Электрофизические и электрохимические способы
Обработки
Электрофизические способы
К этим способам обработки металлов и сплавов относятся: электроэрозионный, ультразвуковой и лучевой.
Электроэрозионная обработка токопроводящих металлов и сплавов основана на явлении местного разрушения материала электродов под действием пропускаемого между ними импульсного электрического тока. Разряды (импульсы) тока происходят непосредственно в зоне обработки, где они преобразуются в тепло, выплавляющее частицы обрабатываемого металла.
Этот метод применяют для обработки отверстий любой формы в труднообрабатываемых материалах; при обработке штампов, пресс-форм, турбинных лопаток и др.
Ультразвуковая обработка осуществляется с помощью ультразвуковых колебаний. Ультразвуковыми называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей 20000 Гц. Источником колебаний являются специальные вибраторы, сообщающие ультразвуковые колебания инструменту – вибратору, опущенному в абразивную суспензию в зоне обработки. Вибратор наносит удары по зёрнам абразива и направляет их на обрабатываемую заготовку. Частицы абразива ударяют по её поверхности, откалывая и выбивая частички материала.
Ультразвуковую обработку применяют для обработки отверстий, долбления полостей и других видов обработки заготовок из твёрдых и хрупких материалов.
Светолучевая обработка производится с помощью оптических квантовых генераторов, называемых лазерами. Лазеры работают в импульсном режиме с частотой до 1 кГц и сосредоточением луча в пучок диаметром до 0,01 мм при длительности импульса, равной тысячной доли секунды. Лазером осуществляется разрезка металла, получение очень малых отверстий и других видов размерной обработки. Благодаря лазерам удаётся получать такие поверхности, износостойкость которых повышается минимум в 2 раза, например, инструмент быстрорежущей стали.
Электрохимические способы
К этим способам обработки металлов и сплавов, получившим в промышленности наибольшее применение, относят электрохимическую очистку от загрязнений, электрохимическое полирование, размерную обработку в проточном электролите, а также химико-механическую притирку, чистовую доводку, шлифование поверхности и другие операции.
Выводы
В данной главе рассмотрены наиболее распространённые способы получения деталей.
Литейного производство, позволяющее получать отливки от десятых долей грамма до сотен тонн и размерами от нескольких миллиметров до десятков метров с толщиной стенок от 0,5 мм до нескольких сотен миллиметров. Для изготовления отливок используют чугун, латуни, бронзы, алюминиевые сплавы.
Широкое распространение в производстве различных деталей получила обработка металлов давлением – прогрессивный, экономичный и высокопроизводительный способ металлообработки. Обработка давлением производится как в холодном состоянии заготовки, так и в горячем. К этому виду обработки относятся: прокатка, волочение, прессование (для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине), ковка и штамповка (для получения заготовок, имеющих приближённо форму и размер готовых изделий).
Ведущее место в современной технологии машиностроения занимают сварка, резка и пайка. Сварка имеет высокие технико-экономические показатели. Различают сварку термическую, механическую и термомеханическую. К термическим методам сварки относят электродуговую, электрошлаковую, газовую, электронно-лучевую, плазменную, термитную, лазерную. и др. К механическим методам – трением, взрывом, холодную, ультразвуковую. и др. К термомеханическим методам – контактную, диффузионную, кузнечную и др.
Резка металлов основана на расплавлении металла электрической дугой и удалении его из полости реза под действием силы тяжести и давления газов дуги.
Пайка металлов – соединение частей основного металла вследствие взаимной диффузии между расплавленным припоем предварительно нагретым металлом.
Обработка металлов резанием предназначена для придания деталям заданных форм и размеров с необходимой степенью точности, а также правильного взаимного расположения и требуемой шероховатости их поверхностей. К обработке резанием относятся: точение, сверление, фрезерование, строгание, долбление, протягивание, шлифование.
Существуют и другие способы обработки деталей, к которым относятся прежде всего электрофизические и электрохимические способы. К первым относятся электроэрозионный, ультразвуковой и лучевой способ, а ко второму – электрохимическую очистку, электрохимическое полирование, химико-механическую притирку и другие операции.
Вопросы для самопроверки
1. Процесс получения литых деталей.
2. Основные литейные сплавов.
3. Особенности изготовления отливок из различных сплавов.
4. Обработка металлов давлением, виды.
5. Обработка металлов прокаткой.
6. Обработка металлов волочением.
7. Обработка металлов прессованием.
8. Обработка металлов ковкой и штамповкой.
9. Сущность, назначение, область применения и виды сварки.
10. Основные виды сварки плавлением.
11. Основные виды сварки давлением.
12. Термическая резка и пайка металлов.
14. Обработка металлов резанием. Виды обработки.
15. Обработка металлов точением.
16. Обработка металлов сверлением.
17. Обработка металлов фрезерованием.
18. Обработка металлов строганием и долблением.
19. Обработка металлов протягиванием.
20. Обработка металлов шлифованием.
21. Электрофизические и электрохимические способы обработки металлов.
ВЫБОР МАТЕРИАЛА
Правильный выбор материала для конкретного элемента конструкции является исключительно важной задачей. Он производится с учётом целого ряда критериев. При этом технические критерии выбора материала определяются условиями эксплуатации конструкции. Они определяют комплекс механических свойств (прочность, упругость, твёрдость пластичность, вязкость), а в ряде случаев и требования к специальным свойствам (коррозионная стойкость, жаростойкость, износостойкость, радиационная стойкость и др.). Способ изготовления детали определяет требования к технологическим свойствам материала (ковкость, литейные свойства, обрабатываемость резанием, свариваемость и др.). Если деталь должна подвергаться термической обработке, следует учитывать прокаливаемость и закаливаемость.
Приведенные требования накладывают определённые ограничения на выбор материала. Если они оказываются достаточно жёсткими, то возможный выбор ограничивается весьма узкой группой материалов. При меньшей жёсткости требований выбор становится более широким. В любом случае, когда возможны различные варианты решения задачи выбора материала, окончательный ответ должен дать экономический анализ вопроса. Исходными данными для этого служат цены материалов. Однако выбор наиболее дешёвого материала не всегда будет оптимальным. Экономия также может быть получена за счёт следующих факторов.
1. Использование более прочного материала. Это даёт возможность уменьшить размеры детали, т.е. снизить расход материала на единицу готовой продукции. Уменьшение размеров также способствует снижению затрат на транспортировку изделий. Кроме того, появляется возможность повысить мощность и производительность оборудования, изготовленного из более прочного материала.
2. Применение более технологичного материала, позволяющего применять более экономичные методы изготовления и обработки изделий. Это позволяет получить экономию как непосредственно за счёт снижения себестоимости изготовления, так и за счёт снижения расхода материала благодаря уменьшению отходов и брака.
3. Применение материала с более длительным сроком службы, что приводит к повышению долговечности готового изделия.
4. Использование материалов, способных работать в более тяжёлых условиях (при более высоких нагрузках, более высоких температурах, в более агрессивной среде). Применение таких материалов при изготовлении машин и оборудования позволяет изменить рабочие параметры машин (например, повысить давление или температуру), что приводит к повышению производительности и соответственно снижению себестоимости единицы работы или продукции.
Перечисленные факторы связаны, прежде всего, с повышением качества используемого материала. Более качественный материал является, как правило, и более дорогостоящим, так как улучшение качества сопровождается увеличением затрат на его производство.
Правильный выбор материала должен учитывать как экономический эффект от повышения качества, так и увеличение стоимости материала. Для этого производится сравнительный расчёт экономической эффективности применения различных материалов, по результатам которого и делается окончательный выбор. Только если увеличение цены перекрывается полученным экономическим эффектом, применение более дорогостоящего материала целесообразно.
Выводы
При различных вариантах решения задачи выбора материала, окончательный ответ может дать только экономический анализ вопроса. Исходными данными для выбора материала являются:
1. Использование более прочного материала;
2. Применение более технологичного материала, позволяющего применять более экономичные методы изготовления и обработки изделий;
3. Применение материала с более длительным сроком службы;
4. Использование материалов, способных работать в более тяжёлых условиях (при более высоких нагрузках, более высоких температурах, в более агрессивной среде).
Перечисленные факторы связаны, прежде всего, с повышением качества используемого материала.
Правильный выбор материала должен учитывать как экономический эффект от повышения качества, так и увеличение стоимости материала. Для этого производится сравнительный расчёт экономической эффективности применения различных материалов, по результатам которого и делается окончательный выбор.
Вопросы для самопроверки
1. Критерии, учитываемые при выборе материала
2. Факторы, позволяющие при выборе материала получить экономичную конструкцию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изложенный в пособии учебный материал позволяет студентам разобраться во множестве конструкционных материалов, пригодных для изготовления тех или иных деталей или элементов конструкций, даёт представление о материалах, применяемых для изготовления отдельных деталей швейного оборудования; знакомит студентов с различными методами обработки материалов. Всё это позволит будущим специалистам:
– иметь представление:
– о строении металловисплавов, диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов;
– производстве чугунаистали;
– технологиях производства деталей машин и элементов конструкций различными способами: литьём; обработкой давлением в холодном и горячем состояниях; резанием; сваркой различными способами;
– знать:
– общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам,
– маркировку конструкционных материалов, их механические, физико-химические, технологические и эксплуатационные свойства и характеристики; достоинства и недостатки и области их применения;
– основные направления экономии материалов;
– уметь:
– правильно подбирать конструкционный материал для изготовления той или иной детали конструкции;
– иметь:
– навыки грамотного пользования справочной литературой для поиска и выбора необходимого конструкционного материала в процессе проектирования и конструирования деталей и элементов конструкций, связанных, прежде всего, с совершенствованием швейного технологического оборудования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Андросов, С. П. Технические средства предприятий сервиса: учебное пособие / С.П. Андросов. – Омск : ОГИС, 2004. – 228 с.: ил.
2. Детали машин и основы конструирования : учеб. для вузов / Г. И. Рощин, Е. А. Самойлов, Н. А. Алексеева и др. ; под ред. Г. И. Рощина и Е. А. Самойлова. – М. : Дрофа, 2006 – 415, с илл. – (Высшее образование).
3. Иванов, С, Г. Детали машин и основы проектирования : учебное пособие / С.Г. Иванов. – Омск: Омский государственный институт сервиса, 2006. – 150 с.: ил.
4. Иосилевич, Г. Б. Прикладная механика : учеб. для вузов / Г. Б. Иосилевич, Г. Б. Строганов, Г. С. Маслов; под ред. Г. Б. Иосилевича. – М.: Высш. шк., 1989. – 351 с.: ил.
5. Мархель И. И. Детали машин: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005 – 336 с. (Профессиональное образование).
6. Материаловедение и технология металлов /Г.П.Фетисов, М.Г.Карпман, В.М. Матюнин и др./ Под. Ред. Г.П. Фетисова – М.: Высш. шк., 2000.
7. Орлов, П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие, в 2-х кн. Кн. 1; изд. 3-е, испр / П. И. Орлов; под ред. П. Н. Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. – 560 с.: ил.
8. Орлов, П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие, в 2-х кн. Кн. 2; изд. 3-е, испр / П. И. Орлов; под ред. П. Н. Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. – 570 с.: ил.
9 Пейсахов А.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов. : учебное пособие для студ. немашиностроительных спец. вузов / А.М. Пейсахов, А.М. Кучер – СПб.: Изд-во Михайлова В.А., 2005 г. – 416 с.: ил.
10. Травин О. В. Материаловедение: учебник для вузов./ О. В. Травин, Н. Т. Травина – М.: Металлургия, 1989. – 364 с.: ил.