5 ткм 2013. Готовления их выбрана сталь зохма а расшифруйте состав и определите группу стали по назначению
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Обработка стали вакуумом Вакуумирование металла осуществляют основным образом в сталеразливоч- ном ковше. Лучшие результаты при этом получаются при вакуумировании нераскисленного металла. За счет создания разрежения над поверхностью металла происходит интенсивное выделение пузырьков растворенных в нем газов — водорода, азота и монооксида углерода. Также к поверхности этих пузырьков прилипают неметаллические включения, которые выводятся на поверхность и переходят в шлак. Кроме того, растворенный в металле кисло- род взаимодействует с углеродом, поэтому этот процесс используют и для получения безуглеродистых коррозионностойких сталей. После интенсивной дегазации в металл сверху из помещенного в вакуумной камере бункера вво- дят раскислители и легирующие добавки. Различают две разновидности процесса: • VD (Vacuum Degassing) — вакуумная дегазация металла; • VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) — вакуумно-кислородное обезуглероживание, при котором для удаления углерода из металла ис- пользуют и продувку кислородом. Однако в последнее время все большее распространение получают комбини- рованные агрегаты, сочетающие в себе обе разновидности. Рис. 61. Схемы ваккуумирования стали: а) камерное ваккуумирование; б) обезуглероживание стали; в) струйное вакуумирование; г) циркуляционное вакуумирование; д) порционное вакуумирование В настоящее время наиболее распространенными способами обработки ме- талла вакуумом в ковше являются: 1. помещение ковша с металлом в вакуумную камеру, последующее пе- ремешивание металла инертным газом и ввод раскислителей из бунке- ра, данный метод часто называют «ковшовым вакуумированием» (рис. 61, а), аналогичным образом происходит и обезуглероживание металла (рис. 61, б); 2. вакуумирование при переливе из ковша в ковш или из ковша в излож- ницу. Поскольку обработке вакуумом подвергается «струя» металла, данный метод иногда называют «струйным вакуумированием» или «вакуумированием струи» (рис. 61, в); 3. циркуляционное вакуумирование, когда металл под действием вакуума всасывается в специальную камеру, где и происходит удаление вред- ных примесей (рис. 61, г); 4. порционное вакуумирование, при котором металла закачивается в ка- меру вакуумирования отдельными порциями (рис. 61, д). Импульсно-динамическое устройство Одним из недавно предложенных является способ внепечной обработки ста- ли в ковше с применением импульсно-динамического устройства (ИДУ). Это устройство благодаря своей простоте существенно дешевле, чем установка печь-ковш и может выполнять ее основные функции. Импульсно-динамическое устройство (рис. 62), представляет собой кассету (картридж), заполненную материалами, необходимыми для обработки стали в ковше. Материалы располагаются в кассете в необходимом порядке в сек- торах и разделены плавящимися перегородками сегментах. Рис. 62. Схема импульсно-динамического устройства:1 — стальной стержень; 2 — футеровочные термостойкие втулки; 3 — горизонтальные стенки; 4 — со- ставная обечайка; 5 — кольцевые элементы из реагентов; 6 — перегородки; 7 — слой магния; 8 — направляющие элементы; 9 — тепловой экран; 10 — алюминиевые пластины; 11 — опора; 12, 13 — защитный кожух; 14 — стале- разливочный ковш; 15 — расплав С помощью импульсно-динамического устройства возможно выполнять опе- рации раскисления, легирования, рафинирования, модифицирования, дегаза- ции, удаление шлака, усреднение химического состава и температуры. Перемешивание металла в ковше осуществляется за счет использования ре- активной энергии струйных течений, получаемых при помощи струйно- вихревых смесителей (рис. 63), работающих на основе испарения активной составляющей (Mg или Ca) и экзотермических реакций окисления примесей, что позволяет рассчитывать на эффективное перемешивание при рафиниро- вании стали. Время обработки при помощи этого устройства не превышает 10 мин. Рис. 63. Схема расположения элементов в кассете ИДУ Устройство вводится в ковш с металлом при помощи подъемного механизма и экранного модуля. Во время обработки производятся попеременные подъ- ем и опускание ИДУ с целью дополнительного перемешивания металла в ковше. 6.По эскизу детали (рис.11) разработайте эскизы элементов литейной формы, модели стержневого ящика, собранной литейной формы (в разрезе). Опишите последовательность изготовления литейной формы методом ручной формовки. Материал детали – чугун СЧ20. Рис.1 1 Рис. 1. Эскиз детали. Выбор положения формы при заливке и поверхности разъема формы Для получения качественной отливки обрабатываемые поверхности в литейной форме должны быть нижними или боковыми. Поэтому отливку целесообразно располагать вертикально. При таком варианте формовочные уклоны выполняются на обрабатываемых поверхностях, стержень устанавливается вертикально и надежно закреплен. Форма закрепляется в двух опоках. Составление эскиза отливки Размеры на эскизе отливки выбираются с учетом припусков на механическую обработку. Под припуском на механическую обработку под- разумевается слой металла (на одну сторону), снимаемый в процессе механической обработки для достижения требуемых размеров и чистоты обрабатываемой поверхности. Расположение припуска определяется знаком механической обработки, который имеется на чертеже детали ( V ). Припуски на механическую обработку назначаются на основании таблицы 1 [2, стр.9, табл.3]. Таблица 1. Припуски на механическую обработку отливок из серого чугуна ГОСТ 3.11 25 - 88 76+3+2,5=81,5 48+3+2,5=53,5 Ø52 - 2,5 · 2 = Ø47 Ø86 - 2,5 · 2 = Ø81 Остальные размеры не меняются. По полученным данным можно нарисовать эскиз отливки. Рис.2. Эскиз отливки. Составление эскиза модели Все размеры модели получаются с чертежа отливки с учетом их увеличения на процент литейной усадки, которая определяется по таблице 2 [2, стр. 11, табл. 6]. Таблица 2. Процент литейной усадки. Принимаем среднее значение процента литейной усадки для серого чугуна приблизительно равным 1%. Пересчитаем линейные размеры отливки: 81,5+0,82=82,32 53,5+0,54=54,04 Ø47+0,47= Ø47,47 Ø 81+0,81= Ø81,81 На эскизе модели указываются плоскость разъема модели и формы (МФ), а также расположение верхней опоки (В) и нижней опоки (Н). Формовочные уклоны на вертикальных поверхностях облегчают извлечение модели из песчаной формы. Величину таких уклонов выбирают по таблице 3 [2, стр. 11, табл.7]. Таблица 3. Уклоны для деревянных моделей ГОСТ 3212 – 80 Для круглых деталей, расположенных вертикально, уклон моделей можно не делать. Для получения отверстия литьем в литейные формы устанавливается стержень, который вычерчивается на эскизе модели тонкими линиями. Диаметр стержня равен диаметру отверстия в модели. Для установки и закрепления стержня нужно спроектировать стержневые знаки. В нашем случае это будут вертикальные стержневые знаки. При спаривании двух полуформ выступающая часть стержня должна свободно попадать в специальное отверстие в обеих полуформах, которые называются стержневыми знаками. Размеры нижних вертикальных знаков определяются по таблице 4 [2, стр. 12, табл. 9]. Таблица 4. Высота нижних вертикальных знаков по ГОСТ 3606-80. Высота верхнего знака меньше высоты нижнего знака на 5 - 15 мм, но для упрощения изготовления может быть одинаковой, т.е. равной 25мм. Для лучшего извлечения модели из формы без разрушения ее стенок, знаки имеют уклоны, величина которых зависит от высоты знака и его расположения в форме. Значения уклонов указаны в табл. 5 [2, стр.13, табл. 10]. Таблица 5. Уклоны стержневых знаков ГОСТ 3606 -80 Рис. 3. Эскиз модели. Составление эскиза стержня Внутренние полости отливки могут быть изготовлены при помощи стержня. Стержень изготавливается в разъемном ящике, состоящем из двух симметричных половин. Он изготавливается из стержневой смеси. Размеры стержня выбираются с учетом усадки металла при охлаждении. Для отливок из серого чугуна все размеры увеличиваются на 1%. Рис. 4. Эскиз стержня. Составление литейной формы Эскиз собранной литейной формы (вертикальный разрез) учитывает наличие следующих элементов: полости формы I, стержней 2, формовочной смеси 3, опоки нижней 4, опоки верхней 5. питателя 6, шлакоуловителя 7, стояка 8, литниковой чаши 9, выпоров 10, газоотводящих каналов 11. Рис. 5. Эскиз литейной формы. Последовательность изготовления формы методом ручной формовки Ручная формовка применяется при единичном производстве отливок (ремонтное литье, уникальные единичные отливки и т.п.). существует большое разнообразие методов ручной формовки, применение которых зависит от вида отливки: сложность, габариты, масса, марка сплава, условия производства, срочность изготовления и т.д. Материал модели – чаще всего дерево. Размеры модели должны быть больше размеров отливки, во первых, на величину усадки металла в процессе его охлаждения в форме, во вторых, на величину припуска механической обработки, если таковая предусмотрена. Наиболее простой является формовка по цельной модели с применением модельных плит. Модельные плиты могут быть деревянными или легкими металлическими. Модель устанавливается на модельную плиту, на которую помещают опоку. Поверхность модели и плиты посыпают разделительным составом для уменьшения прилипания смеси к оснастке (разделительный состав, чаще всего, сухой кварцевый песок). Затем на модельные плиты насыпают формовочную смесь, уплотняя ее для повышения прочности трамбовкой(ручной или пневматической). После уплотнения рейкой счищают излишки смеси, опоку вместе с моделью и смесью снимают с модельной плиты, одновременно поворачивая полуформу на 180 о , в нескольких местах ее прокалывают стальной проволокой с заостренным концом (душником) для создания вентиляционных каналов. На перевернутую опоку устанавливают вторую опоку таких же размеров 9по высоте опоки могут быть разные), модели стояка с воронкой и выпора. После чего в опоку насыпают формовочную смесь, уплотняя ее. По относительному расположению эта опока называется опока верха. После полной набивки опоки верха излишки смеси срезают рейкой и производят вентиляционные каналы. Теперь нужно удалить модель отливки, стояка и выпора. Два последних извлекают из опоки верха сразу после накалывания вентиляционных каналов, после чего верхнюю опоку снимают с нижней, поворачивая ее на 180 о и устанавливая на заранее подготовленную поверхность. Модель, находящуюся в нижней опоке, осторожно расталкивая, извлекают с помощью специальных приспособлений. От отпечатка модели стояка в нижней полуформе вручную прорезают канал, через который во время заливки жидкий металл пой дет от стояка в полость формы ( для упрощения шлакоуловитель и прибыль не ставим). Подобный канал прорезают и к выпору. Устраняют возможные дефекты формы. Возникшие при извлечении модели и других операциях, обдувают обе полуформы сухим сжатым воздухом для удаления возможного засора и производят сборку формы. 7.Изложите сущность способа литья в оболочковые формы и приведите поясняющие эскизы. Укажите достоинства, недостатки и области применения этого способа литья. Литейная форма представляет собой разъемную тонкостенную оболочку, изготовленную из песчано-смоляных смесей по горячей металлической модели. Формовочная смесь для оболочковых форм состоит из мелкозернистого кварцевого песка (или другого огнеупорного материала), синтетической термореактивной или термопластичной смолы, которая является связующим, и различных технологических добавок. Способ изготовления оболочек основан на специфических свойствах смол. Смолы при комнатной температуре могут быть жидкими или твердыми. При нагревании до 100—120°С жидкие смолы становятся еще более жидкими, твердые смолы расплавляются и обволакивают песчинки огнеупорного материала. При дальнейшем нагревании до 200—250°С термореактивные смолы необратимо твердеют. Для перевода термопластичных смол в твердое необратимое состояние в них добавляют отвердители. Формовочные смеси применяют двух видов: неплакированные и плакированные. Неплакированная смесь содержит кварцевый песок и смолу в виде порошка, равномерно перемешанную с песком. Плакированная смесь специально подготавливается и содержит смолу в виде тонкой пленки, покрывающей поверхность песчинок. Такая смесь обладает лучшими свойства- ми (прочностью, газопроницаемостью и др.) Модельная оснастка для изготовления оболочковых форм состоит из двух модельных плит (верхней и нижней), стержневых ящиков и вспомогательных приспособлений. Модельные плиты изготавливают из стали, чугуна или алюминиевых сплавов и снабжают толкателями для снятия оболочек. На рабочие поверхности модельных плит и стержневых ящиков наносят раз- делительную жидкость для предупреждения прилипания оболочек. Модельная оснастка нагревается в электрических печах или от плит с электронагревателями. На рис. 1,а показана схема насыпного или бункерного способа изготовления оболочковых форм. Модельную плиту 1 нагревают до температуры 200—250°С и закрепляют на бункере 2 с песчано-смоляной смесью 3. При повороте бункера на 180°С смесь падает на модельную плиту и уплотняется. Иногда для лучшего уплотнения смеси используют вибрацию или подпрессовку. Время контакта песчано-смоляной смеси с нагретой модельной плитой составляет 10—30 с. Под действием тепла модельной плиты слой 4 смеси, прилегающей к ней, прогревается на глубину 6— 20 мм. Смола сначала размягчается, склеивает частицы песка, а затем затвердевает, образуя на модели полутвердую оболочку. Часть смеси, которая не успевает прогреться, ссыпают в бункер при его повороте в исходное положение. Оболочку вместе с модельной плитой помещают в печь, где при температуре 300 — 350°С выдерживают 1—3 мин. При этом смола переходит в твердое необратимое состояние и оболочка приобретает необходимую прочность. Твердая оболочка 5 снимается с плиты толкателями. Так же изготавливают и вторую полуформу. Рис. 1. Схема процесса изготовления оболочковой формы (а) и оболочкового стержня (б). Кроме рассмотренного способа изготовления оболочек широко применяются пескодувный и пескострельный способы, в которых подача смеси на модельную оснастку и ее уплотнение происходят под действием сжатого воздуха. Например (рис. 1,6) при изготовлении оболочкового стержня песчано-смоляная смесь подается из пескодувной головки в подогретый стержневой ящик. Подогрев ящика осуществляется через плиту, в которую вмонтированы электронагреватели. Смесь, ударяясь о стенки ящика, уплотняется, а сжатый воздух выходит через вентиляционную систему. После формирования оболочки излишек смеси высыпают. Твердение оболочки происходит при дальнейшем нагреве ящика. Затем ящик раскрывают и извлекают стержень. Цилиндрические оболочковые стержни изготавливают центробежным способом, при котором уплотнение смеси и формирование оболочки происходит во вращающемся стержневом ящике. Изготовленные оболочковые полуформы и стержни перед сборкой подвергают контролю на коробление, зачистке заусенцев и обдувке сжатым воздухом. При сборке в одну полуформу устанавливают стержень на знаковые части и накрывают другой полуформой. Скрепляют полуформы с помощью скоб, струбцин или склеивают термореактивным клеем. Способы склеивания полуформ на специальных прессах высокопроизводительны и применяются в массовом производстве. Перед заливкой небольшие формы с горизонтальной плоскостью разъема кладут на слой кварцевого песка. Формы с вертикальным разъемом и крупные формы устанавливают в металлические коробки (опоки) и засыпают наполнителем — песком или металлической дробью для предохранения их от преждевременного разрушения. Заливают оболочковые формы так же, как песчаные. Способ литья в оболочковые формы имеет следующие особенности. Формовочная смесь состоит из мелкозернистого песка, что способствует получению гладкой рабочей поверхности форм и стержней. Песчано-смоляная смесь обладает хорошей сыпучестью, поэтому получается четкий отпечаток модели. Твердеет оболочка в контакте с моделью и снимается с модели без расталкивания. Все это способствует повышению точности размеров отливки. В оболочковых формах получают тонкостенные отливки массой до 100 кг из чугуна, стали, цветных и специальных сплавов точные по размерам, с чистой поверхностью. Например, литьем в оболочковые формы изготавливают ребристые цилиндры для мотоциклов, коленчатые и распределительные валы автомобилей и другие детали. Способ литья в оболочковые формы является высокопроизводительным, так как процессы изготовления форм и стержней в серийном и массовом производствах автоматизированы. Расход формовочной смеси при литье в оболочковые формы во много раз меньше, чем при литье в песчаные формы. Оболочковые стержни находят применение и в других способах литья. 8.Изобразите схему и опишите сущность процесса автоматической сварки в среде углекислого газа. Укажите особенности и достоинства сварки в углекислом газе. Разработайте процесс сварки коробчатой балки (рис.39) из стали марки СтЗ. Укажите тип соединения, форму разделки кромок под сварку (по ГОСТу) и приведите эскиз сечения шва с указанием размеров. Выберите марку и диаметр электродной проволоки, подберите режим сварки. Укажите вылет электрода, род тока и полярность. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла. Определите расход электродной проволоки с учетом потерь, расход электроэнергии и время сварки изделия. Укажите методы контроля качества сварного шва. Рис. 39 Рис.1. Коробчатая балка. Сущность процесса автоматической сварки в среде углекислого газа Сущность способа сварки в углекислом газе состоит в том, что электрическая дуга и расплавленный металл сварочной ванны защищены от атмосферного воздуха, от влияния кислорода и азота оболочкой из защитного газа. Дуговая сварка в углекислом газе состоит в следующем: электродная проволока подается с постоянной скоростью в зону сварки, одновременно в зону сварки подается углекислый газ. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей широкое распространение получила электродная проволока марки Св - 08Г2С. Сварка плавящимися электродами в среде углекислого газа выполняется автоматами и полуавтоматами. Схема такой сварки представлена на рис.2. Сварку проводят на повышенных плотностях постоянного тока обратной полярности. Такой режим обусловлен тем, что дуга обратной полярности обладает одним важным технологическим свойством: при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются оксиды. Одно из объяснений этого явления заключается в том, что поверхность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые механически разрушают пленки оксидов. Процесс удаления оксидов также известен как катодное распыление. Указанные свойства дуги обратной полярности используют при сварке алюминия, магния и их сплавов, применяя для питания дуги переменный ток. Рис. 2. Схема процесса полуавтоматической сварки в среде углекислого газа: 2-сопло, 3-токопроводящий мундштук, 4- корпус горелки, 5-атмосфера защитного газа, 6-сварочная дуга, 7-ванна расплавленного металла, 8-кассета с проволокой, 9- механизм подачи, 10-плавящийся металлический электрод (сварочная проволока). При применении СО 2 в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием С0 2 . При высоких температурах сварочной дуги СО 2 диссоциирует на оксид углерода СО и кислород О, который, если не принять специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла и легирующих элементов. Окислительное действие О нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей марганца и кремния. Поэтому для сварки в СО 2 углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочную проволоку с повышенным содержанием этих элементов (Св-08ГС, Св- 10Г2С и т. д.). На поверхности шва образуется тонкая шлаковая корка из оксидов раскислителей. Часто применяют смесь С0 2 + 10% 0 2 . Кислород играет ту же роль, что и при добавке в аргон. Области применения сварки в защитных газах охватывают широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов и т. п.). В углекислом газе сваривают конструкции из углеродистой и низколегированной сталей (газо- и нефтепроводы, корпуса судов и т. д.). Преимущество полуавтоматической сварки в С0 2 с точки зрения ее стоимости и производительности часто приводит к замене ею ручной дуговой сварки покрытыми электродами. |