Богодухов С.И., Бондаренко Е.В., Проскурин А.Д. и др. Материаловедение и технологические процессы машиностроительного производства. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

261

Заполнить разделы паспорта, пользуясь при этом «Указаниями по за-

полнению паспорта».

22.6.1 Указания по заполнению паспорта

Таблица 22.1. Паспорт пресса кривошипного.

1. Тип: указывается тип кривошипного пресса.

2. Завод-изготовитель: для отечественных прессов указывается завод и

город, для иностранных - фирма и страна.

3. Модель: проставляется марка в соответствии с принятой системой

условного маркирования.

4. Год выпуска: устанавливается по документам к прессу.

5. Время пуска в эксплуатацию: указывается дата.

6. Назначение пресса: формулируется по видам работ, для которых

предназначен пресс.

7. Габариты: проставляются данные фактических замеров и масса прес-

са.

8. Общий вид пресса: дается общий вид с простановкой основных раз-

меров.

9. Основные данные пресса - является обобщающей.

10. Номинальное усилие пресса: определяется расчетом.

11. Ход ползуна: проставляются данные замера между крайними верх-

ним и нижним положениями ползуна.

12. Число ходов ползуна в минуту: определяется числом двойных хо-

дов непосредственным подсчетом или по формуле

n = 0,98 n

зуб

рем

где n

н -

номинальное число оборотов электродвигателя;

зуб.

, i

рем

- соответственно передаточные отношения зубчатой и ре-

менной передачи;

0,98 - коэффициент скольжения ремня.

При отсутствии зубчатой или ременной передачи опускается соответ-

ствующий сомножитель в формуле.

13. Наибольшая площадь среза: в одной из строк записывается наи-

большая площадь среза при напряжении 50 кН/м

, рассчитанная по формуле

ср50

=Р

где Р

— номинальное усилие пресса, Н.

– предел прочности

14. Регулировка длины шатуна. Указывается разность между наиболь-

шей и наименьшей длинами шатуна.

262

15. Расстояние от стола до ползуна в его нижнем положении при наи-

меньшей длине шатуна: проставляются результаты замера.

16. Выталкиватель: указывается месторасположение и величина хода

выталкивающего устройства.

17. Наибольшее расстояние от стола до направляющих: указывается

расстояние от нижнего края направляющих до поверхности стола в его край-

нем верхнем положении.

18. Расстояние от оси ползуна до станины: размер проставляется толь-

ко для прессов открытого типа.

19. Высота стола над уровнем пола: проставляются результаты замера.

20. Размеры ползуна: указываются размеры рабочей поверхности пол-

зуна.

21. Расстояние между стойками станины в свету: размер проставляется

только для двухстоечных прессов.

22. Спецификация рукояток и кнопок управления: дается специфика-

ция рукояток и кнопок с указанием их назначения.

263

Таблица 22.1

ПАСПОРТ ПРЕССА КРИВОШИПНОГО

1 Тип

4 Год вып

ска

2 Завод изготовитель 5 Пуск в эксплуатацию

3 Модель 6 Назначение пресса

7 Габарит! Слева-направо; спереди-назад выс. мм и масса

8 Общий вид пресса 9 Основные данные пресса

10 Номинальное усилие,Н

)

наибольший

)

наименьший

11 Ход пол -

зуна, мм

в) промежуточный

12 Число ходов ползуна в мин.

и ==

/мм

и ==

/мм

13 Наиболь.

площадь

среза, мм

при == Н/мм

14 Регулировка ша-

туна, мм

При ходе ползуна15 Расстояние от

стола до ползуна в

его нижнем поло-

ении

мм

боль-

шем

мень-

шем

а) при нижнем, мм

Регулировка меж-

штампового пр.

б) при верхнем, мм

в столе

а) тип

в по

не

16 Вытал-

киватель

б) ход, мм

17 Наибольшее расстояние от стола

до направляющих, мм

Расстояние от оси ползуна до ста-

нины (для одностоечного пресса)

19 Высота стола над уровнем пола

20 Размеры ползуна, мм

21 Расстояние между стойками станины в свету

Министерство промышленности. Бюро технической информации

22 Спецификация кно-

пок управления

264

22.7 Контрольные вопросы

22.7.1 Что характеризует двигательный, передаточный и исполнитель-

ный механизмы в кузнечно-штамповочном оборудовании?

22.7.2 Какими параметрами характеризуется кузнечно-штамповочное

оборудование?

22.7.3 Какие данные содержит паспорт кузнечно-штамповочной маши-

ны и для каких целей он предназначен?

22.7.4 Какова последовательность составления паспорта кривошипно-

го пресса?

265

23 Лабораторная работа № 23

Изучение технологии изготовления деталей методом порошковой ме-

таллургии

23.1 Цель работы

Ознакомиться с технологией изготовления изделий из порошковых ма-

териалов на основе железа и меди, маркировкой, свойствами и применением.

23.2 Общие сведения

23.2.1 Основные понятия

Порошковой металлургией называются отрасли, охватывающие произ-

водство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с

неметаллическими материалами, при этом основной компонент не доводится

до расплавления.

Преимущества порошковой металлургии по сравнению с другими ме-

тодами изготовления деталей машин и приборов состоят в следующем: полу-

чение изделий, которые невозможно изготовить никакими другими методами

(фильтры, пористые подшипники, контакты из псевдосплавов на основе ту-

гоплавких металлов и др.); экономия материалов, возможность получения

исходных материалов из отходов металлургической и машиностроительной

промышленности (например, стружки, окалины и т.п.), получение изделий

без дальнейшей механической обработки, что приводит к значительному

снижению себестоимости материалов и готовой продукции.

Метод порошковой металлургии включает следующие технологиче-

ские операции: 1) получение порошков; 2) приготовление шихты (смешива-

ние); 3) формообразование (прессование или прокатка) заготовок; 4) спека-

ние; 5) дополнительная обработка (механическая, химико-термическая и др.).

При производстве порошковых деталей необходимо учитывать слож-

ность конфигурации изделия (приложение А). Иногда рентабельным произ-

водство становится уже при годовом выпуске в несколько тысяч изделий

(например, в случае VII группы сложности), а иногда – только при выпуске

100-300 тыс. изделий некоторых типов I-III групп сложности.

Недостатки метода порошковой металлургии: нестабильность

свойств, трудность изготовления крупногабаритных и сложных по форме из-

делий и другие.

Порошки металлов являются основными исходными материалами для

изготовления порошковых изделий. Промышленностью выпускаются метал-

лические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальтовый,

вольфрамовый, молибденовый, титановый, ниобиевый, циркониевый и дру-

гие.

266

Основные методы получения порошков можно разделить на физико-

химические и механические.

Металлические порошки характеризуются физическими и технологи-

ческими свойствами, химическим составом. К физическим свойствам метал-

лических порошков относятся: форма и размер частиц порошка, грануломет-

рический состав, удельная поверхность частиц порошка и т.д. Форма частиц

может быть сферической, осколочной, дендритной, волокнистой и другой в

зависимости от химической природы металла и способа получения.

Гранулометрический состав порошка –это соотношение частиц раз-

ных размеров (фракций), выраженное в процентах. От гранулометрического

состава в сочетании с другими свойствами зависят плотность, текучесть,

прессуемость, усадка при спекании и физико-механические свойства готовых

изделий.

Под удельной поверхностью частиц порошка понимают суммарную

поверхность всех частиц порошка, взятого в количестве единицы объема или

массы.

Технологические свойства порошков характеризуются насыпной плот-

ностью, текучестью, прессуемостью. Насыпная плотность (γ, кг/м

) – это

плотность единицы объема свободно насыпанного порошка. Относительная

плотность (θ, %) – отношение насыпной плотности к удельной плотности

компактного материала.

Текучесть характеризует способность порошка заполнять собой опре-

деленную форму. Определение текучести порошка основано на регистрации

скорости истечения навески порошка (50 г) через калиброванное отверстие.

Измеряется в граммах в секунду.

Прессуемость порошка характеризуется двумя факторами: формуемо-

стью и уплотняемостью. Хорошая уплотняемость порошков облегчает прес-

сование, так как при этом требуется меньшее давление для достижения за-

данной плотности, а при хорошей формуемости получаются более прочные и

неосыпающиеся заготовки. Существенное влияние на прессуемость оказы-

вают размеры и форма частиц порошка.

23.2.2 Технология прессования порошковых материалов

Подготовка порошков к прессованию является ответственным этапом

при изготовлении порошковых изделий, так как качество смеси отражается

на свойствах готовых изделий. Приготовление шихты связано с дозировкой

порошков заданного химического и гранулометрического составов с после-

дующим смешиванием. Иногда вместе с основными компонентами в шихту

вводят технологические присадки – пластификаторы, облегчающие процесс

прессования (стеарат цинка, парафин и др.)

В зависимости от свойств исходных порошков-компонентов смешива-

ние может быть сухое и мокрое (в последнем случае в смеситель вместе с

исходными компонентами добавляется спирт, бензин, глицерин и т.п.). Сме-

267

шивание производится в специальных агрегатах-смесителях в течении 1-5ч.

Прессование (формование) заготовок может осуществляться одним из

следующих основных методов: холодное прессование в пресс-формах; горя-

чее прессование, гидростатическое прессование; прокатка порошков и др.

Применение того или иного метода зависит от прессуемости данного

состава шихт, формы и размеров получаемого изделия. При прессовании по-

лучаются относительно прочные полуфабрикаты или заготовки, имеющие

форму и размеры готовых изделий с учетом изменения размеров при спека-

нии, а также припусков, связанных с необходимостью последующей обра-

ботки заготовок. Процесс деформирования порошков сопровождается

уменьшением первоначального объёма, причем существенно отличается от

процесса деформирования компактного материала, при котором его объем

остается постоянным, изменяется только форма. При прессовании порошков

наблюдается почти троекратная степень обжатия, то есть высота изготавли-

ваемой прессовки составляет третью часть высоты заполняемой смесью по-

лости матрицы.

Наибольшее применение получил метод холодного прессования в за-

крытых пресс-формах (рисунок 23.1).

а – засыпка порошка в матрицу; б – прессование;

в – выпрессовка заготовки

1 – верхний пунсон; 2 – питатель с шихтой;

3 – матрица; 4 – нижний пуансон со стержнем

Рисунок 23.1 – Схема одностороннего прессования

В установленную на плиту пресса пресс-форму засыпается порция

шихты, через пуансон прикладывается заданное давление, после выдержки

268

нагрузку снимают, затем производится выпрессовка заготовок из пресс-

формы. Прессование в закрытых пресс-формах может быть односторонним и

двусторонним. Одностороннее применяется при изготовлении изделий про-

стой формы, у которых отношение длины или высоты к диаметру или тол-

щине не превышает трех.

23.2.3 Основные закономерности прессования

Усилие прессования определяется зависимостью

FpP

⋅

где

– давление прессования, МПа;

F – площадь поперечного сечения.

Под давлением (при одноосном сжатии) порошок, засыпанный в пресс-

форму, растекается в стороны, в результате чего возникает боковое давление

бок

, кН/м

, действующее на стенки пресс-формы

бок

⋅

−

где

– коэффициент Пуассона металлического порошка.

Или

бок

·Р, где

– коэффициент бокового давления.

−

Свойства некоторых порошковых материалов и значения коэффициен-

тов бокового давления приведены в таблице 23.1.

Таблица 23.1 – Свойства порошков

Мате-

риал

Насыпная

плотность,

г/см

Плотность

компактного

материла,

г/см

Твёрдость

НВ

Коэффи-

циент

Пуассона

Коэффи-

циент

бокового

давления

Воль-

фрам

2,4-4,0 19,3 400 0,17 0,21

Железо 1,8-3,0 7,8-7,85 126-133 0,28 0,39

Медь 1,5-2,5 8,3-8,9 92-109 0,35 0,54

Величина бокового давления не является постоянной по высоте прес-

суемых изделий, а уменьшается (при одностороннем прессовании) от верха

прессформы, т.е. места приложения давления к нижней части пресс-формы.

269

Понижение бокового давления объясняется падением общего давления прес-

сования по высоте заготовки, вызываемого трением частиц друг о друга и о

стенки матрицы. Вследствие снижения давления прессования по высоте

прессуемого изделия возникает неравномерная плотность спрессованной за-

готовки по её объему.

После выпрессовки изделий из пресс-формы размеры их под действием

внутренних напряжений увеличиваются. Это явление называется упругим

последействием. Обычно упругое последействие сильнее проявляется по на-

правлению прессования, чем перпендикулярно ему. Если по направлению

прессования δ

= 5-6 %, то перпендикулярно ему δ

= 2-3 %.

Величина упругого последействия определяется по формулам

100

⋅

−

100

⋅

−

где

; h

– диаметр и высота брикета, находящегося в пресс-форме под

действием давления прессования;

; h

– после выпрессовки из матрицы.

Объемная величина упругого последействия (%) определяется по ана-

логичной зависимости

100

⋅

−

Установление величины упругого последействия имеет большое значе-

ние при проектировании пресс-формы для учета возможного изменения раз-

меров изделия после выпрессовки.

Для получения достаточно прочных заготовок при холодном прессова-

нии применяются значительные давления, которые в зависимости от требуе-

мой плотности и свойств порошковой шихты могут колебаться от 50 до

150 МПа для твердосплавных смесей с пластификатором и от 500 МПа до

800-1000 МПа для железных и стальных порошков.

23.2.4 Спекание порошковых заготовок

Холодное прессование не обеспечивает механической прочности прес-

совок. Для повышения механических свойств и придания порошковым изде-

лиям необходимых физико-химических свойств заготовки подвергают спека-

нию. Спекание производится при температуре 0,7-0,9 от абсолютной темпе-

ратуры плавления основного компонента в многокомпонентной порошковой

смеси.

В процессе спекания за счет качественного и количественного измене-

ния контактов, связанных с большой подвижностью атомов при повышенных

270

температурах, увеличивается поверхность зацепления частиц, повышаются

плотность и прочность изделия, достигаются необходимые физико-

химические свойства.

Спекание производится в вакууме или контролируемой атмосфере

(восстановительной – водород, диссоциированный аммиак, конвертирован-

ный газ, нейтральной – аргон, гелий и др.) Длительность выдержки при тем-

пературе спекания в зависимости от состава шихты может быть до несколь-

ких часов (таблица 23.2).

В результате спекания прочностные свойства σ

; σ

железографита

увеличиваются от 100 МПа до 300 МПа (в зависимости от материала, режи-

мов процесса, пористости), твердость увеличивается от 60 НВ до 100 НВ.

Плотность изделий возрастает с повышением температуры спекания и давле-

ния прессования. Для получения порошковых беспористых или малопорис-

тых изделий применяют многократное прессование и спекание или горячее

прессование.

Точность размеров изделий после спекания соответствует 12-14 квали-

тету, шероховатость поверхности 10-5 мкм. Калибровка повышает точность

до 8-11 квалитета, снижает шероховатость до 5 -2,5 мкм.

Таблица 23.2 - Ориентировочные режимы прессования и спекания по-

рошковых антифрикционных материалов

Режим спекания

Порошковый

материал

Давление

прессова-

ния, МПа

темпера-

тура, ºС

выдерж-

ка, мин

защитная среда

Железографит

(0,8 - 3 %)C; же-

лезографит, леги-

рованный медью

400-800

1050-1150

60-180

Конвертирован-

ный эндогаз

Бронза пористая

и бронзографит

(1 - 4 % С)

200-400

720-850

30-120

Водород, диссоци-

ированный амми-

ак, конвертирован-

ный газ

23.2.5 Классификация порошковых материалов

Марки порошковых сталей обозначают сочетанием букв и цифр. Пер-

вые две буквы СП указывают, что сталь получена методом порошковой ме-

таллургии. Число после буквы П показывает среднее содержание общего уг-

лерода в сотых долях процента, содержание свободного углерода при этом не

превышает 0,2 %. Следующие за этим числом буквы обозначают легирую-

щие элементы (обозначение как в легированных сталях: А - азот, Б – ниобий,

В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, К – кобальт, М – молибден, Н – ни-