Технологічний контроль машин (Лекції)
Виробом називається будь-який предмет або набір предметів виробництва, що підлягають виготовленню на підприємстві.
Деталь - виріб, виготовлений з однорідного за найменуванням і марці матеріалу без застосування складальних операцій.
Будь-яке виробництво класифікується 3 категоріями: тип виробництва, вид виробництва, частину виробництва.
Типи виробництва - це класифікаційна категорія виробництва, яка виділяється за ознаками широти номенклатури, регулярності, стабільності й обсягу випуску вироби.
Розрізняють 3 виробництва: масовий, серійний та одиничний.
Масовим називають виробництво, характерне великим обсягом випуску виробів, безперервно виготовляються або ремонтуються тривалий час, протягом якого на більшості робочих місць виконується одна робоча операція. При масовому виробництві для кожної операції вибирається найбільш продуктивне дороге обладнання. Робоче місце оснащують високопродуктивними пристроями і пристосуваннями. У результаті чого при великому обсязі випуску виробів досягається найбільш низька собівартість продукції.
Серійним називають виробництво, характерне виготовленням повторюваних партій виробів. Розміри партій (кількість заготовок, одночасно подаються на робоче місце) можуть бути великими або малими. Вони визначають серійність виробництва. Розрізняють виробництва: великосерійне, среднесерійное і дрібносерійне. Чим більше партія, тим рідше змінюваність на робочих місцях, тим ближче виробництво наближається до масового типу виробництв. І, відповідно, собівартість продукції зменшується. У приладобудуванні крупносерійним вважається виробництво, при обсязі випуску не менше 5000 штук на рік, среднесерійное виробництво - 1000-5000, дрібносерійне - до 1000 штук на рік.
Одиничним називають виробництво, характерне малим обсягом випуску однакових виробів, повторне виготовлення яких, як правило, не передбачається. Висока собівартість продукції.
Вид виробництва - це класифікаційна категорія виробництва, яка виділяється за ознакою застосовуваного методу виготовлення виробу і наявності технологічної підготовки виробництва. Приклад: ливарна, зварювальний, механо-оброб. і т.д.
Частини виробництва - це поняття, яке включає в себе основні та допоміжні виробництва.
Основне виробництво - це виробництво товарної продукції, яка изгот. вид. для поставки, тобто виготовлення заготовок, готових деталей і їх складання.
Допоміжне виробництво - це виробництво засобів, необхідних для забезпечення функціонування основного виробництва, тобто допоміжні операції.
Технологічний процес - це частина виробничого процесу, яка містить цілеспрямовані дії по зміні і визначенню стану предмета праці. Під зміною стану розуміється: зміна форми, розмірів, фізичних властивостей предмета і тому подібне. До предметів праці належать заготовки та вироби.
Види технологічних процесів:
Одиничний технологічний процес розробляється для виготовлення групи виробів із загальними конструктивними і технологічними ознаками.
Груповий технологічний процес розробляється для виготовлення групи виробів з різними конструктивними ознаками, але спільними технологічними ознаками.
Структура технологічного процесу:
Технологічна операція - закінчена частина технологічного процесу, виконувана на одному робочому місці.
Встановлення - частина технологічної операції, виконувана при незмінному закріпленні оброблюваної заготовки або збирається складальної одиниці.
Технологічний перехід - закінчена частина технологічної операції, виконувана одними і тими ж засобами технол. осн-я при постійних технологічний режимах і установці.
Допоміжний перехід - закінчена частина технологічної операції, що складається з дій людини і / або обладнання, які не супроводжуються зміною властивостей предмета праці, але необхідні для виконання технологічного переходу. Входить: заміна інструменту ...
Робочий хід - закінчена частина технологічного переходу, яка складається з однократного переміщення інструмента відносно заготовки і супроводжується зміною форм, розмірів, якості поверхонь і форм поверхні заготовки.
Позиція - фіксоване положення, займане незмінно закріпленою оброблюваної заготівлею чи збирається складальної одиницею спільно з пристосуванням щодо інструмента чи нерухомої частини устаткування.
Прийом - закінчена сукупність дій людини при виконанні певної частини операції, що застосовуються при виконанні переходу чи його частини й об'єднаних одним цільовим призначенням. Приклад: переключити верстат. Прийом є частиною допоміжного переходу.
Продуктивність і собівартість обробки заготовки в значній мірі залежить від пропонованих вимог: поточності і шорсткості поверхні.
Як показує графік 1, зменшення шорсткості оброблюваних поверхонь підвищує трудомісткість і собівартість за законом гіперболи. Це пояснюється наступним: зростає основний час у зв'язку з появою додаткових проходів і зниженням режимів різання. Збільшується допоміжний час, пов'язане з контрольними операціями, установка і вивірка положення заготовки на верстаті, встановлення ріжучого інструменту застосовується більш точний і складний, а отже і більш дорогі верстати. Зростають витрати на різальний інструмент і в ряді випадків застосовують більш дорогі методи обробки.
Одним з основних і найбільш об'єктивних критеріїв методів обробки, найбільш підходящих для даних конкретних умов варіантів обробки є його економічність. Навіть при обробці заготовок певним методом необхідно встановити економічність застосування того чи іншого типу розм. верстата.
Економічність механічної обробки залежить не тільки від необхідної точності, застосовуваних методів обробки і верстатів, вона змінюється так само залежно від режимів різання, що виконуються на одному верстаті (Графік 2).
Криві на малюнку показують, що при збільшенні швидкості різання собівартість і трудомісткість на початку зменшується до якогось значення швидкості, а потім відбувається їх збільшення в зв'язку зі збільшенням швидкості зносу інструменту та, відповідно, збільшенням витрат на його заміну.
Необхідно зауважити, що оптимальні швидкості різання відповідні мінімальної собівартості (СМ) і мінімальної трудомісткості (ТН) не збігаються. Вибір швидкості різання для кожного конкретного випадку (по найбільшій продуктивності і за найменшими витратами) здійснюється в залежності від обстановки, що склалася (ступеня терміновості будівлі, ступеня завантаження даного верстата, можливості інструментального цеху з заповненню підвищеної витрати інструмента).
У будь-якому випадку швидкість різання не повинна виходити за межі оптимальних швидкостей продуктивності і собівартості.
L = l1 + l2 + l3 + ... + ln
Крім похибок самих деталей при складанні машин можливі похибки, причинами виникнення яких є:
1) помилки, які допускаються робітниками при орієнтації і фіксації досягнутого положення монтуються деталей.
2) похибки установки вимірювальних засобів, що застосовуються збирачами в процесі складання; похибки регулювання контролю точності положення деталі в машині, досягнутого при складанні; власні похибки вимірювальних приладів.
3) відносні зрушення деталей у проміжку часу між досягненням ними необхідного положення і фіксацією досягнутого становища.
4) Попадання бруду і стружки в стики деталей.
Збираючи машину або вузол вручну, про правильність орієнтації і з'єднання деталей складальник найчастіше може судити за своїми спостереженнями та відчуттями. Але навіть складальник дуже високої кваліфікації не в змозі встежити за всіма дефектами складання, тому що гострота сприйняття їх людиною без спеціальних коштів досить обмежена. Менш вивченим, але, безсумнівно, мають значення, є погрішності збірки, що викликаються відносним зсувом деталі в проміжку часу між досягненням ними необхідного положення і фіксацією. Причинами виникнення похибок такого роду є удари, поштовхи і струси, яким може піддаватися об'єкт збірки під час транспортування на робочі місця, де здійснюється фіксація положення деталі, досягнутого на попередніх операціях.
Сили різання, що виникають при свердлінні отворів, наприклад, удари і поштовхи при установці об'єкта зборки, пристосування для свердління й інших операцій.
Випробування на холостому ходу. При цьому випробуванні перевіряють всі включення і перемикання органів управління і механізмів машини. Визначають правильність їх взаємодії і надійність блокування. Перевіряють безвідмовність дії і точність роботи автоматичних пристроїв. Разом з тим перевіряють дотримання норм правильності роботи підшипників, зубчастих коліс і так далі.
Випробування машини під навантаженням. Повинні виявити якість її роботи у виробничих умовах. Тому, для роботи машини створюються умови, близькі до умов експлуатації.
Випробування на продуктивність. Піддають зазвичай не всі машини, а лише машини спеціального призначення і дослідні зразки. У процесі випробування виявляють: чи достатньо повно відповідає виготовлена машина по продуктивності вимогам замовлення, чи забезпечений випуск необхідної кількості виробів на одиницю часу, чи має машина необхідною швидкістю.
Випробування на жорсткість. Проходять, головним чином, верстати. Зараз випробування машини на жорсткість стандартизовані.
Випробування на потужність. Цим випробуванням піддають всі машини, що випускаються одиничним порядком і всі або вибірково машини, що випускаються серійно. Не відчувають на потужність машини найпростішої конструкції, а так само машини, які свідомо володіють великим запасом потужності. Випробування машини на потужність мають на меті визначити її ККД при максимальному значенні навантаження. Навантаження машині створюють за допомогою спеціальних гальмівних пристроїв, що відтворюють максимальні сили і моменти, що відповідають тим, що виникають при експлуатації машин.
Випробування на точність. Відчувають машини, що проводять, сортують та контролюючі продукцію (верстати, преси, що сортують та контролюючі машини). Контроль машин на точність повинен дати заключну оцінку якості машини. Її здатність виробляти продукцію необхідної якості. Тому, оцінку точності машини при проведенні випробувань дають за результатами її дії, а це по точності оброблюваних деталей, за точністю виконання сортування, щодо контролю.
Пресування полягає в продавлюванні заготовки, що знаходиться в замкнутій формі через отвір матриці. Форма і розміри поперечного перерізу видавленою частини заготівлі відповідає формі і розмірам отвори матриці, а її довжина пропорційна відношенню площ поперечного перерізу вихідної заготовки і видавленою частини до переміщення давить інструменту.
1. Основні поняття виробництва та технологічних процесів
Виробничий процес - сукупність всіх дій людей і знарядь виробництва, необхідних на даному підприємстві для виготовлення чи ремонту виробів, що випускаються.Виробом називається будь-який предмет або набір предметів виробництва, що підлягають виготовленню на підприємстві.
Деталь - виріб, виготовлений з однорідного за найменуванням і марці матеріалу без застосування складальних операцій.
Будь-яке виробництво класифікується 3 категоріями: тип виробництва, вид виробництва, частину виробництва.
Типи виробництва - це класифікаційна категорія виробництва, яка виділяється за ознаками широти номенклатури, регулярності, стабільності й обсягу випуску вироби.
Розрізняють 3 виробництва: масовий, серійний та одиничний.
Масовим називають виробництво, характерне великим обсягом випуску виробів, безперервно виготовляються або ремонтуються тривалий час, протягом якого на більшості робочих місць виконується одна робоча операція. При масовому виробництві для кожної операції вибирається найбільш продуктивне дороге обладнання. Робоче місце оснащують високопродуктивними пристроями і пристосуваннями. У результаті чого при великому обсязі випуску виробів досягається найбільш низька собівартість продукції.
Серійним називають виробництво, характерне виготовленням повторюваних партій виробів. Розміри партій (кількість заготовок, одночасно подаються на робоче місце) можуть бути великими або малими. Вони визначають серійність виробництва. Розрізняють виробництва: великосерійне, среднесерійное і дрібносерійне. Чим більше партія, тим рідше змінюваність на робочих місцях, тим ближче виробництво наближається до масового типу виробництв. І, відповідно, собівартість продукції зменшується. У приладобудуванні крупносерійним вважається виробництво, при обсязі випуску не менше 5000 штук на рік, среднесерійное виробництво - 1000-5000, дрібносерійне - до 1000 штук на рік.
Одиничним називають виробництво, характерне малим обсягом випуску однакових виробів, повторне виготовлення яких, як правило, не передбачається. Висока собівартість продукції.
Вид виробництва - це класифікаційна категорія виробництва, яка виділяється за ознакою застосовуваного методу виготовлення виробу і наявності технологічної підготовки виробництва. Приклад: ливарна, зварювальний, механо-оброб. і т.д.
Частини виробництва - це поняття, яке включає в себе основні та допоміжні виробництва.
Основне виробництво - це виробництво товарної продукції, яка изгот. вид. для поставки, тобто виготовлення заготовок, готових деталей і їх складання.
Допоміжне виробництво - це виробництво засобів, необхідних для забезпечення функціонування основного виробництва, тобто допоміжні операції.
Технологічний процес - це частина виробничого процесу, яка містить цілеспрямовані дії по зміні і визначенню стану предмета праці. Під зміною стану розуміється: зміна форми, розмірів, фізичних властивостей предмета і тому подібне. До предметів праці належать заготовки та вироби.
Види технологічних процесів:
Одиничний технологічний процес розробляється для виготовлення групи виробів із загальними конструктивними і технологічними ознаками.
Груповий технологічний процес розробляється для виготовлення групи виробів з різними конструктивними ознаками, але спільними технологічними ознаками.
Структура технологічного процесу:
Технологічна операція - закінчена частина технологічного процесу, виконувана на одному робочому місці.
Встановлення - частина технологічної операції, виконувана при незмінному закріпленні оброблюваної заготовки або збирається складальної одиниці.
Технологічний перехід - закінчена частина технологічної операції, виконувана одними і тими ж засобами технол. осн-я при постійних технологічний режимах і установці.
Допоміжний перехід - закінчена частина технологічної операції, що складається з дій людини і / або обладнання, які не супроводжуються зміною властивостей предмета праці, але необхідні для виконання технологічного переходу. Входить: заміна інструменту ...
Робочий хід - закінчена частина технологічного переходу, яка складається з однократного переміщення інструмента відносно заготовки і супроводжується зміною форм, розмірів, якості поверхонь і форм поверхні заготовки.
Позиція - фіксоване положення, займане незмінно закріпленою оброблюваної заготівлею чи збирається складальної одиницею спільно з пристосуванням щодо інструмента чи нерухомої частини устаткування.
Прийом - закінчена сукупність дій людини при виконанні певної частини операції, що застосовуються при виконанні переходу чи його частини й об'єднаних одним цільовим призначенням. Приклад: переключити верстат. Прийом є частиною допоміжного переходу.
2. Економічність технічної обробки
шорсткість |
Графік 1. |
Продуктивність і собівартість обробки заготовки в значній мірі залежить від пропонованих вимог: поточності і шорсткості поверхні.
Як показує графік 1, зменшення шорсткості оброблюваних поверхонь підвищує трудомісткість і собівартість за законом гіперболи. Це пояснюється наступним: зростає основний час у зв'язку з появою додаткових проходів і зниженням режимів різання. Збільшується допоміжний час, пов'язане з контрольними операціями, установка і вивірка положення заготовки на верстаті, встановлення ріжучого інструменту застосовується більш точний і складний, а отже і більш дорогі верстати. Зростають витрати на різальний інструмент і в ряді випадків застосовують більш дорогі методи обробки.
Одним з основних і найбільш об'єктивних критеріїв методів обробки, найбільш підходящих для даних конкретних умов варіантів обробки є його економічність. Навіть при обробці заготовок певним методом необхідно встановити економічність застосування того чи іншого типу розм. верстата.
Економічність механічної обробки залежить не тільки від необхідної точності, застосовуваних методів обробки і верстатів, вона змінюється так само залежно від режимів різання, що виконуються на одному верстаті (Графік 2).
V T ° |
Собівартість праці |
Швидкість різання |
V C ° |
V M |
T M |
Графік 2. |
Трудомісткість |
собівартість |
L |
l 1 |
l 2 |
l 3 |
l n |
Δ 1 |
Δ 2 |
Δ 3 |
Δ n |
Криві на малюнку показують, що при збільшенні швидкості різання собівартість і трудомісткість на початку зменшується до якогось значення швидкості, а потім відбувається їх збільшення в зв'язку зі збільшенням швидкості зносу інструменту та, відповідно, збільшенням витрат на його заміну.
Необхідно зауважити, що оптимальні швидкості різання відповідні мінімальної собівартості (СМ) і мінімальної трудомісткості (ТН) не збігаються. Вибір швидкості різання для кожного конкретного випадку (по найбільшій продуктивності і за найменшими витратами) здійснюється в залежності від обстановки, що склалася (ступеня терміновості будівлі, ступеня завантаження даного верстата, можливості інструментального цеху з заповненню підвищеної витрати інструмента).
У будь-якому випадку швидкість різання не повинна виходити за межі оптимальних швидкостей продуктивності і собівартості.
3. Методи і засоби контролю якості машин. Похибки складальних процесів
Похибка на замикаючих ланках розмірних ланцюгів машини виникають від різних причин. Велику роль відіграють похибки деталей, які надходять на складання. Похибки форм і розмірів деталей, неминуче допускаються у процесі їх виготовлення, справляють істотний вплив на визначення діючих розмірів (у приладі) в результаті її складання. Необхідно мати на увазі, що діюче значення сост. ланок розмірних ланцюгів обр-ся лише у процесі складання машини. Вони виявляються у момент контакту з сопрягаемой деталлю тим чи іншим шляхом.L = l1 + l2 + l3 + ... + ln
Крім похибок самих деталей при складанні машин можливі похибки, причинами виникнення яких є:
1) помилки, які допускаються робітниками при орієнтації і фіксації досягнутого положення монтуються деталей.
2) похибки установки вимірювальних засобів, що застосовуються збирачами в процесі складання; похибки регулювання контролю точності положення деталі в машині, досягнутого при складанні; власні похибки вимірювальних приладів.
3) відносні зрушення деталей у проміжку часу між досягненням ними необхідного положення і фіксацією досягнутого становища.
4) Попадання бруду і стружки в стики деталей.
Збираючи машину або вузол вручну, про правильність орієнтації і з'єднання деталей складальник найчастіше може судити за своїми спостереженнями та відчуттями. Але навіть складальник дуже високої кваліфікації не в змозі встежити за всіма дефектами складання, тому що гострота сприйняття їх людиною без спеціальних коштів досить обмежена. Менш вивченим, але, безсумнівно, мають значення, є погрішності збірки, що викликаються відносним зсувом деталі в проміжку часу між досягненням ними необхідного положення і фіксацією. Причинами виникнення похибок такого роду є удари, поштовхи і струси, яким може піддаватися об'єкт збірки під час транспортування на робочі місця, де здійснюється фіксація положення деталі, досягнутого на попередніх операціях.
Сили різання, що виникають при свердлінні отворів, наприклад, удари і поштовхи при установці об'єкта зборки, пристосування для свердління й інших операцій.
4. Випробування машин
Метою випробування машин є перевірка правильності роботи та взаємодії всіх механізмів машини, перевірка її потужності, продуктивності і точності. Таким чином, випробування машини є перевіркою загальної якості Машин, отриманого в результаті всього виробничого процесу її виготовлення. Залежно від виду, призначення і масштабу випуску машини, машини проходять випробування на холостому ходу (перевірка роботи механізмів і паспортних даних), в роботі під навантаженням, а так само випробування на продуктивність, жорсткість, потужність і точність.Випробування на холостому ходу. При цьому випробуванні перевіряють всі включення і перемикання органів управління і механізмів машини. Визначають правильність їх взаємодії і надійність блокування. Перевіряють безвідмовність дії і точність роботи автоматичних пристроїв. Разом з тим перевіряють дотримання норм правильності роботи підшипників, зубчастих коліс і так далі.
Випробування машини під навантаженням. Повинні виявити якість її роботи у виробничих умовах. Тому, для роботи машини створюються умови, близькі до умов експлуатації.
Випробування на продуктивність. Піддають зазвичай не всі машини, а лише машини спеціального призначення і дослідні зразки. У процесі випробування виявляють: чи достатньо повно відповідає виготовлена машина по продуктивності вимогам замовлення, чи забезпечений випуск необхідної кількості виробів на одиницю часу, чи має машина необхідною швидкістю.
Випробування на жорсткість. Проходять, головним чином, верстати. Зараз випробування машини на жорсткість стандартизовані.
Випробування на потужність. Цим випробуванням піддають всі машини, що випускаються одиничним порядком і всі або вибірково машини, що випускаються серійно. Не відчувають на потужність машини найпростішої конструкції, а так само машини, які свідомо володіють великим запасом потужності. Випробування машини на потужність мають на меті визначити її ККД при максимальному значенні навантаження. Навантаження машині створюють за допомогою спеціальних гальмівних пристроїв, що відтворюють максимальні сили і моменти, що відповідають тим, що виникають при експлуатації машин.
Випробування на точність. Відчувають машини, що проводять, сортують та контролюючі продукцію (верстати, преси, що сортують та контролюючі машини). Контроль машин на точність повинен дати заключну оцінку якості машини. Її здатність виробляти продукцію необхідної якості. Тому, оцінку точності машини при проведенні випробувань дають за результатами її дії, а це по точності оброблюваних деталей, за точністю виконання сортування, щодо контролю.
5. Обробка заготовок тиском
Обробка металу тиском заснована на здатності металів і ряду неметалічних матеріалів у певних умовах отримувати пластичні залишкові деформації, в результаті впливу на деформується тіло (заготовку) зовнішніх сил. Одним з істотних переваг обробки металів тиском є можливість значного зменшення відходів металу в порівнянні з обробкою різанням. Іншою перевагою є можливість підвищення продуктивності праці, так як в результаті одноразового прикладання зусилля можна значно змінити форму і розміри заготовок. Крім того, пластична деформація супроводжується зміною фізико-механічних властивостей металу у заготівлі, які можна використовувати для отримання деталі з необхідними службовими або експлуатаційними властивостями (міцністю, жорсткістю, опору зносу тощо) при найменшій їх масі. Всі перераховані достоїнства призводять до того, що питома вага обробки тиском неухильно зростає.6. Отримання заготовок куванням
Кування - вид гарячої обробки металів тиском, при якому метал деформується під дією ударів універсального інструмента (молота). Метал вільно тече у бік, не обмежуючись робочими поверхнями інструменту. Куванням отримують заготовки для подальшої механічної обробки. Ці заготівлі називають кованими поковками або просто поковками. Ковку підрозділяють на ручну і машинну. Останню поділяють на молотах або гідравлічних пресах. Кування є єдино можливим способом виготовлення важких заготовок в одиничному виробництві. Як правило, на кожному машинобудівному підприємстві є хоча б один молот або гідравлічний прес.7. Отримання заготовок пресуванням
F |
Пресування полягає в продавлюванні заготовки, що знаходиться в замкнутій формі через отвір матриці. Форма і розміри поперечного перерізу видавленою частини заготівлі відповідає формі і розмірам отвори матриці, а її довжина пропорційна відношенню площ поперечного перерізу вихідної заготовки і видавленою частини до переміщення давить інструменту.
F |
Пресуванням отримують прутки діаметром від 3 до 250 мм, труби діаметром від 20 до 400 мм і так далі. Пресуванням можна також отримати профілі інших форм з конструкційних, нержавіючих і спеціальних сталей і сплавів. Точність пресованих профілів вище, ніж прокатних. До недоліків пресування треба віднести великі відходи металу, так як немає можливості видавити весь метал з контейнера (маса прес-залишку може складати до 40% від маси вихідної заготівлі).
8. Отримання заготовок волочінням
Волочінням називається процес протягування заготовки через звужується порожнину матриці. Площа поперечного перерізу заготовки зменшується і отримують форму поперечного перерізу матриці.Волочіння, як правило, здійснюють у холодному стані. Вихідними заготовками служать, як правило, прутки і труби зі сталі, кольорових металів і сплавів. Внаслідок того, що до заготівлі під час волочіння докладено тягнуче зусилля, то після виходу металу з отвору він відчуває розтяг. Волочінням виготовляють дріт діаметром від 0,002 до 10 мм, фасонні профілі. Волочіння забезпечує точність розмірів, високу якість поверхні і отримання дуже тонких профілів.
9. Отримання заготовок штампуванням
Штампуванням називають процес зміни форми і розмірів заготовки за допомогою спеціального інструменту - штампу. Для кожної деталі виготовляють свій штамп. Розрізняють холодне штампування і гарячу об'ємну штампування. Холодна об'ємна штампування полягає у витискуванні матеріалу, що знаходиться при звичайній температурі в порожнину матриці, для отримання необхідної форми. Найбільш широко поширена холодна листове штампування.Гідність листового штампування:
1) можливість отримання деталей мінімальної маси при заданій їх міцності і жорсткості
2) досить високі точність розмірів і форми
3) порівняльна простота механізації й автоматизації, що забезпечує високу продуктивність
4) хороша пристосованість до виробництва.
Товщина заготовок при холодному штампуванні звичайно не більше 10 мм і лише в порівняно рідкісних випадках більш 20 мм. Технологічний процес отримання деталі шляхом холодного штампування містить ряд операцій: обрізка, вирубка, гнуття, витяжка з потовщенням стін і без, оббортовка, випал, і інші операції. Для забезпечення штампування застосовують обладнання: прес кінематичного і гідравлічного дії. Штампування застосовують у масовому і великосерійному виробництві. Гаряча об'ємна штампування - це вид обробки металу тиском, при якому формоутворення поковки з нагрітої заготовки здійснюється за допомогою штампа.
З'єднання деталей паянням і склеюванням.
Пайка і клейкий - процеси отримання нероз'ємних з'єднань.
Пайка - це процес отримання нераз. сполук двох і більше заготовок шляхом їх нагрівання нижче температури плавлення з заповненням зазору і поверхні заготовок розплавленим припоєм з наступною його кристалізацією і утворенням сполуки. Пайка можна класифікувати за різними ознаками, наприклад, по температурі плавлення припою. За цією ознакою пайку ділять на низькотемпературну і високотемпературну. При низькотемпературної пайку використовується припой з температурою плавлення нижче 550 ° С, а при високотемпературній - вище 550 ° С. Процес пайки припускає використання припою і флюсу. Припій представляє собою сплав кольорових металів. Кожен припой має своє найменування, скорочене позначення і призначений для пайки строго певного матеріалу. Розглянемо більш детально деякі види припою. Для низькотемпературної пайки використовують: оловяністоцінковие і оловяністосвінцовие припої. Оловяністоцінковие припої застосовують для пайки виробів з алюмінію. До складу даного припою входять: 45% олова, 50% цинку і 5% алюмінію. Оловяносвінцовие припої, наприклад, ПОСС4 або 6 призначений для пайки білої жерсті, заліза, латуні, міді, свинцю. ПОС40 для пайки деталей з оцинкованого заліза, латуні і мідних проводів. Для високотемпературної пайки застосовуються меднофосфорістие, медноцінковие, меднонікелевие, срібні припої. До меднофосфорістому припою відносяться припої, призначені для пайки міді і сплавів на основі міді. Медноцінковий припой, наприклад Л63 або Л68 використовують для пайки міді і вуглецевих сталей. Л62 для пайки сталі, міді та бронзи. Припої на основі срібла використовують для пайки міді та бронзи (марка ПСР45); ПСР12 - для пайки деталей мідної групи з вмістом міді до 58%. Оптимальний вибір способу пайки, типу з'єднання припою, флюсу, розміру зазору забезпечує основні якісні параметри паяних з'єднань, таких як герметичність, надійність, міцність, довговічність.
Флюси застосовують для очищення спаюється поверхонь, розчинення оксидів і запобігання металу і припою від окислення, для поліпшення процесу змочування по металу припою. Флюси виробляються твердими, пастоподібних, порошкоподібними і рідкими. При низькотемпературної пайку використовують флюси, до складу яких входить: 85% хлористого цинку, 10% хлористого амонію, 5% фтористого натрію. Для пайки сталі, міді, мідних сплавів застосовують флюси, що включають у себе 30% хлористого цинку 20% хлористого амонію та інші речовини. Існують наступні типи паяних з'єднань: нахлесточного, стик і спеціальні.
Недолік процесу пайки полягає в пайку швів заготовок, розташованих в напустку, що призводить до значної витрати матеріалів. Існують різні способи пайки, що відрізняються один від одного використовуваними джерелами нагріву. В даний час широко використовується як традиційні, так і нові методи пайки, що з'явилися завдяки розвитку нових технологій.
Способи: паяльником, паянням в печі, у ванній.
Нові методи: пайка у вакуумі, в нейтральній і активної газових середовищах, пайка світловим і електронним променем, пайка гарячим газом.
По міцності паяні з'єднання поступаються зварним, але найчастіше перевершують клеєні.
Склеювання.
Технологія виготовлення і застосування більшості клеїв досить проста, а за деякими характеристиками клеєні з'єднання зварюванням або паянням. Клей застосовують для художньо-оздоблювальних робіт і як сполучна для лакофарбових матеріалів. Будь-який клей складається з двох основних компонентів підстави і розчинника. Підставою є саме клеющие речовина, з яким розчинник утворює склад, що клеїть.
Залежно від умов застосування і призначення до складу клею часто додають наступні компоненти:
1) допоміжні речовини, що попереджають передчасне зміна компонентів клею.
2) пластифікатори, поліпшують пластичні властивості клеєм шва.
3) каталізатори - для прискорення або уповільнення часу схоплювання клейових складів в залежності від технології склеювання.
4) наповнювачі, скорочують процентний вміст заснування в загальному обсязі клею і надають клейовим складом додаткові функціональні властивості.
5) затвердітелі - для прискорення або уповільнення запустіння клею.
За хімічним складом клеї ділять на натуральні і синтетичні. До натуральних відносять клеї тваринного, рослинного і мінерального походження. До синтетичних відносять неорганічні та полімерні клеї. Враховуючи швидкий розвиток хімічної галузі і поява нових видів синтетичних смол, що несуть в собі різноманітні властивості, синтетичні клеї набули широкого поширення. Враховуючи різноманітну гаму властивостей синтетичних клеїв і іноді більш просту технологію їх виготовлення, синтетичні клеї стали витісняти традиційні, що виготовляються з натуральних компонентів.
Отримання і обробка деталей впливом концентрованих потоків енергії.
Підвищення рентабельності сучасних машин, приладів та апаратури ефективність їх використання, зниження матеріальних і трудових витрат, забезпечуються їх якістю та надійність.
Якість вироби - це сукупність його властивостей, які характеризують його здатність задовольняти при експлуатації вимогам призначення даного вироби.
Надійність - це сукупність властивостей, що визначають здатність виробу зберігати необхідні значення показників якості, протягом необхідного часу його експлуатації та зберігання, мінімізувати можливість їх раптового виходу за допустимі межі, а так само скоротити час, необхідний для відновлення показників якості.
В даний час найбільш широко використовуються виробничо-технологічні методи, які забезпечують наперед задані показники якості і надійності виробу. Більш конкретно до отримання деталей з необхідними, найчастіше раніше недосяжними, властивостями: розмірами, конфігураціями, фізико-механічними, хімічними властивостями та їх специфічними розподіл за обсягом деталі.
В даний час поряд з традиційними методами обробки в розпорядженні є ряд нових технологічних методів. Технологічна сутність таких методів є зміна заготівлі, здійснюване не механічним силовим впливом обробного інструменту, а впливом потоку енергії того чи іншого виду, сконцентрованого на оброблюваній ділянці заготівлі.
Види впливу потоку енергії можуть бути: електронні та іонні пучки, світлове (лазерне) випромінювання, потоки плазми, електричні іскрові і дугові розряди в рідких і газоподібних діелектричних середовищах, мікродугового і дугові розряди в електролітах, а так само різновиди та комбінації таких впливів. Використання кожного з таких потоків має свою область застосування. Всі деталі, які піддаються обробці концентрованими потоками енергії, можна розділити на різні групи за їх фізико-хімічними та геометричними характеристиками. Процеси обробки концентрованими потоками енергії, як і інші методи обробки, незалежно від лежачих в їх основі фізичних і хімічних явищ, спрямовані на перетворення або фізико-хімічних властивостей заготовки, або її геометричних властивостей, або того й іншого разом. Якщо конфігурація або (і) розміри одержуваної деталі відрізняються від вихідної заготовки, то говорять про розмірної обробки деталей або про операцію формоутворення. Якщо форми й розміри одержуваної деталі з допустимою точністю співпадають з вихідною заготівлею, то має місце нерозмірних обробка. У більшості операцій під впливом концентрованого потоку енергії відбувається зміна як обсягу (маси), так і форми заготовки. Енергія, що надходить у зону формоутворення, у загальному випадку, містить теплову, механічну, електричну, електромагнітну і інші компоненти. Перетворення заготовки за рахунок локалізованої і поглиненої в робочій зоні енергії відбувається шляхом зміни стану речовини в цій зоні. У ряді випадків енергоємність обробки концентрованими потоками енергії виявляється порівнянною і навіть меншою ніж при традиційній обробці різанням. При формоутворенні впливом концентрованих потоків енергії необхідно розширити поняття інструменту. Інструментом слід називати будь-яку закриту область, в якій створюються і підтримуються задані параметри фізико-хімічних явищ, що визначають швидкості переміщення змінюваних поверхонь зони обробки заготовки в процесі їх зміни. Проблема поліпшення показників технологічного процесу, а також специфічний стан продукту обробки, обумовлює необхідність вивчення фізико-хімічного механізму, що відбувається при даній обробці.
Основний напрямок у вивченні процесів, що відбуваються при обробці концентрованими потоками, є складанням пізнавальних моделей, які несуть в собі кількісне і якісне опис процесів, які відбуваються при обробці заготовки. Дані моделі встановлюють характер взаємозв'язку між параметрами, які визначають хід цього процесу. Математичні моделі можуть бути одновимірними або багатовимірними, зосередженими або з розподіленими параметрами, з постійними або змінними величинами. Для кожного конкретного випадку будується своя модель, яка встановлює якісні залежності технологічних показників від параметрів режиму обробки. У загальному випадку, задача проектування технологічного процесу обробки деталі концентрованим потоком енергії, незалежно від фізичної природи цього потоку, базується на підготовці вихідної інформації про деталі, заготівлі та програмою випуску, а так само зводиться до оцінки технологічності деталі, внесення змін в його конструкцію, вибору методу маршруту обробки і оцінки всіх дій, пов'язаних з цим.
10. Плазмова обробка
Середовище, в якому значна частина молекул або атомів іонізована, називається плазмою. Плазма знаходить технологічне застосування, перш за все, в процесах, які вимагають високотемпературного концентрованого нагріву значних зон заготівлі. У промисловості широко використовується плазмова різка металів, плазмова наплавлення, зварювання, напилювання тугоплавких металів, а так само комбіноване вплив, зване плазмової механічною обробкою. Для отримання плазми, що використовується в технологічних цілях, розроблений ряд пристроїв, званих плазматрона або плазмовими пальниками. Найбільш поширені плазмотрони, в яких нагрів газу до температури утворення плазми здійснюється електричним дуговим розрядом. Принципово той же результат можна досягти і при спалюванні горючих сумішей у звичайних пальниках, але ефективність таких пристроїв значно нижче. Плазмообразующий гази у всіх варіантах плазмотронів можуть бути різними. У технологічних цілях застосовують, як правило, низькотемпературну плазму, яка була частково іонізований газ з температурою 103-105 К.Основними характеристиками плазмового джерела енергії є його теплова потужність, яка визначається відношенням кількості теплоти, що вводиться в основний метал, до часу її введення, а так само коефіцієнт зосередженості, що визначає поширення теплового потоку по поверхні оброблюваного виробу. При використанні плазмового струменя частина енергії витрачається на нагрівання анода сопла. Тому з енергетичної точки зору більш раціонально використовувати плазмову дугу, ніж плазмову струмінь. Щільність теплового потоку у плазмових джерел енергії вище, ніж у відкритій дуги. Нагрівання газу в плазматрони призводить до різкого зменшення щільності газу, за рахунок чого збільшується швидкість його закінчення. Велика швидкість потоку плазми при виході її з плазматрона дозволяє отримувати значний газодинамічний натиск, який зростає із збільшенням сили струму і може бути використаний у різних технологічних цілях. Нагрівання деталі і матеріалів до невисоких температур (нижче точки їх плавлення) за допомогою плазмових пальників використовується порівняно рідко. Однак застосовується плазмова механічна обробка металів. Сутність цього методу полягає в тому, що при обробці різанням високоміцних матеріалів і сплавів перед різцем встановлюється плазматрони, що нагріває вузьку зону оброблюваного матеріалу. Так як при нагріванні міцність оброблюваного матеріалу знижується, а пластичність збільшується, можна збільшити подачу та глибину різання. Плазмова механічна обробка застосовується при виготовленні деталей з жароміцних сплавів і сталей на базі вольфраму, молібдену та інших матеріалів. Плавка металів, сплавів, а так само неметалічних матеріалів з використанням плазмового нагріву отримала широке поширення, тому що даний спосіб відрізняється високою стабільністю, простотою та гнучкістю технологічного процесу. Найбільш поширеною є схема плавки в водоохолоджуваний кристалізатор. У таких установках зазвичай виплавляють складнолеговані сплави, наприклад, інструментальні сталі. Досить широко використовується зварювання з використанням плазмових джерел, оскільки в порівнянні з вільно палаючої електричної дугою вдається отримати велику глибину проплавлення, меншу ширину шва і найбільш вузьку зону термічного впливу. Процес йде з великою швидкістю при поліпшенні якості звареного шва. Плазмова наплавлення використовується для нанесення поверхневих шарів (найчастіше з металів і сплавів, відмінних за складом від матеріалу підкладки) з метою підвищення експлуатаційних властивостей деталі. Для наплавлення застосовують матеріали з поверхневою зносостійкістю, високою твердістю, корозійної і термічної стійкістю і ін Можлива багатошарова наплавлення. Наплавлення виробляють плазмовим струменем, що дає можливість регулювати глибину проплавлення основного металу за допомогою зміни відстані між плазматронов і заготовкою. Як плазмообразующих газів використовується аргон і водень. Плазмової наплавленням упрочняют окремі деталі верстатів, виготовляють різальні інструменти зі звичайних вуглецевих сталей з наплавленням робочих лез з інструментальних сталей. Плазмове на запилювання відрізняється тим, що наноситься матеріал нагрівається всередині самого плазматрона, а потім насаджується на підкладку. Плазмову наплавлення застосовують для нанесення на сталеві підкладки міді, бронзи і хромонікелеві сплави. Металеві покриття, одержані за допомогою плазмового напилення, найчастіше складаються з вольфраму, молібдену, кобальту, нікелю та інших металів і сплавів при досить високій температурі плавлення. Напилені оксидні покриття відрізняються високою жаростійкістю і порівняно низькими показниками тепло - і електропровідності. Плазмовим напиленням отримують тонкостінні деталі складної геометричної форми. Матеріал напилюють на оправлення або шаблони, які потім можуть чи розчинятися хімічним шляхом або розбиратися на частини. Плазмовим різанням можна розрізати практично будь-які матеріали, тоді як кисневе різання придатна тільки для вуглецевої сталі. Недоліком плазмового різання є те, що товщина розрізання заготовок не перевищує 250-300 мм. Як плазмообразующих газів при різанні використовується аргон, азот, водень і їх домішки.