чистовое и тонкое.

    Строгание – грубый вид обработки. Строгательные  резцы получают возвратно-поступательное движение, срезая резцом, напоминающим токарный, большой слой металла. Обрабатывают крупные тяжелые  заготовки, строгая горизонтальные, наклонные, фасонные, цилиндрические поверхности, гипоточные канавки.

    Сверлением  получают глухие и сквозные отверстия, а также обрабатывают уже полученные отверстия  для увеличения их размеров, повышения точности и снижения  шероховатости. Можно нарезать резьбу в отверстиях. Инструментом служат сверла, зенкеры, развертки, метчики, которые получают вращательное и поступательное движения, деталь закреплена неподвижно. Станки бывают вертикально-, горизонтально- и радиальносверлильные.

    Фрезерование  – высокопроизводительный метод  обработки резанием, осуществляемый многолезвийным инструментом – фрезой. Фреза получает вращательное в горизонтальной или вертикальной плоскости, а заготовка может перемещаться в любую  точку в системе координат. Обрабатывают горизонтальные, вертикальные, комбинированные поверхности, уступы, прямоугольные и фасонные пазы, фасонные поверхности.

    Шлифование  – обработка поверхности образивными  инструментами,  представляющими  собой зерна веществ большой  твердости, каждое зерно – это  миниатюрный резец неправильной формы, зерна соединены связкой  – бакелит, керамика, силикаты.

    Шлифование  ведется на больших скоростях с малой толщиной срезаемого слоя. Станки, обеспечивающие вращение круга и перемещение круга и заготовки в различных направлениях, могут быть горизонтально-, вертикально-,  круглошлифовальные, бесцентровошлифовальные, внутришлифовальные и специализированные (резьбо-, зубо-, шлицешлифовальные и т.д.).

    Чистовая  обработка (отделочно-доводочная) дает высшие степени точности и чистоты. Это алмазное точение, хонингование, суперфиниш, притирка, полирование  и др. Все они используют   абразивный инструмент с более мелкими зернами, чем при шлифовании. Обработка ведется за счет сложных  перемещений инструмента и детали.

    Станки  алмазного точения имеют 6000 – 8000 об/мин., глубину резания 0,05 – 0,4 мм, очень жесткие, исключающие вибрации.

    Хонинговальные станки применяются для доводки отверстий специальной головкой, по  окружности которой закреплено несколько   абразивных брусков. Вращаясь, головка (хон) одновременно перемещается вверх и виз, вдоль оси. Дает 5-й квалитет точности.

    Суперфиниш  – отделочная обработка плоских и цилиндрических поверхностей  вибрирующими абразивными брусками и кругами, которые прижимаются к поверхности детали гидравлическими или  пружинами.  Суперфиниш – высокопроизводительный и экономичный способ обработки деталей.

    Притирочные станки применяются для притирки разнообразных поверхностей. Детали покрывают мелким порошком абразива, смешанного со смазкой (масло, керосин), накладывают  притир (чугунный, медный) и перемещают по притираемой поверхности.

    Полирование – получение гладких, блестящих поверхностей  эластичными кругами из фетра, кожи, хлопчатобумажной ткани. В качестве абразивного инструмента используются  шлифовальные пасты из тонких абразивных порошков, наносимых на круги иди детали. 

    Тема 8. Сварка и резка  металлов

• Классификация. – Сварные швы  и соединения. –  Способы сварки

    Сварка -  прогрессивный способ получения  неразъемных соединений, обеспечивающий экономию  металла, снижение массы  изделий и трудоемкости.

    По  виду энергии сварка может быть электрической, химической, механической, лучевой, электромеханической, химико-механической. Сварка может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

    Сварные соединения могут быть стыковыми, внахлестку, угловыми, тавровыми. Швы могут быть сплошными и прерывистыми; нижними, горизонтальными, вертикальными и потолочными, одно- и многослойными. Вид соединений и шва определяют ТЭП сварки: время, производительность, энергозатраты, расход материалов, себестоимость.

    Дуговая электросварка – тепло для  расплавления   металла получается за счет электрической дуги, дающая температуру 5000-6000^оС. Дуга – это мощный поток электронов между двумя электродами, одним из которых, как правило, является свариваемая деталь, другим – металлический пруток или графитовый   стержень. Улучшение качества сварного шва  достигается созданием защитной атмосферы, которая исключает воздействие расплавленного металла при сварке с окружающей средой. Защита  обеспечивается применением флюса, расплавленного шлака, инертных газов  (аргона, гелия), активных газов (азота, углекислого газа).

    Автоматическая  дуговая сварка в 20 раза производительнее ручной, т.к. на электроды можно подавать  большие токи.

    Электрошлаковая сварка применяется для сварки швов 400 мм и более, крупногабаритных деталей. Шлак (флюс) является электропроводным, в нем и выделяется тепло при прохождении тока. Проходя через шлак, металл очищается от вредных примесей – рафинируется.

    Атомно-водородная сварка ведется дугой, горящей между  вольфрамовыми электродами. В зону сварки подается водород, оказывающий защитное действие и переносящий теплоту от горящей дуги к свариваемому металлу.

    Контактная  электросварка осуществляется за счет тепла, выделяющегося при прохождении  тока через место соприкосновения (контакт) свариваемых деталей, и  последующего их  механического сдавливания. Разновидности – стыковая, точечная и роликовая сварка, отличается высокой производительностью (до 10000 точек в час.)

    Газовая сварка использует тепло пламени, которое  получают при сгорании газа (ацетилена, водорода, пропана и др.), температура около 3000^оС. Для заполнения сварного шва используют присадочную проволоку.

    Электронно-лучевая  сварка применяется  для соединения тугоплавких металлов, для малых  изделий электроники и для  очень крупных изделий.

    Для сварки деталей из разнородных  металлов применяют  лазерную сварку. Лазерный луч – световой луч высокой плотности и концентрации энергии. Он может быть  сфокусирован до пятна диаметром 1 мкм, при этом  достигается температура в несколько тысяч градусов.

    Плазменная  сварка применяется для соединения тугоплавких металлов, нержавеющих сталей, неметаллических материалов. Источником тепла для расплавления кромок служит плазменная струя, получаемая в плазмотронах.

    При холодной сварке неразъемное соединение образуется в результате пластической деформации и возникновения межатомных связей при сжатии деталей. Применяется при заварке оболочек алюминиевых кабелей, при  изготовлении теплообменной и холодильной аппаратуры.

    Диффузионную  сварку применяют для тех материалов, которые другими методами сварить трудно или невозможно (сталь с чугуном, титаном, ниобием, вольфрамом, стеклом,  графитом, керамикой, для жаропрочных, тугоплавких и химически активных металлов, для получения многослойных изделий. Сварка осуществляется в вакуумной камере под небольшим давлением при повышенной температуре.  Сварное  соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов в поверхностные слои контактируемых материалов. 

    Тема 9. Экономическая  оценка сборочного производства

• Основы технологии сборки – Методы соединения сборочных элементов – Сравнительная оценка