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

Подождите немного. Документ загружается.

361

32.2.2 Оборудование для точечной сварки

Для точечной сварки применяют точечные машины общего назначения

(одноточечные с двусторонним подводом тока); одно- и многоточечные ма-

шины специального назначения; подвесные точечные машины с клещами

(МТПГ-75-6) и машины для сварки распорными пистолетами (пневматиче-

ский гидроусилитель).

Машины контактной сварки состоят из двух основных частей: электри-

ческой и механической. Электрическая часть машин состоит из трансформа-

тора, регуляторов тока и времени, прерывателя тока и токоподводящих про-

водов и устройств. Трансформатор однофазный с секционированной первич-

ной обмоткой, позволяющей с помощью переключателя ступеней изменять

значение напряжения во вторичной обмотке. При первичном (220 В или

380 В) и вторичном (1 - 20 В) напряжениях сварочный ток достигает не-

скольких десятков килоампер.

Машина для контактной точечной сварки МТ-501 предназначена для

одноточечной сварки изделий из малоуглеродистой стали толщиной от

(0,2+0,2) мм до (1+1) мм. Номинальный сварочный ток – 5000 А. Среднеча-

совой темп работы – 1800 сварок в час. Число ступеней регулирования - 8.

Вторичное напряжение – 1,06-2,12 В. Максимальное усилие сжатия – 1000 Н.

Привод сжатия – пневматический. Масса машины – 210 кг.

1 – корпус; 2 – неподвижный рычаг; 3 – подвижный

рычаг; 4 – механизм сжатия; 5 – источник питания;

6 – электронный блок управления

Рисунок 32.6 – Общий вид машины для контактной точечной сварки

362

Машина МТ-501 (рисунок 32.6) имеет сварной стальной корпус 1, не-

подвижный 2 и подвижный 3 рычаги для крепления электродов. Верхний

электрод приводится в движение от пневматического механизма сжатия 4.

Источник питания – сварочный трансформатор 5 и механизм сжатия

электродов управляются электрической схемой с электронным блоком 6. Для

охлаждения электродов и сварочного трансформатора используется проточ-

ная вода.

Упрощенная электрическая схема машины МТ-501 показана на рисун-

ке 32.7.

Рисунок 32.7 – Упрощённая электрическая схема машины МТ –501

Электрическая схема машины, снабженная электронным блоком

управления (регулятором цикла сварки) определяет последовательность от-

дельных операций машины по следующему циклу:

- сжатие электродов («сжатие»);

- включение и выключение сварочного тока («сварка»);

- выдержка и подъем электродов («пауза»).

Питание сварочного трансформатора и электронного блока управления

осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В. Первичная

обмотка трансформатора и электронного блока управления осуществляется

от сети переменного тока напряжением 220 В. Первичная обмотка трансфор-

матора секционируется выключателями В1, В2 и В3. Устанавливая их в раз-

личные положения, можно регулировать напряжение во вторичной обмотке

трансформатора в пределах 1,06-2,12 В.

После нажатия на кнопку КП (смонтирована на педали, установленной

на полу впереди машины) электронный блок управления ЭБУ подает питание

на катушку электромагнитного пневматического клапана КПЭМ, клапан

включается и происходит сжатие электродов пневмоцилиндром. Через 0,5 с

после включения механизма сжатия подается питание на катушку

363

электромагнитного контактора, который замыкает контакты К1 и К2, вклю-

чая сварочный трансформатор ТС. Через время, заданное на делителе напря-

жения «сварка» ЭБУ отключает катушку К – трансформатор выключен.

Через время, заданное на делителе напряжения «пауза», отключается

катушка КПЭМ и электроды расходятся, освобождая сваренные детали. При

повторном нажатии на кнопку КП цикл повторяется.

32.3 Порядок выполнения работы

32.1.1 Ознакомиться с технологией контактной сварки.

32.1.2 Изучить принцип действия машины МТ-501.

32.1.3 Выбрать режим сварки и зарисовать циклограмму сварки.

32.1.4 Произвести сварку на мягком и жестком режимах малоуглероди-

стой стали толщиной 0,5-1 мм.

32.1.5 Проверить качество сварных соединений (твердость, размер точ-

ки, прочность на отрыв).

32.4 Содержание отчета

32.4.1 Описать сущность процесса контактной точечной сварки.

32.4.2 Схема точечной сварки.

32.4.3 Обосновать режимы точечной сварки для заданных образцов.

32.4.4 Вид сваренных деталей.

32.4.5 Выводы.

32.5 Контрольные вопросы

32.5.1 В чем сущность процесса электрической контактной сварки?

32.5.2 Назовите основные способы контактной сварки?

32.5.3 Что является основными параметрами режима точечной сварки?

32.5.4 Как связано сопротивление проводников с тепловым действием

электрического тока?

32.5.5 От чего зависит количество теплоты при сварке?

364

33 Лабораторная работа № 33

Режущий инструмент (материалы, конструкция, геометрия)

33.1 Цель работы

33.1.1 Ознакомиться с основными сведениями об углеродистых и ле-

гированных, быстрорежущих сталях, твердых сплавах, минералокерамике,

абразивных материалах.

33.1.2 Изучить конструкцию и геометрические параметры: резцов,

сверл, зенкеров, фрез.

33.2 Материалы

Материалы, применяемые для изготовления режущего инструмента,

должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, теплостойкостыо,

прочностью и ударной вязкостью. В настоящее время в качестве материалов

для режущего инструмента используются углеродистые и легированные ста-

ли, быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, карбидо-

стали, мартенситостареющие инструментальные сплавы, алмазные и синте-

тические, сверхтвердые материалы.

Углеродистые (У10, У11А, У12) и легированные (11ХФ, 9ХС,

ХВГ,

ХВСТ, Х12М и другие) инструментальные стали сейчас используются весьма

ограниченно. Применение этих сталей ограниченно теплостойкостью при ре-

зании 150-250 ºС. Основное достоинство этих материалов - низкая стоимость,

невысокая температура закалки, незначительная карбидная неоднородность.

Эти стали используют при обработке различных легкообрабатываемых мате-

риалов.

Быстрорежущие стали являются наиболее распространенным материа-

лом для режущего инструмента. Сочетая высокую твердость (до 65 HRC)

с повышенной теплостойкостью (до 650 ºС), быстрорежущая сталь позволя-

ет повысить скорость резания в 4-5 раз, а стойкость - в 10-15 раз по сравне-

нию с другими инструментальными сталями: Сейчас отечественной про-

мышленностью выпускается более 30 марок быстрорежущей стали. Наиболее

распространенные – Р6М5, Р6МЗ.

Твердые сплавы представляют собой твердый раствор карбидов вольф-

рама (WC), карбидов титана (Тic) и карбидов тантала (ТaC) в металлическом

кобальте (Co). Твердые сплавы используют в виде пластинок определенной

формы и размеров, изготовляемых методами порошковой металлургии.

Твердые сплавы подразделяют на 4 группы: ВК, ТК и ТТК. К группе

ВК (вольфрамовой) относятся ВКЗ, ВК8, ВК15, ВК25 (WC – 75 %, Co – 25 %)

и другие; к группе ТК (титановольфрамовой) - Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10,

Т5К12В (TiC-30 %, Co-40 %, остальное WC); к группе ТТК (титанотантало-

365

вольфрамовой) - ТТ17К12, ТТ10К8Б. Четвертая группа - безвольфрамовые

твердые сплавы КНТ-16, ТМ1, ТМ3, ТН20 (74 % TiCN + 19,5Ni + 6,5 % Mo).

Пластинки из твердого сплава имеют высокую износостойкость и те-

плостойкость (800-1000 ºС), что позволяет обрабатывать заготовки со скоро-

стями резания до 300 м/мин. Недостатком твердых сплавов является их низ-

кие пластичность и прочность.

Минералокерамика - синтетический материал, основой которого явля-

ется технический глинозем А1

подвергнутый спеканию при 1720-1750 ºС.

(ЦМ332 – 99 % А1

, твёрдость 91HRA). Имеет высокую износостойкость.

Недостатками являются низкая прочность и большая хрупкость. Инструмен-

ты, оснащенные пластинками из минералокерамики, эффективно использу-

ют при получистовой и чистовой обработке сталей, чугуна и цветных метал-

лов в условиях безударной нагрузки. Для повышения эксплуатационных ха-

рактеристик минералокерамики в нее добавляют вольфрам, молибден, бор,

титан, никель и т.д. Такие материалы называют керметами.

В последнее время созданы композиции керамики В3, В0К60, 20К63,

которые могут быть отнесены к группе наиболее современных, режущих ма-

териалов (в отличие от белой керамики эти марки имеют чёрный цвет). В со-

став их входит до 40 % карбидов титана, вольфрама, молибдена. Изготовля-

ются методом горячего прессования, имеют прочность 700 МПа.

Абразивные материалы - мелкозернистые или порошковые вещества,

используемые для изготовления абразивных инструментов: шлифовальных

кругов, головок, сегментов, брусков и т.д. Естественные абразивные мате-

риалы (наждак, кварцевый песок, корунд) находят ограниченное применение

вследствие неоднородности свойств. В промышленности применяют в ос-

новном искусственные абразивные материалы: электрокорунды, карбиды

кремния, карбиды бора, окись хрома, синтетические алмазы, а также новые

материалы, такие как славутич, эльбор, гексагонит и др. Абразивные мате-

риалы имеют очень высокую твёрдость, высокую красностойкость (1800-

2000 ºС) и износостойкость. Допустимая скорость резания 15-100 м/с (при-

мер: круг 25 А25, ПСМ16К, 20ПГ352).

В промышленности используют естественные (А) и искусственные

(синтетические) алмазы марок АСО, АСР, АСВ, АСК, АСО, АСМ, АСН.

Из синтетических твердых материалов (СТМ), применяемых для лез-

вийной обработки, применяются:

Эльбор - Р (или композит 01, который в настоящее время имеет наи-

более широкое применение).

Гексанит – Р (композит 10) - поликристаллический материал на основе

бора и азота. Исходное сырье для производства гексанита – Р - вюрцитопо-

добный нитрид бора (гексанит), получаемый из гексогонального графитопо-

добного нитрида бора с помощью ударных волн. Гексанит - Р имеет тонкую

зернистую структуру, размер частиц основной фазы менее 1 мкм, обладает

высокой микротвёрдостью (1000-6000 кг/мм

) и пониженной хрупкостью,

что позволяет использовать его при работе с ударными нагрузками.

366

33.3 Конструкция инструментов

33.3.1 Резцы

Применяемые в машиностроении резцы можно классифицировать

по следующим признакам:

- по виду станков: токарные, строгальные, долбежные, автоматно-ре-

вольверные, расточные для горизонтально-расточных станков, специаль-

ные;

- по виду обработки: проходные, подрезные, отрезные, прорезные,

расточные, галтельные, резьбовые, фасонные (рисунок 33.1);

- по сечению крепежной части: прямые, отогнутые, изогнутые, с от-

тянутой головкой;

- по направлению подачи: правые и левые;

- по способу изготовления: с рабочей частью, выполненной как одно

целое с крепежной; с рабочей частью, приваренной встык; с наплавленной,

напайной, клееной пластинкой; с механическим креплением пластинок или

вставок;

- по роду инструментального материала: из сверхтвёрдых сплавов, с

пластинками из твердого сплава, из быстрорежущей стали и т.д.

а - проходной; б - подрезной; в - отрезной, прорезной;

г - расточной; д - галтельный; е - резьбовой; ж – фасонный

Рисунок 33.1 – Классификация резцов по виду обработки

Резцы (рисунок 33.2) состоят из державки, служащей для закрепления

в резцедержателе станка, и головки (рабочей части). Головка, полученная

заточкой, имеет следующие элементы: переднюю поверхность 1, по кото-

367

рой сходит стружка; главную заднюю поверхность 3, обращенную к поверх-

ности резания; вспомогательную поверхность резания 4, обращенную к об-

рабатываемой поверхности; главную режущую кромку 2, образованную пе-

ресечением передней и главной задней поверхностей; вспомогательная ре-

жущая кромка 5, образованная пересечением передней и вспомогательной

задней поверхностей; вершину резца 6 - место сопряжений режущих лезвий.

I - державка, II – головка

1 - передняя поверхность; 2 - главная режущая кромка; 3 - главная

задняя поверхность; 4 – вспомогательная задняя поверхность;

5 – вспомогательная режущая кромка; 6 - вершина резца

Рисунок 33.2 - Рабочие поверхности и режущие кромки резца

368

Форма режущей части резца определяется конфигурацией и рас-

положением в пространстве его поверхностей и кромок, т.е. с помощью уг-

лов, называемых геометрическими параметрами. Для определения геомет-

рии резца принимают следующие координатные плоскости: основная плос-

кость, плоскость резания, главная секущая плоскость (рисунок 33.3).

Рисунок 33.3 - Геометрические параметры токарного резца

Основной плоскостью называется плоскость, параллельная направле-

ниям продольной и поперечной подач резца.

Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности

резания и проходящую через главную режущую кромку.

Главная секущая плоскость - плоскость, перпендикулярная проекции

главной режущей кромки на основную плоскость.

Имеется также вспомогательная секущая плоскость - это плоскость,

перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основ-

ную плоскость.

Геометрические параметры резцов рассматриваются в главной и

вспомогательной секущих плоскостях, в поперечном и продольном разре-

зах, проекции на основную плоскость и во фронтальном виде со стороны

главной и вспомогательной режущих кромок.

Углы, измеряемые в главной секущей плоскости:

Главный передний угол γ - это угол между передней поверхностью

резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проведенной

через главную режущую кромку. Он может быть положительным, отрица-

тельным или равным нулю.

Главный задний угол α - это угол между главной задней поверхностью

резца и плоскостью резания.

Угол заострения β - это угол между передней и главной задней по-

верхностями резца.

369

Угол резания δ - это угол между передней поверхностью резца и

плоскостью резания.

В основной плоскости измеряются углы в плане:

Главный угол в плане φ - это угол между проекцией главной режущей

кромки и направлением подачи.

Угол в плане при вершине резца ε - это угол между проекциями режу-

щих кромок на основную плоскость.

Углы заточки инструмента измеряют с помощью настольного угломера

(рисунок 33.4)

Рисунок 33.4 – настольный угломер

33.3.2 Сверла

Сверла предназначены для сверления отверстий в сплошном материа-

ле, рассверливания уже имеющихся отверстий, надсверливания конических

углублений. В промышленности применяют следующие основные типы

свёрл: спиральные, перовые, пушечные, для кольцевого сверления, центро-

вочные, специальные (рисунок 33.5). Свёрла изготовляют из быстрорежущей

стали марок Р6М5, Р9К5 и др.

а - цилиндрическое сверло с пластиной ВК8 и

с цилиндрическим хвостовиком; б – свёрло

со сплошным стеблем; в - трёхперовое сверло

Рисунок 33.5 – Свёрла

)

в)

370

Спиральное сверло является основным типом сверл, наиболее

широ-

ко распространенным (рисунок 33.6). Его используют при сверлении и рас-

сверливании отверстий диаметром до 80 мм с точностью обработки по 11-

12 квалитетам и шероховатостью Rа в пределах 10

мкм. Спиральное сверло

имеет рабочую часть (режущую и направляющую), шейку и хвостовик. Ос-

новную работу резания выполняет режущая часть двумя главными режущи-

ми кромками 1, двумя вспомогательными режущими кромками 2 и одной

поперечной кромкой 3. Главные режущие кромки образуются на каждом зу-

бе пересечением задних и передних поверхностей. Поперечная кромка 3

образуется в результате пересечения двух задних поверхностей.

С целью уменьшения трения сверла об обрабатываемую поверхность

направляющая часть делается узкой в виде ленточек. Кроме этого, рабочая

часть имеет обратную конусность, т.е. уменьшение диаметра к хвостовику

на 0,03-0,12

мм на каждые 100 мм. Для придания сверлам большей жесткости

их сердцевина к хвостовику делается увеличенной на 1,4-1,5

мм на каждые

100 мм длины.

Угол при вершине φ располагается между проекциями главных ре-

жущих кромок на основную плоскость. Его значение выбирается, в основ-

ном, в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Для стандартных

сверл значение 2 φ = 116-122° .

Углом наклона винтовой канавки ω называется угол между каса-

тельной к винтовой линии, образующей эту канавку, и линией, параллель-

ной оси сверла. В разных точках режущей кромки он неодинаков. В перифе-

рийной точке главной режущей кромки, т.е. по кромке ленточки, он макси-

мальный. Угол ω = 15-60° зависит от обрабатываемого материала, глубины

просверливаемого отверстия и других факторов.

d - диаметр сверла; 2φ - угол при вершине; ω - угол наклона

винтовой канавки; b – ширина канавки; f - ширина ленточки

Рисунок 33.6 - Элементы и геометрия сверла

Передний угол γ - угол между касательной к передней поверхности в

рассматриваемой точке главной режущей кромки и нормалью в этой же точ-

ке к поверхности резания. Передний угол γ у сверла переменный: min у вер-

шины, max на периферии.