Упрочнение деталей машин методами лазерной обработки. Оборудование и технология методами лазерной обработки. Характеристика. Достоинства и недостатки.

При лазерной закалке осуществляют высокоскоростной разогрев поверхностного слоя металлического изделия с помощью лазерного луча. Этот вид поверхностного упрочнения предпочтителен по сравнению с традиционными методами в случаях, когда нужно повысить износостойкость поверхностного слоя изделия. Лазерной закалкой можно упрочнять в различных режимах тонкие (до 0,2 мм) и сравнительно толстые (до 3 мм) слои как на небольших участках изделий, так и на поверхностях большой площади. Лучом лазера наряду с упрочнением можно изменять шероховатость поверхности изделий, обрабатывать труднодоступные полости, режущие кромки инструмента и т. д. В процессе лазерной обработки не требуются закалочные среды, поскольку их роль выполняет металлическая масса изделия, в которую отводится теплота от нагретого поверхностного слоя, что обеспечивает высокую скорость его охлаждения (до 106...108 оC/c) после кратковременного лазерного нагрева. Длительность нагрева с помощью лазеров не превышает 10-9...10-6 с, что позволяет широко варьировать глубину прогрева и степень фазовых превращений в стали. В ряде случаев при лазерной обработке добиваются полного проплавления поверхностного слоя, а скоростная кристаллизация и фазовые превращения приводят к образованию мелкозернистой мартенситной структуры с микротвердостью, значительно превышающей достигаемую другими методами поверхностной закалки. В некоторых режимах проплавления возможно получение аморфной металлической структуры.

 

38. Упрочнение деталей машин методами электроискровой обработки. Оборудование и технология упрочнения методами электроискровой обработки. Характеристика. Достоинства и недостатки.

Э л е к т р о н н о – л у ч е в о е п о в е р х н о с т н о е л е г и р о в а н и е сталей осуществляют в вакууме путем облучения изделия потоком электронов. Оно дает результаты, сходные с результатами лазерного легирования. Возможно как предварительное, так и одновременное подведение легирующих элементов в зону обработки.

Применение электронно-лучевого и лазерного легирования, а также ионно-плазменных методов упрочнения сталей ограничено из-за сложности технологического оборудования и высокой стоимости ведения процессов. Однако потенциальные возможности высокоэнергетических методов модифицирования поверхностных слоев металлических изделий таковы, что масштабы их применения будут непрерывно возрастать, особенно в авиации, космонавтике и атомной энергетике

 

39 Упрочнение деталей машин методами нанесения композиционных покрытий. Оборудование и технология упрочнения методами нанесения композиционных покрытий. Характеристика. Достоинства и недостатки.

 

Промышленное применение имеют следующие распространенные методы нанесения композиционных покрытий:

I. Электролитическое осаждение.

II. Химическое осаждение.

III. Получение покрытий методом погружения в расплав.

IV. Вакуумное осаждение.

V. Электроискровое легирование.

VI. Всевозможные методы наплавки.

VII. Плакирование (методами напайки, склейки, сварки на поверхность наносят листы материала иногда многослойные системы).

VIII. Методы газотермического напыления-напыление композиционного материала в пламени газовой гарелки

IX. Реактивные методы нанесения покрытий. В эту группу входят методы получения покрытий сложного состава из химических соединений, синтез которых осуществляется одновременно с процессом осаждения. Реактивные методы нанесения покрытий характеризуются тем, что в рабочую камеру напускают химически активный газ, при взаимодействии которого с испаренными атомами и образуется химическое соединение.

X. Микродуговое оксидирование (МДО) - экологически чистая технология электроплазмохимического преобразования поверхностного слоя деталей из алюминиевых и других вентильных сплавов в оксидную керамику.

XI. Также можно плести про методы нанесения порошковых покрытий (описано в 9.3)

 

40. Технология получения заготовок и изделий методом литья. Особенности технологии литейного производства. Виды литейной оснастки. Виды брака и способы устранения. Технологические возможности и область применения заготовок, получаемых литьем под давлением.

Литейное производство - один из наибо­лее распространенных методов формообра­зования заготовок. По сравнению с другими методами получения заготовок литье позво­ляет получать отливки практически не огра­ниченных габаритных размеров и массы из всех сплавов, в том числе из сплавов, не поддающихся пластической деформации и трудно обрабатываемых резанием. Сущность литейного про­изводства заключается в приготовле­нии расплавленного металла необходимо­го качества и заливке его в специальную литейную форму. При охлаждении зали­тый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той по­лости, в которую он был залит. Для изготовления отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплав­ляемым моделям, в кокиль, под давлени­ем, центробежное литье и пр. По условиям эксплуатации независимо от способа изготовления различают от­ливки общего, ответственного и особо ответственного назначений. К группе общего назначения относят отливки для деталей, не рассчитываемых на прочность. Конфигурация и размеры их определяются только конструктивными и технологическими соображениями. К группе ответственного назначения относят отливки для изготовления дета­лей, рассчитываемых на прочность и ра­ботающих при статических нагрузках. Отливки особо ответственного назна­чения используют для изготовления дета­лей, рассчитываемых на прочность и ра­ботающих при циклических и динамиче­ских нагрузках. В зависимости от способа изготовления, массы, конфигурации поверхностей, мак­симальных габаритных размеров, толщины стенок, количества стержней, назначения и особых технических требований отливки делят на шесть групп сложности. Первая группа характеризуется глад­кими и прямолинейными наружными поверхностями с наличием невысоких уси­ливающих ребер, буртов, фланцев, отверстий. Внутренние поверхности - простой формы. Вторая группа характеризуется сочета­нием плоских, цилиндрических и криво­линейных поверхностей с наличием ребер, буртов, бобышек, приливов, отверстий. Внутренняя поверхность - простой формы со свободными (минимум двумя) выхода­ми наружу. К третьей группе относят детали ко­робчатой, цилиндрической формы в сочетании с криволинейными поверхностями, ребрами, бобышками, фланцами с отвер­стиями и углублениями. Внутренние по­лости с незначительными выступами и углублениями на одной из поверхностей, с небольшими по высоте ребрами, бобышками, со свободными широкими выходами полостей на поверхность детали. Четвертая группа характеризуется от­ливками закрытой и частично открытой коробчатой или цилиндрической формы. Наружные поверхности - криволинейные и прямолинейные с выступающими час­тями и углублениями сложной конфигу­рации. Внутренние полости - сложной конфигурации с большим количеством выступов и углублений, ребер, перемычек, бобышек, со свободным выходом на по­верхность детали минимум в одну сторо­ну.

Пятая группа включает детали закры­той коробчатой и цилиндрической форм с пересекающимися под различными уг­лами ребрами на наружной поверхности, а также высокими выступающими и углуб­ленными местами. Внутренние полости сложной конфигурации со свободным или затрудненным выходом на поверхность детали.

Шестая группа характеризуется отлив­ками с особо сложными закрытыми ко­робчатыми и цилиндрическими формами. На наружных криволинейных поверхно­стях под различными углами пересекают­ся ребра, кронштейны и фланцы. Внут­ренние полости имеют особо сложные конфигурации с затрудненными выходами на поверхность отливки.

 

41. Технология сварки. Виды сварки. Материалы и оборудование.

Сваркой назы­вается процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемы­ми частями при их нагревании и расплав­лении или пластическом деформировании.

Сварное исполнение многих видов металлоконструкций позволило эффек­тивно использовать заготовки, получен­ные прокаткой, гибкой, штамповкой, литьем и ковкой, а также металлы с различными физико-химическими свой­ствами. Сварные конструкции по срав­нению с литыми, коваными и клепаны­ми обладают большей прочностью, мень­шей массой и менее трудоемки в изго­товлении. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех ме­таллов и сплавов различной толщины. Нет такой отрасли промышленности, где бы ни применялись сварка, резка ме­таллов или их наплавка на поверхность деталей.

В зависимости от состояния металла в зоне соединения и использования внешних усилий различают способы сварки плавлением и давлением. Сварка плавле­нием осуществляется местным сплавлени­ем соединяемых частей без приложения давления (дуговая, плазмен­ная, электронно-лучевая, лазерная, электрошлаковая, газовая и др.). Сварка дав­лением осуществляется за счет пластиче­ской деформации свариваемых частей при температуре ниже температуры плавления (холодная, контактная, ульт­развуковая, диффузионная, трением, взрывом).

 

42. Технология получения заготовок методом пластического деформирования. Виды оснастки. Деформационные сплавы.

Обработка давлением - технологические процессы формоизменения за счет пластической деформации в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил. При пластических де­формациях атомы смещаются относитель­но друг друга на расстояния, большие межатомных, и после снятия внешних сил не возвращаются в свое исходное положе­ние, а занимают новые положения равно­весия. Под действием деформирующих сил деформация состоит из упругой и пластической составляющих, причем упругая составляющая исчезает при снятии деформирующих сил, а пластическая составляющая приводит к остаточному изменению формы и размеров тела. Существенные преимущества обработки металлов давлением по сравнению с обработкой резанием - возможность значительного уменьшения отхода металла, а также повышения производительности труда, поскольку в результате однократного приложения деформирующей силы можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровож­дается изменением физико-механических свойств металла заготовки, что можно использовать для получения деталей с наилучшими эксплуатационными свойствами (прочностью, жесткостью, высокой износостойкостью и т.д.) при наименьшей их массе. Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытя­гиваются в направлении наиболее интен­сивного течения металлов. При холодной деформации формоизмене­ние сопровождается изменением механи­ческих и физико-химических свойств ме­талла. Это явление называют упрочне­нием (наклепом). Изменение механи­ческих свойств состоит в том, что при хо­лодной пластической деформации по мере ее увеличения возрастают характеристики прочности, в то время как характеристики пластичности снижаются. Металл стано­вится более твердым, но менее пластич­ным. Явление зарождения и роста новых равноосных зерен взамен деформирован­ных, вытянутых, происходящее при опре­деленных температурах, называется ре­кристаллизацией. Горячей деформацией называют де­формацию, характеризующуюся таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекри­сталлизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микроструктура после обработки давлением оказывается равно­осной, без следов упрочнения. При горячей деформации пластичность металла выше, чем при холодной. Поэто­му горячую деформацию целесообразно применять при обработке труднодеформируемых, малопластичных металлов и сплавов, а также заготовок из литого ме­талла (слитков).

Холодная деформация без нагрева за­готовки позволяет получать большую точ­ность размеров и лучшее качество по­верхности по сравнению с обработкой давлением при достаточно высоких температурах.

Исходной заготовкой для начальных процессов обработки металлов давлением (прокатки, прессования) является слиток.