Конструювання підковпачної арматури вакуумної установки для обробки матеріалів КПЕ

 

Для процесу конструювання арматури характерні працемісткість, багатоваріантність можливих рішень і послідовність (етапність) виконання.

На першому етапі конструювання отримують і аналізують початкові дані, визначають умови експлуатації арматури і вимоги щодо неї.

Другий етап - уточнення розташування виробу, що оброблюється. Прийнявши для технологічного процесу схему базування виробів, точність і шорсткість поверхонь бази, визначають тип і розмір встановлювальних елементів, їх кількість і взаємне розташування. Розв'язання цього питання пов'язується з потрібною точністю обробки виробу.

На третьому етапі конструювання, знаючи режими обробки, визначають місце закріплення виробу. Виходячи з регламентованого часу на закріплення виробу, конфігурації і точності виробу, а також сили закріплення, вибирають тип затискного пристрою (при необхідності) і визначають його основні розміри.

На четвертому етапі встановлюють тип і розмір деталей для направлення й контролю положення обробного інструменту, на п'ятому - виявляють необхідні допоміжні пристрої, вибирають їх конструкції й розміри, виходячи з маси виробу, операції, що виконується, і необхідної точності обробки. Під час вибору конструкції і розмірів елементів максимально використовують наявні стандарти.

Від процесу конструювання арматури, компонування її елементів залежить продуктивність і економічність розробленої технології.

Під час конструювання і виготовлення арматури забезпечують її високу надійність за показниками безвідмовності, довговічності та ремонтопридатності. Арматура має бути економічною, її обслуговування - зручним та легким. Органи керування мають бути нечисленними і розташовуватися в одному місці.

Загальний вигляд технологічноїарматури креслять на аркуші форматі А1. На загальному вигляді вказують габаритні розміри арматури і розміри, що потрібно витримувати під час її складання і налагодження, дають нумерацію деталей та їх специфікацію з посиланням на використані стандарти, а також подають технічні умови на складання арматури, в яких вказують точність та вимоги до їїрегулювання і наладки.

Рис. 13. Сталева частина діаграми стану «залізо-вуглець»

 

Рис. 14. Номограми для визначення К₁ при однопрохідному зварюванні

 

 

Рис. 15. Графік розподілу максимальних температур:

1 – ділянка повного загартування; 2 – ділянка часкового загартування

 

Рис. 16 Графік термічного циклу зварювання сталі 30ХГСА, y = 1,35 мм

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТОМВ

Дисципліна: "Технологія вакуумної обробки"

Спеціальність: 7.05050204

ЗАВДАННЯ

НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Студент ______________ факультету _________________ курсу

Групи _________________

П.І.Б. __________________________________________________________

Дата видачі завдання _____________________________________________

Тема проекту: "Проектування технологічною процесу електронно-променевого зварювання металевої конструкції"

 

Вихідні дані для проектування задаються викладачем

Зміст розрахунково-пояснювальної записки

 

Вступ

I. Оглядова частина. В огляді описати види зварювання, що існують; основні види зварних з'єднань і зварних швів. Зробити фізичний аналіз теплової дії електронного променя на метал. Вибрати вид зварного шва і спрогнозувати діапазон значень технологічних режимів електронно-променевого зварювання.

II. Розрахункова частина.

Розрахувати:

За допомогою ЕОМ температуру в зоні зварного шва (інформацію представити аналітично, таблично, графічно) з вказанням похибки розрахунку.

Приріст температури при дії рухомого точкового джерела теплоти (електронного променя). При цьому визначити максимальну температуру в матеріалі та ширину зони зварного шва, де спостерігаються фазові перетворення.

Швидкість охолодження при зварюванні і час перебування металу при температурах, вищих за критичні (точки Ас, і Ас₃).

Термічний ККД процесу проплавлення металу.

Зробити прогноз і провести аналіз можливих структурних перетворень навколо шва зварюваних металів.

III Технологічна частина.

1.Вибрати тип вакуумної установки для реалізації процесу зварювання заданої конструкції і спроектувати підковпачну арматуру.

2.Побудувати технологічну послідовність електронно-променевого зварювання з вказанням режимів. Побудувати таблицю з занесеними в неї технологічними параметрами процесу, що розроблені автором.

Висновки і пропозиції по роботі.

Список використаних літературних джерел (не менше 15 джерел) [12].

На плакати виноситься інформація з оглядової, розрахункової та технологічної частини.

 

 

Керівник _______________________________

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Журавлев В.Н. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. / В.Н. Журавлев, О.И. Николаева. – 1968. – 332 с.

2. Розанов Л.Н. Вакуумные машины и установки. - Л.: Машиностроение, 1975. - 335 с.

3. Королев Б.И., Кузнецов В.И., Пипко А.И. Основы вакуумной техники. - М.: Энергия, 1975. - 415 с.

4. Кучеренко Е.Т. Справочник по физическим основам вакуумной техники. - К: Вища школа, 1981. - 264 с.

5. Канашевич Г.В. Технологія вакуумної обробки [Текст]: Навчальний посібник з виконання лабораторного практикуму / Г.В. Канашевич, Ю.І. Коваленко, М.П. Рудь; За ред. д.т.н., професора Ю.Г. Леги. М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси: ЧДТУ, 2013. – 204 с.

6. Основи електронної обробки виробів з оптичних матеріалів: Монографія / [В.А. Ващенко, І.В. Яценко, Ю.Г. Лега, О.В. Кириченко]. – К.: Наук. Думка, 2011. – 562 с.

7. http://www.kzeso.com/ru/biblioteque/detail.php?ID=7405

8. http://www.rusnauka.com/9_NND_2012/Tecnic/1_105093.doc.htm

9. ДСТУ 3008-95. Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення.- К.: Держстандарт України, 1995.

10. ДСТУ 3651.1-97. Похідні одиниці фізичних величин міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні поняття, назви та позначення.- К.: Держстандарт України, 1998.

11. ДСТУ 3651.1-97. Похідні одиниці фізичних величин міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці. Основні поняття, назви та позначення.- К.: Держстандарт України, 1998.

12. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний опис. Загальні вимоги та правила складання: метод. рекомендації з впровадження.

13. ДСТУ ГОСТ 12351:2005 (ISO 4942:1998, ISO 9647:1989) Сталі леговані та високолеговані. Методи визначання ванадію (ГОСТ 12351-2003 (ISО 4942:1988, ISО 9647:1989). IDT).

14. ДСТУ ISO 13902:2005 Сталь та чавун. Визначення високого вмісту сірки методом інфрачервоної спектроскопії після спалювання в індукційній печі (ISO 13902:1997, IDT).

15. ДСТУ 3058-95 (ГОСТ 7566-94) Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

Додаток А

Графік виконання проекту

№ п/п	Етапи	Зміст	Обсяг, стор.	Термін виконання (навч. тижні)
	Видача завдання
	1-ша консультація	Аналіз навчальної літератури з питання теплової обробки матеріалів
	2-га консультація	Аналіз технічної літератури з питання використання електронно-променевих методів у поверхневій обробці металів.
	3-я консультація	Математичне моделювання процесу електронно-променевого зварювання. Складання програми і розрахунок на ЕОМ температури в металі.
	4-та консультація	Проектування оснастки і підковпачної арматури для електронно-променевої обробки металу.
	5-та консультація	Виготовлення ескізів, плакатів.
	6-та консультація	Затвердження ескізів, плакатів і пояснювальної записки.
	Захист курсового проекту

 

Додаток Б

Вихідні дані для проектування технологічного процесу зварювання металевих конструкцій

№ варіанту	Конструкція для зварювання (Додаток В)	Вид сталі	Матеріал конструкції, ГОСТ 1050-88	Ширина шва, мм	Струм променя, мА	Приск. напруга, кВ
		Низько-вуглецева сталь	Сталь 08КП Сталь 10ПС Сталь 08 Сталь 05КП Сталь 10ПС Сталь 10 Сталь 15КП Сталь 15	3,5 3,5
		Середньо-вуглецева сталь	Сталь 30 Сталь 45 Сталь 55 Сталь 75 Сталь 85 Сталь 60 Сталь 65 Сталь 55 Сталь 30 Сталь 85 Сталь 75 Сталь 55	3,5 2,5 2,5 2,5 2,5
		Низько-легована сталь	30Г 45Г 35Х 15ХФ 30ХМ 45Г 30Г 15ХФ	3,5 2,5 3,5 2,5 2,5 3,5

 

Додаток В

 

 

 

Додаток Г

Теплофізичні влостивості деяких металів

Метал	ρ·10^3, кг/м^3	сρ·10^6, Дж/(м·град)	λ, Вт/(м·град)	А·10^6, м^2/с	Тпл, °С	Lпл·10^5, Дж/кг	hеф, ЕПО
Низько-вуглецева сталь	7,8	4,77	40,19	8,5		2,72	0,804
Середньо-вуглецева сталь	7,8	4,77	41,87	8,6		2,72	0,804
Низько-легована сталь	7,8	4,77	37,68	7,5		2,72	0,804

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з ___________________________________________________________

(назва дисципліни)

на тему:_____________________________________________________

____________________________________________________________

 

 

Студента (ки) _____ курсу ______ групи

напряму підготовки__________________

спеціальності_______________________

__________________________________

(прізвище та ініціали)

Керівник ___________________________

____________________________________

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

 

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____

 

Члени комісії ________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали

 

 

м. Черкаси – 2013 рік

 

Додаток Д

Структури сталей, чавунів та сплавів

Діаграма Fe-C

 

СТАЛІ

 

 

1. Технічне залізо. Полікристалічна структура фериту, х 100

 

 

1. Сталь доевтектоїдна з 0,08% С. Світлі зерна – ферит, по границям – виділення третинного цементиту, х 300

 

 

 

1. Сталь доевтектоїдна з 0,02% С. Світлі зерна – ферит, темні – перліт, х 150

 

 

1. Сталь доевтектоїдна з 0,45% С. Світлі зерна – ферит, темні – перліт, х 150

 

 

1. Сталь доевтектоїдна з 0,6% С. Темні зерна – перліт, світлі – ферит, х 150

 

 

1. Сталь евтектоїдна з 0,765% С. Перліт, х 400

 

 

1. Сталь евтектоїдна. Крупнопластинчатий перліт. Тонкі пластини – цементит, товсті – ферит, х 2000

 

 

 

1. Заевтектоїдна сталь з 1,1% С. Темні зерна перліт, світла, тонка неперервна сітка – вторинний цементит, х 150

 

 

СТАЛЬ ЛИТА

 

 

1. Лита доевтектоїдна сталь з 0,1% С. Структура типу відманштетової, світлі ділянки – ферит, темні – перліт, х 100

 

 

 

1. Лита доевтектоїдна сталь з 0,2% С. Структура типу відманштетової, світлі ділянки – ферит, темні – перліт

 

 

 

1. Лита доевтектоїдна сталь з 0,4% С. Відманштетова структура, світлі ділянки – ферит, темні – перліт, х 150

 

 

 

1. Лита доевтектоїдна сталь з 0,6% С. Відманштетова структура, світлі направлені виділення – ферит, темні ділянки – перліт, х 150

 

 

1. Лита заевтектоїдна сталь з 1,2% С. Відманштетова структура. Темні поля – перліт, світла гранична сітка та голчаті виділення – вторинний цементит, х 100

 

 

 

 

1. Лита заевтектоїдна сталь з 1,2% С. Відманштетова структура. Травлення піратом натрію. Світлі поля – перліт, темна гранична сітка та голчаті виділення – вторинний цементит, х 100

 

 

СТАЛІ ТЕРМООБРОБЛЮВАННІ

 

 

1. Сталь, загартована з аустенітно-феритної зони. Світлі зерна – ферит, голчата структурна складова – мартенсит, х 300

 

 

 

1. Сталь, загартована з аустенітної зони. Темні голки – крупно-голчастий мартенсит, світлі ділянки – залишковий аустеніт, х 300

 

 

 

1. Сталь доевтектоїдна, С=0,4%. Гартування у воді від 850°С. Структура: мілкоголчатий мартенсит, х 300

 

 

 

1. Сталь доевтектоїдна, С=1,2%. Гартування у воді від 770°С. Структура: сфероїдизірованний вторинний цементит – світлі зерна, інше багатоголчатий мартенсит, х 300

 

 

1. Сталь доевтектоїдна, С=0,2%. Гартування у воді від 950°С. Структура: пластинчатий мартенсит і залишковий мартенсит, х 300

 

 

 

1. Загартована від високих температур заевтектоїдна сталь. Темні голкові кристали – мартенсит, світлі зони – залишковий аустеніт, х 300

 

 

1. Евтектоїда сталь після сфероїдізірованний відпалу. Зерна цементиту в феритній матриці, х 400

 

 

СТАЛІ ЛЕГОВАНІ

 

 

 

1. Нержавіюча сталь аустенітного класу, вміст 15% хрому і 14% нікелю, х 300

 

 

 

1. Сталь 15Х, вміст до 1% хрому. Структура: темні поля – перліт, світлі зерна – ферит, х 150

 

 

 

1. Швидкоріжуча лита сталь Р18, вміст 18% вольфраму. Структура: темні зони – перліт, світлі ділянки – аустеніт, світлі дифузійні поля – ‘‘скелетна евтектика’’ (А+М₆С), х 300

 

 

1. Сталь Г13Л після відпалу. Структура: зерна аустеніту, по межах зерен біла сітка карбідів (Fe, Mn)₃ С, х 150

 

 

 

1. Сталь Гадфільда, вміст 13% марганцю. Структура після гартування: аустеніт наклепаний, х 150

 

 

 

1. Трансформаторна сталь, легована кремнієм. Структура: ферит, х 100

 

 

 

1. Сталь електротехнічна (трансформаторна) феритного класу. Структура – зерна фериту, х 300

 

ЧАВУНИ

 

 

1. Чавун білий до евтектичний з 3,6% С. Структура: перліт – темні ділянки, ледебурит стільниковий – світлі ділянки, х 150

 

 

 

1. Чавун білий евтектичний, С=4,3%. Структура: ледебурит стільниковий (поздовжній переріз колонний), х 200

 

 

1. Чавун білий заевтектичний, С=5%. Структура: цементит первинний – білі пластини, ледебурит стільниковий – інше (строкаті ділянки), х 150

 

 

 

1. Чавун білий заевтектичний, С=5,5%. Структура: цементит первинний – білі пластини, ледебурит – інше (строкаті ділянки), х 200

 

ЧАВУН СІРИЙ

 

 

1. Чавун сірий феритний. Структура: графіт темні включення, ферит – білі зерна з тонкими темними границями, х 100

 

 

1. Чавун сірий феритовий доевтектичний. Структура: ферит – біла основа, графіт сірі включення, х 150

 

 

1. Чавун сірий феритний. Структура:графіт первинний – крупні сірі пластини, графіт – сірі включення, ферит – біла основа, х 100

 

 

1. Чавун сірий ферито-перлитний. Структура: графіт – сірі пластини, перліт – темні ділянки, ферит – білі зерна, х 100

 

 

1. Чавун сірий перлітний. Структура: графіт – сірі пластини, основа перліт, х 400

 

 

1. Чавун сірий перліто-цементний. Структура: графіт – темні включення, цементит вторинний – білі виділення, перліт – інше, х 150

 

 

1. Включення фосфідної евтектики в сірому чавуні, х 400

 

ФОРМА ГРАФІТНИХ ВКЛЮЧЕНЬ

 

 

1. Модель малорозгалудженого включення графіту (повільне охолодження)

 

 

1. Модель розгалуженого включення графіту (прискорене охолодження)

 

 

 

1. Включення шароподібного графіту в сірому викоміцному (модифікованому) чавуні.

 

ЧАВУН ВИСОКОМІЦНИЙ

 

 

1. Сірий високоміцний феритний чавун. Структура: графіт – сірі шароподібні включення, ферит – білі зерна, х 300

 

 

44.Сірий феритно-перлітний чавун не повністю модифікований. Структура: графіт – сірі включення шароподібної и пластинчастої форми, ферит – білі зерна, перліт – чорні ділянки, х 200

 

 

1. Сірий високоміцний феритної-перлітний чавун. Структура: графіт – кулясті сірі включення, перліт – темні ділянки, ферит – білі ділянки, х 200

 

 

1. Сірий високоміцний перлітний чавун. Структура: сірі включення кулястої форми – графіт, основа – перліт, х 200

 

ЧАВУН ПОЛОВИНТЧАТИЙ

 

 

1. Половинчастий чавун. Структура: сірі включення в центрі – графіт, темні ділянки навколо графіту – перліт, інше ледебурит, х 200

 

 

1. Половинчастий доевтектичний чавун. Структура: сірі пластини – включення графіту, сірі ділянки – перліт, білі ділянки з включенням перліту – цементит евтектичний (ледебурит), х 200

 

 

 

49.Половинчатий модифікований чавун. Структура: сірі кулеподібні включення – графіт, сірі ділянки – перліт, строкаті ділянки – ледебурит, х 200

 

 

50. Половинчастий заевтектичний чавун. Структура: сірі пластини – графіт, білі пластини – цементит, строкаті ділянки – ледебурит, х 200

 

 

 

51. Чавун ковкий феритний. Структура: пластівкоподібні сірі включення – графіт, білі зерна – ферит, х 150

 

 

52. Чавун ковкий перліто-феритний. Структура: пластівкоподібні сірі включення – графіт, сірі ділянки перліт,білі зерна – ферит, х 200

 

 

53. Чавун ковкий перлітний. Структура: пластівкоподібні включення – графіт, інше – перліт, х 200

 

КОЛЬОРОВІ СПЛАВИ

 

 

54. Латунь Л70 однофазна гарячекатана, мідь – 70%, цинк – 30%. Структура: поліедри і двійники відпалу однорідного твердого розчину цинку в міді з різною травленням, х 100

 

 

55. Латунь ЛС59 свинцева лита, Cu - 59%, Zn - 40%, Pb - 1%. Структура: світла з відманштетовою будовою α – фаза, β^' – фаза, х 100

 

 

56. Бронза БР010 олов’яна лита,Cu – 90%, Sn – 10%. Структура: сірі дендрити – неоднорідний α – твердий розчин Sn I Cu, в α+δ (Cu₃₁Sn₈), х 100

 

 

 

57. Латунь Л62 двохфазна гарячекатана. Структура: світлі області – α – фаза, темні – β^' фаза, х 100

 

 

58. Бронза БрАЖ9-4 алюміневозалізна деформована відморожена. Структура: світлий α – твердий розчин Al в Cu з включенням фази FeAl₃ темні ділянки – евтектоїд α+γ (Cu₃₂Al₁₉), х 300

 

 

59. Бабіт Б16 свинцево-олов’яний Sn – 16%, Sb – 16%, Cu – 2%, Pb – інше. Структура темна матриця – α – твердий розчин Sn, Sb і Cu в Ps, великі світлі кристали – β – (Sn, Sb) – фаза, сірі голки Cu₂Sb – евтектика α+β, х 100

 

 

 

60. Бабіт Б83 олов’яний Sb – 11%, Cu – 6%, Sn – інше. Структура: темна матриця – α – твердий розчин Sb і Cu в Sn, світлі голкоподібні кристали і зірочки – фаза Cu₃Sn, великі сірі кристали – β (Sn, Sb) – фаза, х 100

 

 

61.Бабіт БС свинцевосурьм’яний Pb – 82%, Sb – 18%. Структура: темна фаза – α – твердий розчин Sb в Pb, світлі кристали – β твердий розчин Pb в Sb, евтектика α+β, х 100

 

 

 

62.Титан технічно чистий ВТІ-00 гарячекатаний відпалений. Структура: зерна α – фази з двійниками відпалу, х 600

 

 

63.Бронза БрБ2 берилієва гарячекатана. Be (1,9-2,2%), Ni (0,2-0,5%), Cu – інше. Структура: поліедри і двійники відпалу α – твердий розчин Be і Ni в Cu світлі дисперсні виділення – фаза CuBe, х 600

 

 

 

64. Дюралюміній Д16 литий природно зістарений. Cu – (3,8-4,5%), Mg (1,2-1,8%), Mn (0,3-0,7%), Si – 0,1%, Fe – до 0,1%, Al – інше. Структура: світлі зерна – α – твердий розчин Cu та ін. в Al, по границям і всередині зерен виділення CuAl₂, Al₂MgCu та інших фаз, х 600

 

 

65. Сплав ВТЗ-1 гарячекатаний. Al (5,5-7,0%),Mo (2,0-3,0%),Cr (0,8-2,3%), Ti – інше. Структура: α (світла)+β (темна) фази складного складу, х300

 

 

66. Сплав АЛ12 литий. Cu (9-11%), Si до 1%, Fe до 1%, Ni до 0,5%, Al – інше. Структура: світлі дендрити – α – твердий розчин Cu та ін. в Al, між гілками дендритів – евтектика α+ CuAl₂, х100

 

 

67. Силумін АЛ2 модифікований натрієм. Структура: світлі дендрити – α – твердий розчин, тонко диференційована евтектика – α+Si, x100

 

 

МАКРОСТРУКТУРИ

 

 

68. Макроструктура кованого крючка.

 

69. Макроструктура штампованого крючка.

 

70. Макроструктура штампованого виробу.

 

71. Структурні зони в відливці сталі (стовбчасті та рівновісні).

Додаток Е

Область застосування електронно-променевого зварювання

 

 

а	б
в	г

Реалізація електронно-променевого зварювання на прикладі монокристалічної лопатки зі сплаву ЖС32 (а) і мікроструктура наплавки торця вихідної кромки (б), збільшене зображення шва (в), зварний шов в розрізі (г)

 

Електронно-променеве зварювання зварювання тороїдольної камери на основі вольфраму з товщиною стінки 3 мм для подачі рідкометалевого теплоносія

Мікрошліф зварного з’єднання виконаного електронно-променевим зварюванням

 

 

Сильфонний блок виконаний з допомогою електронно-променевого зварювання

 

 

Процес електронно-променевого зварювання

 

а

 

б

Двостороннє електронно-променеве зварювання деталей великої товщини а - сталь12Х18Н10Т, б - сталь 316 LN

 

 

 

Глибина проплавлення 140 мм при середній ширині шва 5 мм, радіус закруглення кореня шва близько 1 мм

 

Електронно-променеве зварювання деталей товщиною 140 мм поздовжнім швом у вузький зазор шириною 8 мм і глибиною 180 мм, електронно-променеве зварювання кришок товщиною 5 мм

 

 

Сталь, 150мм

Бронза/сталь, 30мм Алюміній, 40мм   Мідь, 35мм Спеціальна сталь, 2мм

Зварні шви виконані на одній і тій же установці з потужністю електронної гармати 30 кВт

Корпус щеплення і шестерня зварені електронним променем

 

 

Зубчасте колесо та вал з’єднані електронно-променевим швом глибиною 35мм

Додаток Ж

Основні терміни і поняття

ГОСТ 5197 – 85