По курсам «Технология конструкционных материалов» (ТКМ)

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

По курсам «Технология конструкционных материалов» (ТКМ)

Вопрос №1 Кристаллическое строение металлов. Дефекты строения реальных кристаллов.

Металлы и сплавы, полученные в обычных условиях, состоят из большого количества кристаллов, то есть имеют поликристаллическое строение. Эти кристаллы называются зернами. Они имеют неправильную форму и различно ориентированы в пространстве. Каждое зерно имеет свою ориентировку кристаллической решетки, отличную от ориентировки соседних зерен, вследствие чего свойства реальных металлов усредняются, и явления анизотропии не наблюдается

Дефекты:

– точечные – малые во всех трех измерениях;

– линейные – малые в двух измерениях и сколь угодно протяженные в третьем;

– поверхностные – малые в одном измерении.

Точеные дефекты

Одним из распространенных несовершенств кристаллического строения является наличие точечных дефектов: вакансий, дислоцированных атомов и примесей.

Вакансия – отсутствие атомов в узлах кристаллической решетки, «дырки», которые образовались в результате различных причин.

Дислоцированный атом – это атом, вышедший из узла решётки и занявший место в междоузлие.

Точечные дефекты вызывают незначительные искажения решётки, что может привести к изменению свойств тела (электропроводность, магнитные свойства), их наличие способствует процессам диффузии и протеканию фазовых превращений в твердом состоянии...

Линейные дефекты:

Основными линейными дефектами являются дислокации.

Дислокация – это дефекты кристаллического строения, представляющие собой линии, вдоль и вблизи которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей.

Простейшие виды дислокаций – краевые и винтовые.

Краевая дислокация представляет собой линию, вдоль которой обрывается внутри кристалла край “лишней“ полуплоскости

Неполная плоскость называется экстраплоскостью.

Винтовая дислокация получена при помощи частичного сдвига по плоскости Q вокруг линии EF

Поверхностные дефекты – границы зёрен, фрагментов и блоков

Размеры зёрен составляют до 1000 мкм. Углы разориентации составляют до нескольких десятков градусов (θ). Граница между зёрнами представляет собой тонкую в 5 – 10 атомных диаметров поверхностную зону с максимальным нарушением порядка в расположении атомов.

Вопрос №2 Полиморфизм металлов. Диаграмма Fe-Fe₃С.

Аллотропией, или полиморфизмом, называется способность металлов в твердом состоянии иметь различное кристаллическое строение, а следовательно, и свойства при различных температурах.

Сплавы железа с углеродом, имеющие промышленное применение, называются чугунами и сталями. Наибольшее количество углерода в этих сплавах достигает 6,67%.

Если в сплаве содержится 93,33% Fe и 6,67% С, то при кристаллизации образуется химическое соединение, называемое карбидом железа или цементитом (Fe3C).

Аустенит — твердый раствор углерода в Feγ

Феррит — твердый раствор углерода в Feα

Цементит или карбид железа Fe3C обладает высокими твердостью (НВ 800) и хрупкостью; различают три формы цементита:

а) первичный цементит (Ц1), выделяющийся при первичной кристаллизации из жидкого сплава;

б) вторичный цементит (Ц2), выделяющийся из твердого раствора аустенита;

в) третичный цементит (Ц3), выделяющийся из твердого раствора феррита.

Перлит — эвтектоидная смесь феррита и цементита.

Ледебурит— эвтектическая смесь аустенита и первичного цементита образуется при температуре 1130° С (точка С на диаграмме) и содержит 4,3% С; он твердый (НВ 700) и хрупкий.

Алюминий и его сплавы.

 

Алюминий – светло-серебристый металл, имеющий кристаллическую решетку гранецентрированного куба с периодом 4,0413 Å. Не испытывает полиморфных превращений. Алюминий – легкий металл, его удельный вес 2,703 г/см3 при 20 ˚С. В связи с этим алюминий является основой сплавов для легких конструкций, например в авиационной технике. Алюминий обладает высокой электропроводностью (65% от меди), поэтому алюминий в большом объеме используется в качестве проводниковых материалов в электротехнике.

Алюми́ниевые спла́вы — сплавы, основной массовой частью которых является алюминий. Самыми распространенными легирующими элементами в составе алюминиевых сплавов являются: медь, магний, марганец, кремний и цинк. Реже — цирконий,литий, бериллий, титан. В основном алюминиевые сплавы можно разделить на две основные группы: литейные сплавы и деформируемые (конструкционные). В свою очередь, конструкционные сплавы подразделяются на термически обработанные и термически необработанные. Большая часть производимых сплавов относится к деформируемым, которые предназначены для последующей ковки и штамповки^[1].

Медь и её сплавы.

Медь – металл красновато-розового цвета с плот­ностью 8,94 г/см³ (8940 кг/м³), температура плавления – 1083°С, кри­сталлическая решетка ГЦК, полиморфизмом не обладает. По тепло- и электропроводности медь занимает второе место после серебра.

Медь имеет высокую коррозионную стойкость в пресной, морской воде и в атмосферных условиях, но окисляется в сернистых газах и аммиаке. Марганец, не снижая пластично­сти, повышает коррозионную стойкость меди (марка ММц-1).

Спла́вы ме́ди — сплавы, основным компонентом (или одним из компонентов) которых является медь. Наиболее известные сплавы меди:

· бронза — с оловом

· латунь — с цинком

· французское золото — с оловом и цинком

· абиссинское золото — с цинком и золотом

· северное золото — с алюминием, цинком и золотом

· «цыганское золото» (рандоль) — с бериллием

· мельхиор — с никелем

· константан и манганин — с марганцем и никелем

· нейзильбер — с никелем и цинком

Титан и его сплавы

Титан - металл серебристо-белого цвета, имеющий малую плотность (4,5 г/см3). Температура плавления титана (1668 ± 4) “С в зависимости от степени его чистоты.

Титан имеет две полиморфные модификации: а-титан с гексагональной плотноупакованной решеткой с периодами а = 0,296 нм, с = 0,472нми высокотемпературную модификацию (3-титан с кубической объемно-центрированной решеткой с периодом а = 0,332 нм при 900 °С. Температура полиморфного а^Р превращения составляет 882 °С.

Магний и его сплавы.

Магний – щелочноземельный металл серебристо-белого цвета. Аллотропических превращений не имеет. Кристаллическая решетка – гексагональная. Температура плавления 650?С.Магний является одним из наиболее распространенных элементов в природе. В земной коре его содержится 2,1%. В свободном виде магний не встречается. В виде соединений он входит в состав горных пород – магнезита MgCO3, доломита MgCO3•CaCO3 и карналлита MgCl2•KCl•6H2O. Промышленное производство магния основано на электролизе расплавов чистых обезвоженных солей.Большие запасы магния находятся в морской воде (в виде бишофита MgCl2•6H2O). В среднем в 1 кг воды содержится 3,8 г MgCl2 и 1,7г MgSO4. Однако морскую воду пока редко используют для получения бишофита.Главными достоинствами магния как машиностроительного материала являются его низкая плотность, высокая удельная прочность (отношение прочности к плотности), стойкость к ударным нагрузкам и вибрационным колебаниям. Магний легче алюминия почти в 1,6 раза, его плотность 1,7 г/см?. Сплавы на основе магния являются самыми легкими конструкционными материалами.Магний хорошо обрабатывается режущим инструментом, легко шлифуется и полируется. Для снятия одного и того же объема металла при обработке магния тре буется мощность почти в 6…7 раз меньшая, чем при обработке стали.

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости в магниевые сплавы вводят различные легирующие элементы. Основными легирующими добавками магниевых сплавов являются алюминий, цинк и марганец. Алюминий и цинк повышают прочностные характеристики магниевых сплавов. Цирконий и марганец улучшают коррозионную стойкость, а редкоземельные металлы (церий, лантан) обеспечивают магниевым сплавам высокие механические свойства при повышенных температурах. Наилучшей жаропрочностью обладают сплавы, легированные торием. Добавка в сплавы лития делает их сверхлегкими. Однако использование в технике этих сплавов пока ограничено ввиду высокой стоимости лития.

Некоторые магниевые сплавы способны упрочняться различными видами термической обработки.

К недостаткам магниевых сплавов, наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости, следует отнести низкие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении. Поэтому плавка и разливка магниевых сплавов ведется под специальными флюсами. По общей коррозионной стойкости магниевые сплавы несколько уступают сплавам на основе алюминия.

Как и алюминиевые сплавы магния подразделяют на деформируемые и литейные. Первые маркируют МА: МА2, МА3, МА5, МА8, МА9; вторые – МЛ: МЛ1, МЛ2, МЛ3, МЛ6, МЛ11 и др.

Способность магниевых сплавов воспринимать и погашать энергию удара и вибрационные колебания позволяет использовать их для изготовления деталей, подверженных динамическим нагрузкам (колеса орудий, самолетов, поршни, шатуны и др.). Такие детали долговечнее деталей, изготовленных из других металлов

Высокая удельная прочность магниевых сплавов позволяет считать их одним из самых перспективных машиностроительных материалов. Применение сплавов магния в технике позволяет снизить вес изделий на 20...30% по сравнению со сплавами алюминия и на 50...70% по сравнению с чугуном и сталями. Для снижения общего конструктивного веса из сплавов магния выгодно изготовлять, например, детали двигателей внутреннего сгорания (блоки цилиндров, поршня), электродвигателей, компрессоров, переносной инструмент (дрели, пневмомолотки) и др.

Подготовка доменных руд к плавке.

Подготовка руд к доменной плавке определяет поступление в печь сырья определенной крупности, равномерность химического состава, хорошую восстановимость и высокое содержание железа. Онаосуществляется для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна.

Метод подготовки зависит от качества руды.

Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков оптимальной величины, осуществляются с помощью дробилок и классификаторов. Обычный размер кусков руды составляет 300…400 мм, в некоторых случаях до 1000 мм. Процесс дробления делится на четыре стадии: крупное, среднее, мелкое и тонкое измельчение.

Для дробления используют щековые, конусные и валковые дробилки. Для тонкого измельчения применяют мельницы, в которых удар сочетается с истиранием.

Обогащение руды

Обогащение руды – разделение рудного сырья на концентрат с более высоким содержанием извлекаемого металла и пустую породу с небольшим содержанием полезных составляющих.

В соответствии с этим различают следующие способы обогащения руд: промывка, гравитация, магнитная сепарация и флотация.

Промывка – отделение плотных составляющих от пустой породы.

Промывку применяют для руд с плотными разновидностями рудных минералов, не размываемых водой, и с рыхлой пустой породой. Осуществляют во вращающихся барабанах с решетчатой или гладкой поверхностью, называемых бутарами, или в корытных мойках с вращающимися в противоположных направлениях валами, на которые насажены лопасти.

Гравитация (отсадка) – отделение руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита.

При гравитационном обогащении минералы разделяются по плотности. Гравитация может быть воздушной или мокрой.

Магнитная сепарация основана на различии магнитных свойств железосодержащих минералов и частиц пустой породы. При магнитной сепарации измельчённую руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы и отделяющего их от пустой породы.

Для осуществления процесса применяют барабанные, ленточные, роликовые и кольцевые сепараторы.

Флотация (пенная флотация) основанна на том, что отдельные мелкие частицы всплывают на поверхность воды вместе с пеной. Всплывать могут гидрофобные (не смачиваемые водой) тела. К мелким частичкам таких тел прилипают пузырьки воздуха, частицы всплывают и флотируют на поверхности. К частицам гидрофильных (смачиваемых водой) тел пузырьки воздуха не прилипают, и они остаются в пульпе. Используются механические и пневматические флотационные машины.

Флотация широко применяется для обогащения руд цветных металлов, а также для доизвлечения железа из пустой породы после магнитного обогащения, а также для повторного обогащения концентратов железных руд в целях получения суперконцентрата, содержащего 70…72 % железа.

Производство титана.

Титан – это металлический сплав с высокой механической прочностью, жароустойчивостью и коррозионной стойкостью. Титан используется в строительстве, промышленности, для производства самолетов и изготовлении сосудов, предназначенных для перевозки концентрированных химических соединений. Диоксид титана используется для производства эмали и белил.

Самым распространенным сырьем для выплавки титана является ильменитовый концентрат. В ходе производства концентрат проходит три основных стадии переработки: получение титанового шлака, получение тетрахлорида титана и производство титана и тетрахлорида.

 

Плавку концентрата проводят в электродуговых печах, куда загружают восстановитель и концентрат и прогревают до температуры порядка 160 градусов. В результате химической реакции образуется титановый шлак, содержащий большое количество оксида титана.

Следующим этапом выплавки титана является хлорирование полученного шлака, которое осуществляется в шахтных хлораторах. Полученный в результате хлорирования тетрахлорид восстанавливается при помощи магния или натрия в специальных герметичных печах-ретортах. В результате восстановления тетрахлорида получают чистый титановый сплав.

 

Производство магния.

Магний широко применяют в виде сплавов с алюминием, цинком и марганцем для изготовления деталей авиационных и автомобильных двигателей. Магниевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами, что дает возможность получать из них сложные отливки. Сплавы магния легко поддаются свариванию и обработке резанием.

Для получения магния наибольшее распространение получил электролитический способ, сущность которого заключается в получении чистых безводных солей магния, электролизе этих солей в расплавленном состоянии и рафинировании металлического магния.

Термические способы получения магния. За последние годы термические способы производства магния получили широкое распространение вследствие своей простоты. Сущность термических способов состоит в восстановлении окиси магния или нефтяным коксом в смеси с каменноугольным пеком, или металлами, сплавами и карбидами металлов (например, алюминием, ферросилицием, карбидом кальция и др.)

 

Производство алюминия.

Получение чистого алюминия из руд осуществляется в две стадии: в первой из бокситов или других алюминиевых руд выделяют глинозем, а во второй стадии в расплавленных солях глинозем восстанавливают электролизом до металлического алюминия. Получение глинозема может производиться одним из трех способов: щелочным, кислотным и электротермическим.

Наибольшее распространение имеет мокрый щелочный способ. Этим способом перерабатываются бокситы с низким содержанием кремнезема (2...3 %). Боксит при этом сушат, дробят, размалывают в шаровых мельницах и обрабатывают концентрированной щелочью для перевода гидрата оксида алюминия в алюминат натрия. Алюминат натрия (NаА1О2) переходит в водный раствор, а другие примеси, не растворяющиеся в щелочах, выпадают в оса­док и отфильтровываются. Часть кремнезема также переходит в осадок, остальная его часть растворяется в щелочи и загрязняет водный раствор. В связи с этим для очищения раствора требуется повышенный расход едкого натра.

Отфильтрованный водный раствор алюмината натрия поступа­ет в специальные аппараты — самоиспарители, где происходит гидролиз алюмината натрия и выделение гидроксида алюминия:

Полученный гидроксид алюминия направляется на фильтро­вание, а затем промывается и поступает в печь, где при температу­ре 1200 °С прокаливается. В процессе прокаливания получают чистый глинозем.

 

Производство меди.

Гидрометаллургический способ – получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Метод используют при переработке бедных руд, он не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Получение меди пирометаллургическим способом состоит из обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

 

Обогащение медных руд производится методом флотации и окислительного обжига.

Метод флотации основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы. Сущность флотации состоит в избирательном прилипании некоторых минеральных частиц, взвешенных в водной среде, к поверхности пузырьков воздуха, с помощью которых эти минеральные частицы поднимаются на поверхность. Метод позволяет получать медный порошкообразный концентрат, содержащий 10…35 % меди.

Медные руды и концентраты, содержащие большие количества серы, подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700…800 0C в присутствии кислорода воздуха сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое против исходного. Обжигают только бедные (с содержанием меди 8…25 %) концентраты, а богатые (25…35 % меди) плавят без обжига.

 

Литье в оболочковые формы,

Литье в оболочковые формы - это способ получения отливок свободной заливкой расплава в формы из термореактивных смесей.

Оболочковые формы отличаются высоким комплексом технологических свойств: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью. Технология литья в оболочковые формы особенно хорошо подходит для крупных отливок - например скульптур. Детали, отлитые в оболочковые формы, имеют в 1,5 раза меньший припуск на механическую обработку.

Оболочковые формы изготавливают из формовочных песчано-смоляных смесей с термопластичными или термореактивными связующими смолами. Если смола в смеси находится в порошкообразном состоянии, то такую формовочную смесь называют неплакированной, а если зерна песка покрыты сплошной тонкой пленкой смолы, то смесь будет плакированной. Формовочная смесь содержит наполнитель - мелкозернистый кварцевый песок - 100%: связующее - пульвербакелит (фенолформальдегидная смола с добавками уротропина) - 6 - 7%; увлажнитель (керосин, глицерин) - 0,2 - 0,5%; растворитель (ацетон, этиловый спирт) - до 1,5%.

Размягчение введенной в смесь смолы происходит при 70 - 80 °С, а при 100 - 120 °С она уже плавится, покрывая поверхность зерен песка тонкой клейкой пленкой. Последующий нагрев смолы до 200 - 250 °С вызывает ее необратимое затвердевание и, как следствие, существенное повышение прочности и жесткости оболочковой формы. Оболочковые формы получают с помощью нагретых металлических моделей, изготавливаемых из серого чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Каждая форма состоит из двух соединенных (путем склеивания пульвербакелитом и жидким клеем или с помощью скоб, струбцин) оболочковых полуформ. Толщины оболочек для мелких и среднего размера отливок колеблются соответственно в пределах 8 - 10 и 12 - 15 мм.

Кокильное литье

Кокильное литье — это весьма высококачественный метод литья. В процессе такого литья делается кокиль — составная форма, обычно из металла, в которую и осуществляется. После того, как масса остынет, кокиль раскрывают и извлекают готовую деталь из него. Часто кокиль многократно применяют для отливки детали с той же формой, для изготовления всегда делается чертеж кокиля.

Литьё в кокиль или кокильное литьё так называется метод изготовления фасонной отливки в металлические формы — кокили. По сравнению с иными методами (под давлением, литье центробежное и др.), при кокильном литье идет наполнение расплавленным металлом формы и происходит процесс затвердевания без участия внешних сил, только действует естественная сила тяжести. Особенности литья в кокиль подразумевают технологические операции: удаление из кокиля старой облицовки, нагревание до температуры 200-300°С, нанесение на рабочую поверхность новой облицовки, устанавливание стержней, закрытие половинок кокильной формы, потом заливается металлическая масса, и, наконец, процесс охлаждения и удаления готовой отливки. Кристаллизация сплава при литье в кокиль происходит быстро, поэтому получаются отливки с правильной плотной и мелкозернистой структурой, которые обладают высокой герметичностью, а также отличными физико-механическими характеристиками. Чугун при отливке требует обжига, т.к. на его поверхности образуются карбиды. Кокиль может коробится, если его использовать слишком часто и менять размеры отливок в сторону увеличения.

31. Литьё под давлением — технологический процесс переработки пластмасс, цветных металлов и других материалов путём впрыска их расплава под давлением в пресс-форму с последующим охлаждением.

Литье под давлением применяется для изготовления отливок из сплавов на основе алюминия, магния и цинка и лишь в отдельных случаях применяется для сплавов железа.

Плюсы: наиболее высокая производительность, точность размеров, четкость рельефа и чистота поверхности отливок из цветных сплавов.

Минусы: воздушная пористость, усадочные пороки, неметаллические и газовые включения.

32. Центробежное литьё — это способ получения отливок в металлических формах. При центробежном литье расплавленный металл, подвергаясь действию центробежных сил, отбрасывается к стенкам формы и затвердевает.

Используется при получении отливок, имеющих форму тел вращения. Подобные отливки отливаются из чугуна, стали, бронзы и алюминия. При этом расплав заливают в металлическую форму, вращающуюся со скоростью 3000 об/мин.

Плюсы: высокая износостойкость, высокая плотность металла, отсутствие раковин, в продукции центробежного литья отсутствуют неметаллические включения и шлак.

33. Непрерывное литье — это способ получения протяженных отливок постоянного поперечного сечения путем непрерывной подачи расплава в форму и вытягивания из нее затвердевшей части отливки.

В зависимости от направления вытягивания различают вертикальное и горизонтальное непрерывное литье.

Вертикальное литье обычно применяется для получения слитков и труб.

Непрерывным литьем получают заготовки постоянного сечения в виде круга, полосы или более сложного профиля, как, например, направляющие станин металлорежущих станков. Недостатком этого метода литья является ограниченность номенклатуры отливок, связанная с невозможностью получения сложных по форме заготовок.

34. Обработка металлов давлением – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал.

Сущность: Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил.

Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил.

По назначению на 2 вида: для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей — только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

Для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Нагревательные устройства

По способу нагрева нагревательные устройства делятся на пламенные и электрические. В пламенных печах требуемой температуры достигают сжиганием в специальных горелках мазута или газа. В свою очередь, электрические нагревательные устройства подразделяются:

• на электропечи сопротивления косвенного нагрева, в которых нагрев осуществляется энергией, выделяющейся в элементах сопротивления, через которые пропускают ток;

• электрические установки прямого контактного нагрева, в которых электрический ток проходит непосредственно через заготовку, нагревая ее;

• установки индукционного нагрева, в которых заготовку помещают в электромагнитное поле, создаваемое токами высокой частоты.

Деление нагревательных устройств на печи и установки условное и означает, что в печах заготовки нагреваются излучением и конвекцией за счет теплоты рабочего пространства печи, а в установках теплота возникает внутри самой заготовки.

При ОМД для нагрева заготовок кроме пламенных и электрических печей применяются электронагревательные установки (устройства). Распространены два типа электронагревательных установок — индукционного и контактного (прямого) нагрева.

 

37 Прокатка. Сущность процесса, виды прокатки, условие захвата.

 

Прокатка — процесс пластического деформирования тел на прокатном стане между вращающимися приводными валками (часть валков может быть неприводными). Слова "приводными валками" означают, что энергия, необходимая для осуществления деформации, передается через валки, соединённые с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через неприводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения.

 

Продольная прокатка[править | править вики-текст]

Способ продольной прокатки является наиболее распространенным. При продольной прокатке полоса подводится к валкам, вращающимся в разные стороны, и втягивается в зазор между ними за счет сил трения на контактной поверхности. Полоса обжимается по высоте и принимает форму зазора (калибра) между валками. При этом способе прокатки полоса перемещается только вперед, то есть совершает только поступательное движение. В зависимости от калибровки валков форма поперечного и продольного сечения проката может быть разной. Таким способом получают листы, плиты, ленту, фольгу, сортовой прокат, периодические профили, гнутые профили и др.

 

Поперечная прокатка[править | править вики-текст]

При поперечной прокатке обрабатываемое тело (цилиндрической формы) помещается в зазор между двумя валками вращающимися в одну сторону и получает вращательное движение за счет сил трения на контактной поверхности. Деформация тела происходит при встречном сближении валков. В продольном направлении обрабатываемое тело не перемещается (если нет специальных тянущих устройств). Поперечная прокатка используется для изготовления валов, осей, втулок и других тел вращения.

 

Поперечно-винтовая прокатка[править | править вики-текст]

Поперечно-винтовая прокатка занимает промежуточное положение между продольной и поперечной. Этот способ широко используется для получения полых трубных заготовок (гильз). Обрабатываемое тело (цилиндрической формы) проходя между валками, вращается и одновременно совершает поступательное движение, то есть каждая точка тела (за исключением расположенных на его оси) движется по винтовой траектории.

 

 

38 Продукция прокатного производства. Инструмент и оборудование.

 

Продукцией прокатного производства являются полосы, листы, трубы, прутки различного профиля (круглого, квадратного, прямоугольного, шестигранного, углового, двутаврового, швеллерного, таврового и др.), железнодорожные и трамвайные рельсы, колеса, шары, кольца и др. (рис. 3.19) [6].

Инструментом для прокатки являются валки (рис. 3.18).

 

39 Технология производства основных видов проката, производство труб.

Способы изготовления (технология)[править | править вики-текст]

Трубы должны отвечать требованиям, изложенным в Государственных стандартах, ГОСТах. В тех случаях, когда характеристики труб, предназначенных не для массового использования, отличаются от стандартных, требования к таким трубам устанавливаются Техническими Условиями, ТУ.

 

Сварные[править | править вики-текст]

Металлические трубы обычно делают сварными. При этом либо лист сворачивают так, что шов идёт вдоль трубы («прямошовная труба»), либо навивают ленту по спирали («спиралешовная труба»). Современные технологии позволяют заметно усилить прочность шва стальной трубы — его прочность всего на 10—15 % меньше прочности остальной её части.

 

Прокатные[править | править вики-текст]

Бесшовные трубы получают прокаткой слитка на специальном оборудовании, создающем отверстие по центру. Бесшовные трубы используют там, где нужна повышенная прочность и надёжность (например, для газовых баллонов, в нефтяной отрасли и так далее). Медные трубы для водопровода и газа бесшовные в силу технологии.

 

Высверливание[править | править вики-текст]

Можно также изготавливать трубы, просверливая отверстие в цилиндрической заготовке. При этом способе значительная часть металла превращается в стружку, поэтому его используют не для труб как таковых, а только для деталей разных машин и механизмов (в том числе для оружейных стволов).

 

Фальцовка с обжатием[править | править вики-текст]

Одним из современных способов изготовления трубы является формирование трубчатого сечения с продольным фальцевым швом.

 

Литьё[править | править вики-текст]

Трубы можно изготовлять и литьём. Материал заливают либо в форму с центральным стержнем, либо в быстро вращающуюся пустотелую форму.

 

Экструзия[править | править вики-текст]

Пластмассовые трубы чаще всего получают выдавливанием (экструзией).

 

40 Ковка. Операции ковки: осадка, протяжка, прошивка, инструмент.

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ковка

Ковка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250–800 °С, для меди 1000–650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480–400 °С. Особым видом ковки является холодная ковка, осуществляемая без нагрева деформируемого металла.

 

Основные операции ковки[править | править вики-текст]

 

Протя́жка — операция удлинения заготовки или её части за счёт уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку производят последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами её на 90° вокруг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличивается ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме приращений длин за каждое нажатие, а уширение по всей длине одинаково. Если заготовку повернуть на 90° вокруг горизонтальной оси и повторить растяжку, то уширение, полученное в предыдущем проходе, устраняется, а длина заготовки снова увеличивается. Чем меньше подача при каждом нажатии, тем интенсивнее удлинение. Однако при слишком малой подаче могут получиться зажимы.

 

Прошивка — это получение сквозного отверстия или углубления в поковке.

 

Прошивка производится при помощи пробойников различной конфигурации и формы (при ручной ковке), сплошных и пустотелых прошивней различного сечения, подкладных колец или плит с отверстиями, калибровочных оправок. Если высота поковки превышает длину прошивня, применяются надставки, диаметр которых должен быть несколько меньше диаметра прошивня.

При прошивке отверстия сплошным прошивнем (рис. 66) искажаются форма и размеры заготовки — уменьшается высота, появляется бочкообразность, один торец получается вогнутым, другой - выпуклым. При прошивке пустотелым прошивнем искажение меньшее, но при этом много металла отходит в выдру. Прошивка пустотелым прошивнем применяется для получения отверстий большого диаметра — свыше 400 мм.

 

41 Ковка. Операции ковки: отрубка, гибка, инструмент. Оборудование для ковки.

 

Рубка применяется для разделения одной большой заготовки на несколько мелких, удаления излишков металла, образования фасонного контура изделия и т. п. (рис. 67).

 

 

Рубка производится при помощи зубил и подсечек (ручная ковка), а также различной формы топоров и квадратов (машинная ковка).

 

В зависимости от размеров сечения заготовок и требований к качеству поверхности рубка может производиться с одной, двух, трех и четырех сторон. Последние два способа применяются при рубке крупных заготовок из слитков. На рис. 68 показана схема рубки с одной и двух сторон. Рубка с одной стороны производится следующим образом. В месте разруба топором 1 или наметкой делают углубление, насыпают туда смазку и нажимом пресса или ударом молота вгоняют топор на такую глубину, чтобы осталась перемычка, равная примерно ширине обуха топора. Затем топор вынимают, заготовку кантуют, на перемычку накладывают квадрат 2, несколько больший, чем лезвие топора, чтобы не образовались заусенцы, и ударом по квадрату окончательно разрубают заготовку. При этом получается некоторый отход металла — обсечка

 

При рубке с двух сторон топор вгоняют в заготовку на половину ее толщины, затем заготовку кантуют и топором с другой стороны окончательно разрубают. При этом на отделяемой части получается значительный заусенец 3.

 

Заусенцы, получающиеся при рубке, необходимо тщательно удалять, так как при дальнейших операциях ковки они становятся причиной брака. Удаляют их зубилом (при ручной ковке) или односторонним топором (при машинной ковке).

 

В процессе рубки топор, углубляясь в металл, затягивает с собой поверхностные слои, вследствие чего угол получается заваленным, не острым. Для получения острых углов предусматривается некоторое утолщение в месте разруба, компенсирующее «утяжку». После отрубки утолщения разгоняются бойками.

Гибка (гнутье) металла Гибкой называется операция, с помощью которой заготовки придают изогнутую форму по заданному контуру (рис. 7.4, е). Этой операцией изготавливаются угольники, скобы, крючки, кронштейны и т.п. При сгибании происходит изменение площади поперечного сечения заготовки в зоне изгиба вследствии сжатия внутренних и растяжения внешних ее слоев, называемое стяжкой. Для компенсации стяжки в месте изгиба заготовки предоставляют увеличенный размер по толщине. При изгибе возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Чтобы избежать этого явления подбирают соответствующий радиус закругления и угол изгиба. Кроме заготовок сплошного профиля сгибанию могут подв