Литье по выплавляемым моделям. Обработка конструктивных материалов резанием. Порошковая металлургия
Реферат
Литье по выплавляемым моделям.
Обработка конструктивных материалов резанием. Порошковая металлургия
Литье по
выплавляемым моделям
Сущность технологии литья по выплавляемым моделям состоит в том, что по
неразъемной легкоплавкой модели изготавливают неразъемную разовую форму. В
пресс-формы (обычно металлические) запрессовывают модельный состав, который
после затвердевания образует модели деталей и литниковой системы. Модельный
состав удаляют, чаще всего выплавляя его в горячей воде (отсюда и название
способа - литьё по выплавляемым моделям). Полученные оболочки прокаливают при
температуре 800-1000°С и заливают металлом.
Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме
отливок массой от нескольких грамм до десятков килограмм, со стенками толщиной
от 0,5 мм и более, с поверхностью, соответствующей 4-6-му классам чистоты, и с
высокой точностью размеров по сравнению с другими способами литья.
Размеры отливок, полученных литьем по выплавляемым моделям, максимально
приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения
механической обработки снижается стоимость готового изделия.
Виды продукции, изготавливаемой литьем по выплавляемым моделям:
Технологии -
Метод литья по выплавляемым моделям
Метод литья по выплавляемым моделям
Заготовки для ювелирных изделий и их деталей можно получать также методом
литья по выплавляемым моделям. Метод этот известен ювелирам с давних пор. Метод
является, безусловно, прогрессивным, так как применение его значительно повышает
производительность труда, расширяет ассортимент изделий, сокращает потери
драгоценных металлов.
Заготовки ювелирных изделий и их деталей, получаемые методом литья по
выплавляемым моделям, отливают из золотых, платиновых, серебряных сплавов,
называемых литейными. Это большинство золотых сплавов пробы 750, золотые сплавы
пробы 583 и 585, содержащие никель и цинк, серебро и медь, платиновые сплавы
пробы 950, серебряные сплавы проб 916 и 875.
При литье по выплавляемым моделям формы заливают расплавленным металлом
двумя способами: центробежным и вакуумного всасывания. Принудительное
заполнение литейных форм при центробежном способе происходит под действием
центробежных сил вращающейся печи. Сущность способа вакуумного всасывания
заключается в удалении (выкачивании) воздуха из литейной формы во время
заливки. Давление в форме понижается до 0,75-2,25 Па против атмосферного,
создавая таким образом искусственное избыточное давление жидкого металла на
стенки формы.
Технологический
процесс литья по выплавляемым моделям. Заготовки ювелирных изделий и их деталей
получают методом литья по выплавляемым моделям в следующей последовательности:
эталон модели, резиновая пресс-форма, восковая модель, литьевая форма,
отливка. <#"654705.files/image001.gif">
<#"654705.files/image003.jpg">
Главное движение - продольное перемещение инструмента, движение подачи
отсутствует. Протягивание-производительный метод обработки, обеспечивающий
высокую точность и малую шероховатость обработанной поверхности заготовки .
6. Шлифование. При
шлифовании главным движением ярляется вращение шлифовального круга. Движение
подачи обычно комбинированное и слагается из нескольких движений. Например, при
круглом внешнем шлифовании - это вращение заготовки 2, продольное перемещение
ее относительно шлифо валь-ного круга и периодическое перемещение шлифовального
круга относительно заготовки.
Шлифование производится для окончательной обработки поверхностей деталей.
Чаще всего применяют следующие его методы:
1) круглое внешнее
шлифование для обработки внешних поверхностей вращения; б) круглое внутреннее
шлифование - для обработки отверстий: в) плоское шлифование - для обработки
плоскостей.
Основные части и элементы резца, его геометрические параметры
. Основные части и
элементы резца. Резец состоит из рабочей части или головки А и стержня или тела
Б, предназначенного для закрепления резца в резцедержателе. На рабочей части
его, срезающей стружку, заточкой образуют такие поверхности: а) переднюю 4, по
которой сходит стружка; б) задние / и 6, обращенные к обрабатываемой заготовке.
Пересечения передней и задних поверхностей образуют режущие кромки резца.
Режущую кромку 5, выполняющую основную работу резания, называют главной, а
режущую кромку 3-вспомогательной. Сопряжение главной и вспомогательной режущих
кромок образует вершину резца 2.
В некоторых случаях резцы могут иметь переходную режущую кромку 7 и
примыкающую к ней переходную заднюю поверхность 8.
Заднюю поверхность 6, проходящую через главную режущую кромку, называют
главной задней поверхностью, а поверхность 2, проходящую через вспомогательную
режущую кромку,-вспомогательной задней поверхностью.
Поверхности на обрабатываемой заготовке, координатные и секущие
плоскости. При станочной обработке заготовки на ней различают такие поверхности
(рис. У1.4,а): обрабатываемую 2, обработанную 4, резания 3, образующуюся при
резании непосредственно режущей кромкой 4, являющуюся переходной от
обрабатываемой поверхности к обработанной.
Общие сведения
При разработке материалов и создании готовых деталей методом порошковой
металлургии используются порошки металлов и их сплавов или неметаллических
веществ. Из этих порошков вначале прессуют заготовки, которые затем для
повышения прочности спекают. Поэтому изделия, полученные из порошков
прессованием и спеканием, называют спеченными.
Метод порошковой металлургии ценен прежде всего тем, что позволяет
получать материалы, которые другими методами получить невозможно: из металлов
со значительной разницей в температуре плавления (например, W - Сu, W - Ag, Мо - Сu), из металлов и неметаллов (бронза - графит), из химических
соединений (твердые сплавы из карбидов WС, ТiС и
др.), материалы с заданной пористостью (вкладыши подшипников, фильтры);
электрическими, магнитными и другими свойствами.
Порошковая металлургия, кроме того, отличается минимальными отходами
материалов, позволяет резко сократить станочный парк и число рабочих для
производства деталей. Поэтому метод порошковой металлургии часто используется
для получения деталей общего машиностроения или бытового назначения, которые
ранее изготовлялись литьем и обработкой резанием. Такие детали изготовляют из
порошков сталей; бронз, латуней и других металлов.
В задачи порошковой металлургии, таким образом, входят производство
порошков и получение из них заготовок или готовых деталей.
Получение порошков
литье металлорежущий порошок резание
Для изготовления спеченных изделий применяют порошки размером от 0,5 до
500 мкм. Получают такие порошки механическими и химическими методами.
1. Механические
методы. К ним относятся: распыление жидкого металла, размол стружки и других
отходов металлообработки дробление в вибрационной мельнице.
Распыление жидкого металла осуществляется струёй воды или газа под
давлением 50...100 МПа. Этим методом получают порошки железа, ферросплавов, нержавеющей
стали, жаропрочных сплавов цветных металлов.
Размол отходов металлообработки осуществляют в вихревых или шаровых
мельницах.
Дробление в вибрационной мельнице применяют для получения порошков из
твердых и хрупких материалов (карбидов, оксидов керамики и др.).
2. Химические
методы заключаются в восстановлении металлов из оксидов или солей углеродом,
водородом, природным газом.
Восстановлением получают порошки железа (из окалины), вольфрама,
молибдена, хрома, меди и других металлов. Сюда же относится метод термической
диссоциации карбонилов - соединений типа Ме(СО) (где Ме - один из металлов),
обеспечивающий получение порошков высокой чистоты.
Этим методом получают порошки железа, никеля, кобальта и некоторых других
металлов.
Подготовка порошков к формованию
Для получения качественных заготовок или деталей порошки предварительно
отжигают, разделяют по размерам частиц, смешивают.
Отжиг порошка способствует восстановлению оксидов, удалению углерода и
других примесей, а также устранению наклепа, что стабилизирует его свойства и
улучшает прессуемость. Отжигу чаще подвергают порошки, полученные механическим
измельчением.
Порошки размером более 50 мкм разделяют с помощью набора сит с различным
сечением ячеек, а более мелкие - воздушной сепарацией. Конечные свойства
порошковых изделий в значительной степени определяются качеством смешивания
компонентов шихты. Эта операция обычно осуществляется в специальных смесителях,
шаровых или вибрационных мельницах и другими способами.
В ряде случаев в порошковую массу вводят различные технологические
наполнители, улучшающие прессуемость порошков (например, раствор каучука в
бензине), обеспечивающие получение заготовок экструдированием (выдавливанием)
или их механическую обработку (парафин, воск), получение заготовок литьем
(спирт, бензол) и др.
Процесс формования заготовок состоит в уплотнении порошка под действием
приложенного давления с целью получения из него заготовок определенной формы.
Формование осуществляется прессованием, экструдированием, прокаткой.
1. Прессование
обычно производится в холодных или горячих пресс-формах. Крупные заготовки
получают гидростатическим способом.
Холодное прессование заключается в следующем. В стальную, матрипу
поесс-формы с поддоном засыпают определенное количество порошковой шихты и
прессуют ее пуансоном 4. При этом резко уменьшается объем порошка,
увеличивается контакт между , отдельными частицами, происходит механическое их
сцепление. Поэтому прочность прессовки повышается, а пористость уменьшается.
Недостатком такой схемы прессования является неравномерность распределения
давления по высоте заготовки из-за трения ее о стенки матрицы. Поэтому
заготовки, полученные в таких пресс-формах, обладают различной прочностью,
плотностью и пористостью по высоте. Таким способом получают заготовки простой
формы и небольшой высоты.
Для устранения этого недостатка применяют двустороннее прессование с
помощью двух подвижных пуансонов 4. При такой схеме, кроме того, давление
прессования уменьшается на 30... 40 %.
В зависимости от требуемой пористости и прочности материала заготовки, а
также ее формы давление прессования составляет 0,1...1 ГПа.
Горячее прессование совмещает формование и спекание заготовок. Этот
процесс осуществляется в графитовых пресс-формах при индукционном или электроконтактном
нагреве. Благодаря высокой температуре давление при горячем прессовании можно
значительно уменьшить.
Горячее прессование отличается малой производительностью, большим
расходом пресс-форм, поэтому применяется, главным образом, для получения заготовок
из жаропрочных материалов, твердых сплавов, чистых тугоплавких металлов (W, Мо).
Гидростатическое прессование заключается в обжатии порошка, помещенного в
эластичную (например, резиновую) оболочку, с помощью жидкости в гидростате под
давлением до 2 ГПа. Этот метод позволяет получать крупногабаритные заготовки
типа цилиндров и труб с равномерной плотностью по всему объему.
2.
Экструдированием называется процесс формования заготовок выдавливанием шихты
через матрицу с отверстиями различного сечения. Для этого исходный порошок
замешивают с пластификатором (парафином, воском) в количестве, обеспечивающем
шихте консистенцию пластилина. Этим способом получают прутки, профили
различного сечения. Для получения полых изделий (труб и др.) в матрице располагают
соответствующую оправку.
3. Прокатка
осуществляется путем обжатия порошковой шихты между горизонтально
расположенными валками. Этим способом получают пористые и компактные ленты,
полосы и листы толщиной 0,02...3 мм и шириной до 300 мм из железа, никеля,
нержавеющей стали, титана и других металлов. Процесс прокатки легко совмещается
со спеканием и другими видами обработки. Для этого полученную заготовку
пропускают через проходную печь и затем подают на прокатку с целью калибровки.
Прокаткой можно получать и двухслойные заготовки (например, железо -
медь). Для этого в бункере необходимо установить перегородку для разделения его
на две секции вдоль валков.
Спекание и дополнительная обработка заготовок
Для повышения прочности сформованные из порошков заготовки подвергаются
спеканию. Эта операция осуществляется в печах электросопротивления или
индукционных с нейтральной или защитной средой в течение 30...90 мин при
температуре около 2/3 температуры плавления основного компонента. В процессе
спекания происходит восстановление поверхностных оксидов, развиваются
диффузионные явления, образуются новые контактные поверхности.
При необходимости повышения точности размеров и уплотнения поверхностного
слоя спеченные детали подвергают калиброванию - дополнительному прессованию в
стальных пресс-формах или продавливанию прутка через калиброванное отверстие в
матрице.
Спеченные заготовки можно обрабатывать резанием - точением,
фрезерованием, сверлением. В связи с их пористостью не следует применять
смазывающе-охлаждающие жидкости, которые, проникая в поры, могут вызвать
внутреннюю коррозию материала. Если выход пор на поверхность необходимо
сохранить (например, у вкладышей подшипников), обработку спеченных деталей
нужно производить хорошо заточенным режущим инструментом.
Спеченные детали из сплавов на основе железа, титана, никеля и других
металлов могут также подвергаться различным видам термической или
химико-термической обработки.
При конструировании деталей из порошков следует:
не допускать значительной разностенности, так как вследствие большой
усадки может произойти коробление детали;
избегать выступов, пазов и отверстий, расположенных перпендикулярно к оси
прессования;
избегать острых углов, а в местах сопряжения элементов детали типа фланец
- цилиндр предусматривать закругления радиусом не менее 0,25 мм;
толщину стенок детали задавать не менее 1 мм.
Литература
1.
Багдасарова Т. А. Устройство металлорежущих станков. Рабочая тетрадь; Академия,
2011. - 480 c.
. Банов М.
Д., Масаков В. В., Плюснина Н. П. Специальные способы сварки и резки; Академия,
2011. - 208 c.
. Галушкина
В. Н. Технология производства сварных конструкций. Рабочая тетрадь; Академия,
2012. - 793 c.
. Жарский М.
И., Иванова Н. П., Куис Д. В., Свидунович Н. А. Коррозия и защита металлических
конструкций и оборудования; Вышэйшая школа, 2012. - 304 c.
. Лаврешин С.
А. Производственное обучение газосварщиков; Академия, 2011. - 192 c.
. Люшинский
А. В. Диффузионная сварка разнородных материалов; Академия, 2006. - 208 c.
. Овчинников
В. В. Технология газовой сварки и резки металлов; Академия, 2012. - 240 c.