172345 б-КТОПипу11 2018 7


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
кафедра «Физическое материаловедение и биомедицинская инженерия»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении»
Выполнил(а) студент Iкурса
Форма обучениязаочная
Факультет ИнЭТМ
Группа б-КТОПипу11
Номер зачетной книжки 172345
Ф.И.О. Медведев И.А. .Подпись студента _______________
Дата выполнения работы _________
Проверил: доцент, к.т.н ФМБИ
(должность, место работы преподавателя)
Ф.И.О. Протасова Н.В .Отметка о зачете _______________
Подпись преподавателя _________
Саратов 2018
Задание 11. Опишите сущность производства стали в мартеновских печах. Укажите основные достоинства и недостатки этого способа.
Сущность мартеновского процесса состоит в переработке чугуна и металлического лома на паду отражательной печи. В мартеновском процессе в отличие от конвертерного не достаточно тепла химических реакций и физического тепла шихтовых материалов. Для плавление твердых шихтовых материалов, для покрытия значительных тепловых потерь и нагрева стали до необходимых температур в печь подводиться дополнительное тепло, получаемое путем сжигания в рабочем пространстве топлива в струе воздуха, нагретого до высоких температур.
Для обеспечения максимального использования подаваемого в печь топлива (мазут или предварительно подогретые газы) необходимо, чтобы процесс горения топлива заканчивался полностью в рабочем пространстве. В связи с этим в печь воздух подается в количестве, превышающем теоретически необходимое. Это создает в атмосфере печи избыток кислорода. Здесь также присутствует кислород, образующийся в результате разложения при высоких температурах углекислого газа и воды.
Таким образом, газовая атмосфера печи имеет окислительный характер, т.е. в ней содержится избыточное количество кислорода. Благодаря этому металл в мартеновской печи в течение всей плавки подвергается прямому или косвенному воздействию окислительной атмосферы.
Для интенсификации горения топлива в рабочем пространстве часть воздуха идущего на горение, может заменяться кислородом. Газообразный кислород может также подаваться непосредственно в ванну (аналогично продувке металла в конвертере).
В результате этого во время плавки происходит окисление железа и других элементов, содержащихся в шихте. Образующиеся при этом оксиды металлов FeO,Fe2O3,MnO,CaO,P2O5,SiO2и др. Вместе с частицами постепенно разрушаемой футеровки, примесями, вносимыми шихтой, образуют шлак. Шлак легче металла, поэтому он покрывает металл во все периоды плавки.
Шихтовые материалы основного мартеновского процесса состоят, как и при других сталеплавильных процессах, из металлической части (чугун, металлический лом, раскислители, легирующие) и неметаллической части (железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит).
Чугун может применятся в жидком виде или в чушках. Соотношение количества чугуна и стального лома в шихте может быть различным в зависимости от процесса, выплавляемых марок стали и экономических условий.
По характеру шихтовых материалов основной мартеновский процесс делиться на несколько разновидностей, наибольшее распространение из которых получили скрап-рудный и скрап-процессы.
При скрап-рудном процессе основную массу металлической шихты (от 55 до 75 %) составляет жидкий чугун. Этот процесс широко применяется на заводах с полным металлургическим циклом.
При скрап-процессе основную массу металлической массы шихты (от 55 до 75 %) составляет металлический лом. Чугун (25 - 45 %), как правило, применяется в твердом виде. Таким процессом работают заводы, на которых нет доменного производства.
Преимущество мартеновского способа: легко получаются легированные стали (с добавками, придающими сталям те или иные специальные свойства) - перед окончанием плавки добавляют необходимые металлы или сплавы.
Недостатки мартеновского способа: 1) он менее экономичен, чем кислородно-конверторный, 2) сталь получается худшего качества.
2. Опишите последовательность изготовления формы методом ручной формовки.
Ручная формовка является старейшим способом производства отливок. Она широко применяется в условиях мелкосерийного или индивидуального производства, при создании уникальных отливок. Использование для форм современных материалов позволяет получать высококачественные отливки практически любой степени сложности. Необходимо учитывать, что создание модели и подготовка к ручной формовке – дорогостоящая операция. В стоимости отливки при ручной формовке заметную часть составляет стоимость модели. Для сокращения расходов, улучшения качества подготовки модели в настоящее время широко применяют специализированные системы автоматизированного проектирования.
Совокупность технологических операций по изготовлению литейных форм и стержней, способных выдержать воздействие расплавленного металла и сообщить ему свои очертания, называется формовкой. Основными операциями ручной формовки являются наполнение опоки формовочной смесью, уплотнение ее, извлечение модели и сборка формы. Формовка в опоках отличается большим разнообразием приемов, позволяющих обеспечить минимальные затраты труда и расходы при заданной серийности отливок. Формовку рабочей полости литейной формы выполняют с помощью модельного комплекта.
Неразъемные модели просты и дешевы в изготовлении и поэтому достаточно широко используются на практике. При использовании неразъемных моделей обеспечивается более высокая производительность, улучшаются условия труда, повышается размерная точность форм и т.п. Процесс изготовления литейной формы при этом объединяет определенную совокупность операций, которая рассмотрена ниже.
Для формовки нижней полуформы модель отливки и опоку устанавливают на подмодельную (подопочную) плиту так, чтобы расстояние между стенкой опоки и моделью было не менее 25-30 мм.
Модель припыливают ликоподием или серебристым графитом, чтобы предотвратить прилипание к ней формовочной смеси.
Модель покрывают слоем просеиваемой через сито облицовочной смеси толщиной 15-20 мм для мелких отливок и 30-40 мм для крупных отливок.
Оставшийся объем опоки заполняют наполнительной смесью в несколько приемов слоями толщиной 50-70 мм
Уплотнение засыпанной формовочной смеси ручной набойкой, а верхний слой башмаком трамбовки. Излишек смеси очищают линейкой вровень с кромками опок, образуя поверхность, называемую контрландом, и накалывают на ней вентиляционные каналы, не доходящие до поверхности модели на 10-15 мм.
Готовую нижнюю полуформу вместе с заформованной в ней моделью поворачивают на 180 градусов.
На нижнюю полуформу по центрирующим штырям устанавливают верхнюю опоку.
Плоскость разъема присыпают мелким разъединительным песком с целью предотвращения слипания формовочной смеси нижней и верхней полуформ.
В верхней опоке устанавливают модели элементов литниковой системы (коллектора, стояка и выпора).
В верхнюю опоку засыпают слой просеянной облицовочной смеси с таким расчетом, чтобы он закрыл поверхность модели
Весь объем верхней опоки заполняют наполнительной формовочной смесью.
Уплотнение засыпанной формовочной смеси ручной набойкой, а верхний слой - башмаком трамбовки.
Излишек смеси очищают линейкой вровень с кромками опок и накалывают на ней вентиляционные каналы, не доходящие до поверхности модели на 10-15 мм.
Прорезают литниковую чашу и извлекают модель стояка и выпора.
Готовую верхнюю полуформу снимают, поворачивают плоскостью разъема вверх и осматривают.
Специальным подъемником извлекают модель из нижней полуформы, предварительно слегка расталкивая ее для облегчения процесса извлечения.
Специальным инструментом прорезают каналы питателей литниковой системы, соединяющей стояк и полость литейной формы.
Производят контрольный осмотр поверхности формы и плоскости разъема, исправление поврежденных мест специальным инструментом (гладилками, ланцетами и т.п.) и очистку полости формы от остатков смеси
Производят сборку полуформ по центрирующим штырям и устанавливают груз
3. Изложите сущность способа литья в оболочковых формах и приведите поясняющие эскизы. Укажите достоинства, недостатки и области применения этого способа литья.
Способ литья в оболочковые формы основан на получении разовых полуформ и стержней в виде оболочек толщиной 6-10 мм. Их изготавливают путем отверждения на металлической оснастке слоя смеси, в которой связующее вещество при нагреве вначале расплавляется, а затем затвердевает (необратимо), придавая оболочке высокую прочность.
Технология литья в оболочковые формы включает ряд операций, выполнение которых при литье данным способом имеет ярко выраженные особенности. К ним относятся: приготовление специальной песчано-смоляной смеси; формирование на модельной оснастке тонкостенных оболочковых форм и стержней; сборка форм и их подготовка к заливке. Для приготовления оболочковых форм выпускают специальное связующее, представляющее собой смеси фенолформальдегидной смолы с катализатором отверждения смолы, вводимым в количестве 7-8%.
В оболочковые формы получают отливки практически из любых промышленных сплавов массой до 200-300 кг. Преимущества литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые разовые формы заключаются в следующем:
уменьшение параметров шероховатости поверхности и существенное улучшение внешнего товарного вида отливок;
возможность получения отливок с тонким и сложным рельефом, а также толстостенных отливок с литыми каналами малых сечений;
уменьшение трудоемкости ряда операций технологического процесса (приготовление смеси, изготовление формы, очистка отливок и пр.);
сокращение в 8-10 раз и более объема переработки и транспортирования формовочных материалов;
уменьшение металлоемкости формовочного оборудования.
Кроме того, для литья в оболочковые формы характерна меньшая жесткость оболочки, что следует рассматривать как достоинство метода в сравнении с методами литья в кокиль.
Основные недостатки метода литья в оболочковые формы:
- относительно высокая стоимость смоляного связующего;
- сложность модельной и стержневой оснастки;
- повышенное выделение вредных химических веществ в ходе термического разложения смоляного связующего;
- недостаточная прочность оболочек при получении тяжелых отливок;
- склонность к появлению некоторых специфических видов дефектов, сопровождающих низкую газопроницаемость литейной формы.Задание 21. Перечислите способы холодной объемной штамповки. Опишите сущность холодного выдавливания.
Объемная холодная штамповка –это процесс, при котором происходит уменьшение пластичности металла и одновременное увеличение его прочности. Благодаря упрочению, которое происходит на определенных этапах обработки, деформирование заготовки во время последующих операций оказывается затруднено. Вредное влияние упрочнения может быть устранено, для этого применяется межоперационная термообработка или рекристаллизационный отжиг.
Объемная холодная штамповка делает возможным получение деталей высокой точности. Поверхность таких деталей отличается хорошим качеством, при этом необходимости в обработке резанием в процессе изготовления детали почти не возникает. Холодная штамповка исключает нагрев изделия в процессе его производства, благодаря отсутствию нагрева формируются благоприятные предпосылки для автоматизации технологического процесса. Последнее же, в свою очередь, влияет на улучшение условий труда, что приводит естественным образом к повышению производительности.
Для массового производства небольших поковок обычно без последующей механической обработки применяют объемную штамповку металла в холодном состоянии на кузнечных автоматах – холодновысадочных, обрезных, гибочных и др.
К этому виду штамповки относят объемную штамповку без нагрева: осадку, выдавливание, высадку, калибровку, чеканку.
Холодной объемной штамповкой изготовляют небольшие детали из стали, цветных металлов и их сплавов. При этом по сравнению с обработкой резанием сокращаются технологические отходы металла и время обработки в несколько раз.
Холодное выдавливание – операция по формообразованию сплошных или полых изделий, благодаря пластическому течению металла из замкнутого объема через отверстия соответствующей формы. Особенностью процесса является образование в очаге деформации схемы трехосного неравномерного сжатия, повышающего технологическую пластичность материала.
Холодное выдавливание является одной из наиболее распространенных операций объемной холодной штамповки. Сущность его заключается в том, что массивная заготовка под давлением пуансона перемещается в кольцевой зазор между матрицей и пуансоном и образует полую деталь с дном или трубку с фланцем.
В зависимости от направления течения металла различают:
- прямое выдавливание – применяется для получения сплошных удлиненных поковок;
- обратное выдавливание – применяется для получения пустотелых поковок;
- боковое выдавливание – применяется для получения поковок с отростками;
- комбинированное выдавливание.
Существуют четыре способа выдавливания: прямой, обратный, комбинированный и боковой.
2. Опишите технологический процесс изготовления поковки способом горячей объемной штамповки на кривошипном горячештамповочном молоте. При выполнении работы следует: 1) описать сущность процесса штамповки и указать область ее применения; 2) изобразить схему молота и описать его работу; 3) описать механизацию процесса штамповки.
Горячая объёмная штамповка – это вид обработки материалов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента – штампа. Течение металла ограничивается поверхностями плоскостей, изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую плоскость (ручей) по конфигурации поковки.
В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем большинстве случаев применяют прокат круглого квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные заготовки, хотя иногда штампуют и от прутка с последующем отделением поковки непосредственно на штамповочной машине. Заготовки отрезают от прутка различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, газовой резкой и т д.
Основным типом молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. Их конструкция несколько отличается от ковочных молотов. Стойка станины устанавливается непосредственно на шаботе. Молоты имеют усиленные регулируемые направляющие для движения бабы. Масса шабота превышает массу падающих частей в 30…30 раз. Все это обеспечивает необходимую точность соударения штампов. Масса падающих частей составляет 630…25000 кг. Используются молоты бесшаботной конструкции. Шабот заменен подвижной нижней бабой, связанной с верхней бабой механической или гидравлической связью. Энергия удара поглощается механизмами молота. При соударении верхней и нижней баб развивается значительная энергия, что позволяет штамповать поковки в одноручьевых штампах.
Особенностями ГОШ на молотах являются ударный характер деформирующего воздействия и возможность регулирования хода подвижных частей и величины удара при одновременном кантовании заготовки, что позволяет более эффективно производить перераспределение металла. На молотах возможно выполнение всех заготовительных переходов, в том числе протяжки и подката. Верхняя часть штампа заполняется лучше. Части штампа при штамповке на молоте должны смыкаться.
На молотах поковки изготавливаются с самыми низкими классами точности: Т4, Т5. Это обусловлено возможностью смещения частей штампа, отсутствием направляющих в конструкции штампа, ударным характером деформирования.
Допускаемые отклонения от номинальных размеров поковки соответствуют припускам, поэтому также являются увеличенными.
Кузнечные напуски имеют максимальные значения. Ввиду ударного характера работы молота в конструкции штампа нельзя использовать выталкиватели, поэтому для извлечения поковки из ручья штампа на вертикальных поверхностях поковок оформляются значительные штамповочные уклоны: наружные – до 7 0, внутренние – до 10 0. Радиусы закругления назначаются для облегчения течения металла, повышения стойкости штампа, обеспечения расположения волокон.Задание 3Опишите сущность процесса полуавтоматической сварки под слоем флюса. Укажите методы контроля качества сварного шва.
Полуавтоматическая сварка под слоем флюса широко распространена за счёт преимуществ:
При изготовлении металлических конструкции с большой протяженностью сварных швов прямолинейных или круговых с большой точностью подгонки деталей.
При сварке конструкции из металла большой толщины.
При производстве ответственных конструкции, предназначенных для работы в условиях глубокого холода, высоких давлений, действий агрессивных жидкостей и газов.
Этот вид сварки целесообразно использовать при массовом и крупносерийном производстве однотипных изделий.
Полуавтоматической сваркой соединяют металл толщиной от 2,5 мм проволокой диаметром от 0,8 до 2,5 мм при сварочном токе от 100 до 500А и напряжении на дуге от 22 до 38В.
Полуавтоматическая сварка под флюсом имеет и ряд существенных недостатков, а именно:
Нельзя вести сварку в горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях в пространстве.
Сварка неэффективна при коротких швах.
Практически нельзя сваривать разнотолщинные и тонкие (менее 1,5 мм) заготовки.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮС
Сварочной установкой называется комплекс, в состав которого входит следующее оборудование: а) сварочный аппарат, источник сварочного тока, аппаратура регулирования и контроля сварочного процесса; б) место для размещения и перемещения сварщиков, а также аппаратура контроля и регулирования; в) флюсовая и газовая аппаратура, токоподводы, устройства и механизмы для зачистки места под сварку, устройства и механизмы для очистки шва и прилегающей зоны изделия от шлаковой корки и брызг металла, устройство для очистки зоны обслуживания от пыли и вредных газов; г) вентиляция и ширмы, отделяющие рабочее место сварщика.
Электродная проволока автоматически подается в зону сварки. Дуга горит между концом электрода и изделием под слоем сварочного флюса, подаваемого на изделие из бункера. Под действием тепла, выделяемого сварочной дугой, плавятся электродная проволока и основной металл, а также часть флюса, находящегося в зоне дуги. В области горения дуги образуется полость, ограниченная в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Эта полость заполнена парами металла, флюса и газами, их давление поддерживает флюсовый свод, образующийся над сварочной ванной. Дуга горит в непосредственной близости от переднего края ванны, несколько отклоняясь от вертикального положения в сторону, обратную направлению сварки. Под влиянием давления дуги жидкий металл также оттесняется в сторону, противоположную направлению сварки, образуя сварочную ванну. Под электродом создается кратер с тонким слоем расплавленного металла, а основная масса расплавленного металла занимает пространство от кратера до поверхности шва. Расплавленный флюс вследствие значительно меньшей плотности всплывает на поверхность расплавленного металла шва и покрывает его плотным слоем.
Флюс защищает дугу и сварочную ванну от вредного воздействия окружающей среды, оказывает металлургическое воздействие на металл сварочной ванны и, кроме того, препятствует разбрызгиванию жидкого металла. Расплавленный флюс, обладая низкой теплопроводностью, замедляет процесс охлаждения шва, что облегчает шлаковым, включениям и растворенным в металле газам подняться на поверхность ванны, способствуя очищению металла шва от загрязнений. Нерасплавленный в процессе сварки избыточный флюс пневматическим устройством отсасывают со шва и используют в дальнейшем при последующей сварке. Расплавленная и затвердевшая часть флюса образует на шве толстую шлаковую корку. После прекращения сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Сварку обычно проводят на подкладке или флюсовой подушке.
Список литературы1. Богодухов, С. И. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении учебное пособие. / С. И. Богодухов / под ред. С. И. Богодухова. - Старый Оскол: ТНТ, 2012. - 560с.
2. Лахтин, Ю.М. Материаловедение: Учебник для втузов / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Альянс, 2014. - 528 c.
3. Материаловедение в машиностроении и промышленных технологиях : учеб.-справ. руководство / В. А. Струк [и др.]. – Долгопрудный : Интеллект, 2010. – 536 с.
4. Перинский В.В.. Лясников В.Н., Фетисов Г.П. Материаловедение специальных материалов машиностроения: учебное пособие / В.В. Перинский, В.Н. Лясников, Г.П. Фетисов. Саратов: СГТУ, 2011. 504 с.
5. Фетисов Г. П., Гарифуллин Ф. А. Материаловедение и технология металлов; Оникс - Москва, 2009. - 624 c.

Приложенные файлы

  • docx 23958410
    Размер файла: 41 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий