10.Лекция-5_ОМД.ppt
- Количество слайдов: 29
Технологические процессы в машиностроении 10. Лекция-5 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КОВКИ
План лекции 1 Общая технология пластического деформирования металлов 2 Технологии свободной ковки 3 Технологии горячей и холодной штамповки 4 Разработка чертежа поковки
Общая технология пластического деформирования металлов OA– участок пропорциональности между σ и ε , n в случае больших деформаций , n где ε и δ – деформация в направлении действия силы, Е - модуль упругости = 2, 15 105 МПа n Е характеризует жесткость металла Рисунок 10. 1 -Диаграмма растяжения-сжатия
Общая технология пластического деформирования металлов n n n Напряжение, соответствующее концу участка пропорциональности (точка А) называется пределом пропорциональности и обозначается σп. После прохождения предела пропорциональности (например, точка М) связь между напряжением и деформацией определяется линией, параллельной ОА. При полном удалении нагрузки упругая часть деформации (δ) исчезает, а остаточная (ε') сохраняется. Рисунок 10. 1 -Диаграмма растяжения-сжатия
Общая технология пластического деформирования металлов n n Следующая точка на графике σу – предел упругости – напряжение, при котором остаточная деформация очень мала. На участке CD деформация увеличивается при постоянном напряжении. Этот участок называется площадкой текучести. Напряжение, соответствующее этой площадке, называется пределом текучести σт. Если диаграмма не имеет ярко выраженной площадки текучести, то определяют условный предел текучести σ0, 2– напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0, 2% от начального размера образца. Рисунок 10. 1 -Диаграмма растяжения-сжатия
Общая технология пластического деформирования металлов n n n На участке DE напряжение возрастает с возрастанием деформации, т. к. металл в процессе деформирования упрочняется. Но эта зависимость не линейная. Наибольшее напряжение на диаграмме σв – предел прочности или временное сопротивление разрушению. Для хрупких металлов превышение этого напряжения приводит к разрушению образца. Пластичные металлы продолжают еще некоторое время деформироваться, не разрушаясь. Нагрузка при этом снижается, а деформация сосредотачивается в одном месте – шейке. Рисунок 10. 1 -Диаграмма растяжения-сжатия
Принципы выбора вида деформации n Возможны только три схемы главных деформаций (рис. 10. 2). Рисунок 10. 2 -Схемы главных деформаций 1. ε 1=—(ε 2+ε 3) — объемная деформация. По одной оси возникает удлинение, по двум другим — укорочение. 2. ε 2=0; ε 1=—ε 3 — плоская деформация. По одной оси деформация равна нулю, по двум другим — деформации удлинения и укорочения. 3. ε 1+ε 2=—ε 3 — объемная деформация. По одной оси возникает укорочение, по двум другим — удлинение.
Принципы выбора вида деформации n n Различают полное, нормальное и касательное напряжения. Полное напряжение можно разложить на нормальное и касательное ¨ нормальное напряжение перпендикулярно поверхности ¨ касательное — тангенциально, ¨ полное — находится под углом к поверхности. n n Если касательное напряжение равно нулю, то нормальное напряжение эквивалентно полному и становится главным. Это вызывает появление главных деформаций.
Показатели деформации n n n Абсолютные показатели указывают разность линейных размеров заготовки до и после деформации. Относительные показатели деформации есть отношение разности линейных размеров к начальному или конечному размеру. На практике для оценки деформации применяют разные показатели. Например, показатель относительного обжатия по изменению площади поперечного сечения заготовки есть разность начальной и конечной площади поперечного сечения, отнесенная к начальной, т. е.
Принципы выбора вида деформации Все предназначенные к ОМД материалы подразделяются на три группы: n металлы, имеющие высокую пластичность и обрабатываемые давлением в условиях холодной и горячей деформаций (медь, алюминий, никель, конструкционная сталь и алюминиевые сплавы, большинство латуней и бронз, медно-никелевые сплавы и др. ); n металлы, имеющие высокую пластичность и обрабатываемость давлением только в условиях холодной и неполной холодной деформаций (горячеломкие металлы и сплавы). Это металлы и сплавы, содержащие легкоплавкие составляющие, располагающиеся по границам зерен. К горячеломким сплавам относятся бронзы, содержащие фосфор, олово, свинец и др. ; n металлы, имеющие высокую пластичность и обрабатываемость давлением только в горячем состоянии (холодноломкие металлы и сплавы). К группе холодноломких металлов и сплавов относятся магний и магниевые сплавы.
Технологии свободной ковки Ковка — обработка металла давлением, посредством которой металл в нагретом состоянии уплотняется, сращивается и получает желаемую форму В разработку технологического процесса ковки входит: n Выбор основных, вспомогательных и разделительных операций. Установление их последовательности. Подбор и конструирование инструмента. n Подбор вида, размеров и массы исходной заготовки. n Подбор ковочного, подъемно-транспортного и нагревательного оборудования. n Установление режима нагрева заготовок и охлаждения поковок. n Определение состава бригады и нормы выработки. Выбор основных операций определяется формой и размерами поковки, видами и размерами исходной заготовки, окончательной макроструктурой металла поковки.
Технологии свободной ковки Форму поковки характеризуют 4 признака: n Отношение длины к толщине. n Наличие или отсутствие полости. n Наличие или отсутствие уступов. n Прямолинейность или изогнутость главной оси.
Технологии свободной ковки По первому признаку поковки делят на 3 группы: n Относительно длинные поковки — у которых отношение длины к толщине таково, что осадка поковки в торец невозможна без продольного изгиба. Основная операция в таких случаях — протяжка. n Поковки цилиндров и брусьев, у которых соотношение размеров таково, что возможно осуществление как осадки, так и протяжки. В таких случаях применяется комбинация осадки и протяжки. n Относительно короткие поковки (диски, пластины), у которых отношение длины (высоты) к толщине не позволяет производить протяжку без продольного изгиба сплошного сечения. Основная операция в таких случаях — осадка.
Технологии свободной ковки n n n При получении поковок из слитков начинают с оттяжки хвостовика, который необходим для удержания заготовки и манипулирования ей патроном или захватом-хоботом. Затем производится биллетировка, которая является эффективным средством предупреждения развития крупных поверхностных дефектов при осадке. После осуществления всех ковочных операций, выполняемых при удержании поковки за хвостовик, его удаляют в отход вместе с прибыльной частью слитка.
Технологии свободной ковки В отношении микроструктуры материала поковки технологические требования сводятся к одному — не допустить образования крупного зерна. Для этого необходимо: n не подвергать продолжительному нагреву те части поковки, которые не будут деформироваться; n избегать критических степеней деформации, особенно при последовательных обжатиях; n заканчивать ковку необходимо при температуре наиболее близкой к нижнему температурному интервалу.
Технологии свободной ковки n n n При определении вида и размеров исходной заготовки необходимо стремиться применять прокат. Слитки вместо проката применять в том случае, если нет соответствующего типоразмера проката. Массу исходной заготовки определяют как сумму масс поковки, отходов, обрубков и угара. Работа ведется бригадой. Нормирование выполняется на бригадира, то есть на те работы, которые выполняются с его участием. При установлении нормы выработки следует учитывать, что время, затраченное на выполнение отдельных приемов, определяется без разделения его на основное и вспомогательное. При расчете нормы штучного времени берется оперативное время и к нему добавляется вспомогательное, не перекрываемое основным временем (подача заготовки от печи, укладывание поковки). Область применения ковки — мелкосерийное и единичное производство.
Технологии горячей и холодной штамповки Технологически процесс (ТП) штамповки — совокупность действий рабочего, непосредственно связанных с изменением формы и размеров исходной заготовки от момента поступления металла в обработку и до получения готовой поковки
Технологии горячей и холодной штамповки ТП горячей штамповки разрабатывается в следующей последовательности: n n n n n выбор способа штамповки; разработка чертежа поковки; определение переходов штамповки; определение формы и размеров заготовки; выбор кузнечно-штамповочного оборудования по мощности; конструирование штампов; выбор температурного интервала и способа нагрева; определение вида завершающих и отделочных операций; расчет технико-экономических показателей разработанного ТП.
Технологии горячей и холодной штамповки n n Начальным этапом технологической разработки является ориентировочный выбор штамповочного оборудования (молот, пресс, ГКМ и др. ), способа штамповки (в открытом или закрытом ручье). Выбор определяется: ¨ серийностью производства, ¨ конфигурацией детали, ¨ материалом поковки, ¨ требованиями к точности и др.
Технологии горячей и холодной штамповки n Технологический маршрут изготовления поковок в кузнечноштамповочном цехе состоит из заготовительных операций: применяются для подготовки исходного материала под ковку или объемную штамповку. Выполняются в заготовительном отделении цеха. Основная заготовительная операция при объемной штамповке является разделка прутков на мерные заготовки ¨ формоизменяющих операций: характер зависит от конфигурации поковок. По конфигурации поковки делятся на удлиненные (с вытянутной осью) и плоские. ¨ завершающих операций: обрезка облоя, пробивка перемычек в отверстиях, термообработка поковок, очистка от окалины ¨ n n Удлиненные поковки изготавливают ковкой или штамповкой поперек оси. Плоские — осадкой вдоль оси. Поковки простой конфигурации, не имеющие большой разности сечений по высоте (длине), обычно штампуют в штампах с одной плоскостью, в так называемых одноручьевых штампах. Сложные по конфигурации поковки с вытянутой осью изготавливают в многоручьевых штампах.
Технологии горячей и холодной штамповки n Технологический процесс состоит из отдельных элементов: технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте; ¨ технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, характеризуемую постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой и соединяемых при сборке. ¨ n n n Переход штамповки — обработка заготовки в одном ручье. Операция — законченная часть технологического процесса, включающая все переходы штамповки, выполненные за один нагрев, не зависимо от количества использованных при этом кузнечных машин. В зависимости от массы и сложности поковок, организации производства штамповку могут выполнять за 1 или несколько операций. Причем каждая из них может состоять из нескольких переходов.
Технологии горячей и холодной штамповки n n Последовательность техпроцесса холодной объемной и листовой штамповки аналогичен рассмотренной технологии горячей штамповки. В основе лежит выбор операций. Основные операции ХОШ: ¨ ¨ ¨ n высадка открытая и закрытая, выдавливание, вдавливание. Операции листовой штамповки: разделительные: отрезка, вырубка, пробивка, обрезка, зачистка и др. , характеризующиеся отделением одной части заготовки от другой по незамкнутому или замкнутому контуру; ¨ формоизменяющие: гибка, вытяжка, формовка, отбортовка, правка и др. , которые характеризуются изменением формы исходной заготовки без ее разрушения ¨
Разработка чертежа поковки При проектировании поковки необходимо учитывать следующие технологические требования: n геометрические поверхности должны быть простейшими: цилиндр, плоскость; желательно избегать конических и клиновых поверхностей, так как возникающая осевая сила может вырвать заготовку и травмировать оператора; n пересечения типа цилиндр – цилиндр желательно заменять пересечением цилиндр – плоскость; n следует учитывать, что практически невозможно отковать ребристые поверхности и местные выступы.
Разработка чертежа поковки Рисунок 10. 4 -Чертеж поковки для детали с основными размерами, напуском, припуском и допуском: 1 – готовая деталь; 2 – напуск; 3 – припуск; 4 – допуск; dд, dпок – диаметры детали и поковки (минимальный, номинальный и максимальный)
Разработка чертежа поковки n n n Припуск – это толщина поверхностного слоя поковки, подлежащего удалению обработкой резанием (путем снятия стружки) для получения требуемых размеров и качества поверхности готовой детали Допуск – допустимое отклонение от номинального размера поковки, проставленное на ее чертеже, т. е. разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами поковки Напуск (или конструктивный припуск ) – объем металла, добавляемый к поковке сверх припуска для упрощения ее формы и, следовательно, процесса ковки За счет напусков упрощают конфигурацию поковки. Напуски удаляют последующей обработкой резанием. Припуски, допуски и напуски назначают в полном соответствии со стандартом
Выбор заготовки n n n n Выбор заготовки осуществляют по ее массе, которая может быть посчитана по формуле: тзаг = тпок + тпр + тдн + туг + тот, где тзаг – масса исходной заготовки; тпок – масса поковки, подсчитываемая как произведение объема поковки на плотность металла; тпр – масса отхода с прибыльной частью слитка; тдн – масса отхода с донной частью слитка; туг – масса отхода, соответствующего угару (окалинообразованию) при нагреве; тот – масса технологических отходов.
Выбор заготовки n Отходы составляют от массы нагреваемого металла при нагреве холодной заготовки: ¨ ¨ n n с прибыльной частью – 14… 30 %; с донной – 4… 7 %; на угар – в среднем 2… 2, 5 %; а также 1, 5 % при каждом подогреве. Технологические отходы (обрубки, выдры и т. п. ) зависят от формы поковки и принятой последовательности ковки. При ковке из прокатанной заготовки отходы с прибыльной и донной частей слитка отсутствуют. Размеры поперечного сечения заготовки выбирают с учетом обеспечения необходимой уковки. Достаточной уковкой для слитков считается 2, 5… 3, а для проката можно принимать 1, 3… 1, 5.
Выбор оборудования для ковки и штамповки Оборудование для ковки выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. n Необходимую мощность оборудования обычно определяют по приближенным формулам или справочным таблицам n
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ 1. 2. 3. 4. 5. Гоцеридзе, Р. М. Процессы формообразования и инструменты: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Р. М. Гоцеридзе. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 384 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для студ. в. учеб. заведений / В. Б. Арзамасов, А. Н. Волчков, В. А. Головин и др. ; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 448 с. http: //any-book. org/download/18120. html http: //delta-grup. ru/bibliot/6/20. htm http: //www. mtomd. info/archives/2021
10.Лекция-5_ОМД.ppt