УП тех_я машиностроения1. Машиностроени я
 Скачать 1.38 Mb.
|
|
4.2 Методы обработки заготовок Обработка резанием. Заданные формы, размеры и качество поверхностей деталей машин достигаются в основном обработкой резанием; обработку резанием разделяют на обдирочную, черновую, получистовую и чистовую. Для получения точных размеров и минимальной шероховатости поверхности применяют тонкую обработку. Обдирка – предварительная обработка резанием заготовок, полученных литьем, ковкой или прокаткой. Обдирке подвергают крупные поковки и отливки. Обдиркой уменьшают пространственные отклонения и погрешности формы исходной заготовки. Черновую обработку используют для заготовок, подвергавшихся обдирке, для крупных штампованных заготовок. Получистовую обработку применяют, когда при черновой обработке не может быть удален весь припуск или когда к точности геометрических форм обрабатываемой заготовки и пространственным отклонением ее элементов предъявляются повышенные требования. Чистовую обработку применяют либо как окончательную, либо как промежуточную под последующую отделку. Однократной чистовой обработке подвергают заготовки, полученные методами, обеспечивающими высокую точность их выполнения (штамповка по первой группе точности, литье в кокиль, литье по выплавляемой модели и т. п.) на режимах, близких к режимам чистовой обработки. Тонкую обработку резцами применяют как метод окончательной отделки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, заменяющий шлифование, и осуществляют при высоких скоростях резания, малых глубинах резания (0,05—0,5 мм) на специальных станках. Обработку резцами выполняют на станках токарного типа для цилиндрических, конических, сферических, плоских торцевых и фасонных поверхностей вращения. Плоские поверхности прямоугольного типа обрабатывают резцами на строгальных и долбежных станках. На операциях тонкого точения заготовок из цветных металлов и сплавов применяют алмазные резцы. Алмазные резцы имеют высокую стойкость, превышающую в десятки раз стойкость инструментов из твердых сплавов. Они могут работать длительное время без поднастройки и регулировки, что важно в автоматизированном производстве. Фрезерование – обработка металлов и неметаллических материалов снятием стружки, при которой режущий инструмент – фреза – совершает вращательное движение, а обрабатываемая заготовка – поступательное. Применяется для обработки плоскостей, криволинейных поверхностей деталей, резьбовых поверхностей, зубчатых и червячных колес и др. При обработке фрезами различают черновое, получистовое, чистовое, а при обработке торцовыми фрезами и тонкое фрезерование. Черновое фрезерование применяют для обработки отливок и поковок, припуск на предварительную обработку которых превышает 3 мм. Получистовое фрезерование используют для уменьшения погрешностей геометрических форм и пространственных отклонений. Чистовое фрезерование применяют в качестве окончательной обработки после чернового фрезерования либо как метод промежуточной обработки перед последующей отделочной обработкой. Тонкое фрезерование осуществляют как метод окончательной обработки плоских поверхностей торцовыми фрезами. Однократное фрезерование применяют в тех случаях, когда погрешности исходной заготовки обусловливают незначительный припуск на обработку (менее 2 мм). Применяя скоростные режимы при фрезеровании, уменьшают высоту микронеровностей поверхности в 1,5-2,5 раза. Торцовые фрезы используют для обработки больших открытых плоских поверхностей; набор цилиндрических, прорезных и угловых фрез, закрепленных на одной оправке, – для обработки фасонных поверхностей; фасонные фрезы – для обработки сложнопрофилированных поверхностей; пальцевые и дисковые фрезы – для обработки пазов и гнезд. Фрезерование осуществляется на фрезерных станках. Сверление – образование снятием стружки отверстия в сплошном материале при помощи сверла, совершающего обычно вращательное и поступательное движения относительно своей оси. Спиральными сверлами сверлят отверстия диаметром до 80 мм в сплошной заготовке. Его применяют в качестве предварительной обработки точных отверстий. Обработка грубых отверстий для болтов и заклепок ограничивается одним сверлением. При диаметре отверстия более 30 мм сверлят отверстие малого диаметра (одна треть заданного), а затем производят его рассверливание. Положение оси отверстия обеспечивают сверлением по разметке, кондуктору и на координатно-сверлильных станках. Сверление по кондуктору уменьшает смещение оси и увеличение диаметра (разбивку) отверстия. Сверление осуществляется на сверлильных, расточных, токарных, револьверных и др. станках, а также ручными сверлильными машинами. Сверление часто является подготовительной операцией для последующего растачивания, зенкерования, протягивания. Сверление является также подготовительной операцией при нарезании внутренних резьб. Зенкерование – чистовая обработка отверстий после сверления, в отливках, после горячей или холодной пробивки отверстий в поковках или штамповках, цилиндрических углублений под головки или шейки винтов и т. п. Зенкерование разделяют на черновое (обработка литых или прошитых отверстий) и чистовое (обработка просверленных или предварительно расточенных отверстий). Зенкеруют отверстия диаметром до 120 мм. Зенкерование повышает точность формы исходного отверстия, уменьшает смещение его оси, что достигается направлением инструмента кондукторной втулкой. Зенкерование производят на сверлильных и агрегатно-расточных станках, а также на станках токарной группы с помощью инструмента - зенкера. Развертывание – чистовая обработка конических и цилиндрических отверстий при помощи металлорежущего инструмента – развертки. Развертывание отверстий применяют как метод окончательной обработки либо как метод, предшествующий хонингованию, тонкому растачиванию, притирке. Развертывание не уменьшает смещение оси отверстия; его используют для получения отверстий точного диаметра. В зависимости от предъявляемых к отверстию требований применяют предварительное, чистовое и тонкое развертывание. Развертывают отверстия диаметром до 120 мм. Развертыванию предшествуют сверление, чистовое зенкерование и чистовое растачивание. Применяют комбинированные инструменты (сверло – зенкер, сверло – развертку), позволяющие сократить время обработки совмещением в одной операции нескольких переходов. В серийном и массовом производстве сверление, зенкерование и развертывание отверстий производят на многошпиндельных станках, обеспечивающих высокую производительность труда. Протягивание – способ обработки резанием внутренних и наружных поверхностей заготовок на протяжных станках. При протягивании применяют многолезвийный режущий инструмент - протяжку. Протягиванием обрабатывают сквозные отверстия, пазы любого сечения (шпоночные канавки), плоские и криволинейные поверхности, а также наружные поверхности вращения. Протягивание сокращает маршрут обработки, так как протяжка заменяет комплект инструментов (например, зенкер или расточный резец и развертку; черновую и чистовую фрезы). Протягивание отверстий производят после сверления, а пазов и наружных поверхностей – по необработанной поверхности. Шлифование – чистовая обработка поверхностей деталей абразивными инструментамиШлифование применяют как метод предварительной и окончательной обработки. Обдирочное шлифование часто используют для получения базовых поверхностей у мелких и средних отливок. При обработке внешних поверхностей вращения применяют предварительное, чистовое и тонкое шлифование. При обработке отверстий применяют предварительное и чистовое или однократное шлифование. Тонкое шлифование при обработке отверстий не применяют и если требуется более высокая точность и малая шероховатость, то используют другие методы обработки лезвийными или абразивными инструментами (тонкое растачивание, тонкое развертывание, хонингование, притирку). Шлифованием обрабатывают различные поверхности, применяя станки соответствующего типа (плоско- и круглошлифовальные, для внутреннего шлифования, сферошлифовальные, резьбо- и зубошлифовальные). Для тонкого шлифования применяют алмазные круги, состоящие из корпуса и алмазоносного кольца. Алмазоносный слой содержит алмаз и связку (металлическую или органическую). Шлифование абразивными лентами применяют для металлических и неметаллических деталей. Этот метод используют для отделки криволинейных поверхностей фасонных деталей типа турбинных лопаток и шеек коленчатых валов. Рабочая поверхность ленты значительно превышает рабочую поверхность круга. Хонингование – отделка поверхностей заготовок специальным инструментом – хоном, снабженным мелкозернистыми абразивными брусками; хон вращается и одновременно совершает возвратно-поступательное осевое движение; в результате на обрабатываемой поверхности создается мелкая сетка пересекающихся рисок от абразивных зерен, хорошо удерживающих смазку. Хонингованием удаляют слой 0,01-0,20 мм в зависимости от диаметра отверстия и предшествующей обработки. Хонингуют отверстия диаметром 20-400 мм и выше (цилиндры компрессоров и других поршневых машин), длиной более одного диаметра. Хонингованием устраняют конусообразность и овальность отверстия без изменения положения его оси. Хонингование подразделяют на предварительное, чистовое и тонкое в зависимости от снимаемого припуска и зернистости абразивных брусков. Предшествующая хонингованию обработка – развертывание, тонкое растачивание, шлифование. Суперфиниширование – тонкая отделочная обработка поверхности заготовок колеблющимися брусками из микропорошковых абразивных материалов. Заготовка обычно вращается или движется поступательно, а брусок совершает сложное колебательное движение при малом, но постоянном давлении на заготовку. Притирка – доводка деталей, работающих в паре (пары зубчатых передач, пары клапанов двигателей к седлам, пары плунжеров топливной аппаратуры к гильзам и т. п.), для обеспечения наилучшего контакта рабочих поверхностей. Притиркой достигается высокий класс точности. Инструмент – притир изготовляют из более мягкого материала, чем материал обрабатываемой заготовки. Его поверхность шаржируется абразивными порошками или пастами. Притирке подвергают наружные и внутренние цилиндрические, плоские и другие поверхности. Ее выполняют на универсальных и специальных станках. Предварительной притиркой снимают припуск, необходимый для устранения погрешностей геометрической формы шлифованной поверхности; окончательной притиркой уменьшают шероховатость поверхности. Полирование – обработка материалов до получения зеркального блеска поверхности. Полирование производят мягким полировальным кругом (из войлока, фетра, бязи), с нанесенной на него полировальной пастой или струей абразивной жидкости. Обработка поверхностей с применением притирочных и полировальных паст основана на одновременном действии инструмента (притира или полировального мягкого круга) и поверхностно-активных веществ, содержащихся в пастах. В отличие от притирки полирование не повышает точность обработки. Приспособления, предназначенные для установки и закрепления заготовок в требуемом положении относительно рабочих органов станка и режущих инструментов, служащие для транспортирования деталей или изделий (приспособления-спутники) и выполнения сборочных операций называются технологической оснасткой. Приспособления подразделяются на специальные (для обработки отдельных деталей), универсально-наладочные (для обработки различных по форме деталей с переналадкой технологической оснастки) и универсальные (для обработки различных деталей без переналадки технологической оснастки). Электромеханическая обработка Этоспособ окончательной обработки металлических изделий резанием или давлением, сопровождающийся местным нагревом поверхности электрическим током вблизи формообразующего инструмента. Электромеханическую обработку осуществляют в условиях местного нагрева снимаемого слоя металла при подводе в зону резания электрического тока большой силы (300-1000 А) и малого напряжения (1-5 В). Зона перед режущей кромкой резца при этом нагревается, что снижает силы резания и уменьшает шероховатость обработанной поверхности. При электромеханическом сглаживании происходит деформирование микронеровностей поверхности, нагреваемой с помощью электрического тока. Инструментом служит ролик или полировальник. Сочетание теплового (температура в зоне контакта инструмента и заготовки достигает 800-900° С) и силового действия изменяет структуру и механические свойства поверхностного слоя, повышая его твердость и износостойкость. Электроэрозионная (электрофизическая) обработка Этот способобработки металлов основан на тепловом действии импульсов электрического тока, возбуждаемых между электродами – инструментом и обрабатываемой заготовкой. Имеет четыре разновидности: электроискровая, электроимпульсная, анодно-механическая и электроконтактная. а) электроискровая обработка основана на действии кратковременных искровых разрядов (длительность менее одной стотысячной доли секунды) на обрабатываемый материал. Для получения искровых разрядов используют электрический генератор импульсов ограниченной мощности. Обрабатываемая заготовка и электрод-инструмент погружают в диэлектрическую жидкость. Частицы расплавленного и испаряемого металла, попадая в жидкость, быстро твердеют и превращаются в микроскопические шарики. Эту обработку применяют для прошивки отверстий малого диаметра, прорезки узких пазов и вырезки по контуру. б) электроимпульсная обработка заключается в последовательном возбуждении разрядов между поверхностями инструмента и заготовки с помощью импульсов напряжения, вырабатываемых специальным генератором, дающим более продолжительный и мощный дуговой разряд. в) при анодно-механической обработке для создания кратковременных разрядов используют быстрое перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Инструментом служат вращающийся металлический диск, металлическая лента или проволока. В зону обработки подается электролит. На поверхности заготовки образуется токонепроводящая пленка. В местах соприкосновения заготовки с инструментом она удаляется. Образующиеся в результате разряда частицы металла из зоны обработки выбрасываются движущимся инструментом. Кроме эрозионного действия достигается и электрохимическое растворение (полирование) металла; съем металла незначительный при большой шероховатости поверхности. В результате достигается зеркальный блеск поверхности. С помощью анодно-механического процесса можно резать прокат и прорезать пазы. г) при электроконтактной обработке для создания кратковременных разрядов используют быстрое перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки без подачи электролита. Электрохимическая обработка Этоспособ обработки изделий в потоке электролита. При обработке используют постоянный ток напряжением 12-25 В и дешевый электролит (водный раствор поваренной соли). Применяют при изготовлении деталей сложной конфигурации (штампы, пресс-формы и др.), для гравирования, сглаживания кромок, снятия заусенцев и т. п. Электроабразивная обработка Способ основан на электрохимическом растворении твердого материала при одновременном удалении продуктов растворения из зоны обработки. Этот метод отличается от анодно-механической обработки тем, что используется только один инструмент – электропроводный абразив с графитовым наполнителем, являющийся одновременно и катодом, и инструментом, удаляющим анодную пленку. Для электрофизических и электрохимических методов обработки характерно ведение процесса при простом поступательном движении инструмента с копированием его формы по всей обрабатываемой поверхности, возможность изменения технологических показателей процесса в широком диапазоне, отсутствие силового действия на обрабатываемую заготовку, а также независимость обрабатываемости материала заготовки от его вязкости и твердости. Эти процессы сравнительно легко автоматизируются. Ультразвуковая обработка Способ заключается ввоздействии ультразвуком на вещество. Применяют для обработки заготовок из материала повышенной хрупкости (твердые сплавы, стекло, кварц, минералокерамика, ситалл, алмаз, германий, кремний и др.). При этом получают глухие и сквозные отверстия различного сечения, узкие пазы, резьбы, производят обработку поверхностей вращения и выполняют другие операции. При ультразвуковом шлифовании и хонинговании обеспечиваются уменьшенное давление абразивного инструмента на обрабатываемую заготовку и меньшее засаливание инструмента. Электрофизико-термическая обработка Осуществляют с помощью источника тепла, образующегося в результате концентрации энергии пучка электронов, ионов, фотонов и испарения материала. К таким методам относится электронно-лучевая, ионно-лучевая и свето-лучевая (лазерная) обработка. Эти методы применяют для прошивки мелких отверстий и пазов в тонких деталях, а также для их разрезки. Обработка дуговой плазменной струей Производится с помощью горелки, в которой дуговой разряд возникает в узком электрически нейтральном канале между двумя электродами. Вдоль столба дуги пропускают газ, который в зоне разряда ионизируется, приобретает свойства плазмы и выходит из горелки в виде ярко светящейся струи, имеющей температуру 15000°С. С помощью этого вида обработки можно наносить покрытия и резать заготовки из разнообразных материалов – проводников, полупроводников и диэлектриков. Кроме резки горелками можно осуществлять строгание поверхностей, подготовку кромок листов из нержавеющей стали и других металлов и сплавов под сварку. Термическая и химико-термическая обработка. Эту обработку применяют для изменения физико-механических и физико-химических свойств металлов, определяющих технологические и эксплуатационные характеристики деталей. При термической обработке происходят структурные и фазовые изменения, а также изменения напряженного состояния металла. Основные виды термической обработки – отжиг, нормализация, закалка и отпуск, улучшение и старение. Химико-термическая обработка протекает с диффузионным насыщением поверхностных слоев заготовки различными элементами; при этом химический состав поверхностного слоя изменяется. К химико-термической обработке относятся цементация (науглероживание), азотирование, цианирование, алитирование, хромирование, силицирование и сульфидирование. Искривление деталей простой конфигурации (валов, планок, плит) устраняют после термической обработки правкой, а искажение размеров – шлифованием. Для уменьшения коробления заготовок их закалку производят в штампах или в закалочных машинах. Обработка без снятия стружки. Этот метод обработки заготовок заключается в пластическом деформировании их материала без образования стружки. Пластическому деформированию подвергают значительные объемы материала заготовки или ее поверхностные слои. В первом случае происходит формообразование новых элементов заготовки (резьб, зубчатых поверхностей, шлицев, рифлений), во втором случае происходит отделка поверхностей путем сглаживания неровностей и упрочнения поверхностного слоя заготовки. Отделку поверхностей производят накаткой наружных поверхностей уплотняющими роликами (или шариками), раскаткой цилиндрических отверстий роликовыми или шариковыми раскатками, дорнованием отверстий, калиброванием отверстий шариками или оправками, алмазным выглаживанием поверхностей вращения. Эти методы производительны и обеспечивают высокое качество поверхности; обработка производится на универсальном оборудовании и легко автоматизируется. Ей предшествует чистовая обработка (чистовое точение и растачивание, предварительное развертывание). Перед обработкой резанием заготовки часто подвергают плоской или объемной чеканке на прессах. Цель этой операции – повышение точности размеров заготовки и уменьшение припуска под последующую обработку. Перед чистовой обработкой заготовки нередко подвергают дробеструйной обработке для повышения качества поверхностного слоя. Поверхностная обработка без снятия стружки применяется для пластических и хрупких (серый чугун) материалов. Алмазное выглаживание применяют для отделки поверхностей закаленных деталей. Очистка деталей. Готовые детали машин перед окончательной приемкой очищают от следов охлаждающей жидкости, стружки и других загрязнений. Только при этом условии можно выполнить качественный контроль. Детали, поступающие на контроль, моют в моечных баках или машинах. В однокамерной машине моечный раствор, подаваемый насосом, интенсивно обмывает детали со всех сторон; раствор стекает в отстойник и, пройдя через фильтр, снова поступает в насос. Температура моечного раствора 60-80°С, поэтому детали, выйдя из машины, достаточно быстро просушиваются. Применяют двухкамерные моечные машины: в первой камере производят мойку, во второй – ополаскивание деталей для удаления остатков моечного раствора. Иногда моечные машины снабжают сушильными камерами (трехкамерные машины). Крупные детали (корпусы, станины) перед обработкой очищают приводными стальными щетками с последующей обдувкой струей сжатого воздуха. Перед контролем эти детали также очищают. С помощью ультразвука можно очищать не только наружные, но и труднодоступные внутренние поверхности мелких деталей. Этот метод состоит из трех этапов: предварительной мойки деталей, ультразвуковой очистки и заключительного ополаскивания деталей чистым моющим раствором (керосином, трихлорэтиленом, четыреххлористым углеродом и др.). Тщательная очистка деталей – необходимое условие качественной сборки изделий. 4.3 Методы покрытия деталей В машиностроении применяют покрытия лакокрасочные, гальванические, окисными и пластмассовыми пленками. Лакокрасочные покрытия применяют как декоративные, для защиты металлических поверхностей от коррозии и деревянных от влаги и загнивания. Процесс нанесения лакокрасочных покрытий в общем случае состоит из трех основных этапов: подготовки поверхности, ее окраски и сушки, отделки. Подготовка поверхности включает ее очистку, выравнивание, грунтовку и шпатлевку с последующим шлифованием. Очистку производят химическим или механическим (пескоструйной обработкой, шлифованием переносными машинами и стальными приводными щетками) воздействием. Для удаления следов масла детали промывают в моечных агрегатах в обезжиривающих растворах или нагревают (если допустимо) до 250-300°С. Поверхности крупных деталей очищают органическими растворами. Поверхности крупных листоштампованных деталей выравнивают путем пайки оловянно-свинцовистыми припоями с последующей зачисткой, а поверхности крупных отливок шлифованием ручными машинами. Используют также газопламенное напыление пластмассами с последующим шлифованием дефектных мест. Грунт наносят на подготовленную поверхность для прочного сцепления с ней последующего покрытия. Применяют лакомасляные, битумомасляные, нитроразбавляемые и водоразбавляемые грунты. Загрунтованную поверхность подвергают шпатлевке. Толщина шпатлевочного слоя должна быть минимальной; при большой толщине слоя снижается прочность покрытия. Наибольшее применение в машиностроении получили лакомасляные и быстровысыхающие нитрошпатлевки. Неровности зашпатлеванной поверхности устраняют шлифованием механизированным инструментом. Окраску поверхности производят одним или несколькими слоями. Для окраски применяют масляные и эмалевые краски и лаки. Эмалевые краски разделяют на масляные, нитро- и спиртовые эмали. Срок сушки нитроэмалей 30-40 мин. При высыхании они образуют твердый блестящий слой. Продолжительность сушки масляных и спиртовых эмалей 24-48 ч. В машиностроении применяют следующие методы окраски. Ручная окраска кистью не требует предварительной защиты смежных неокрашиваемых участков, малопроизводительна (до 10-12 м2/ч для больших открытых поверхностей) и неудобна при работе с быстросохнущими материалами. Потери краски при этом методе до 5%. Окраска распылением наиболее распространена и высокопроизводительна; она позволяет наносить быстросохнущие лакокрасочные материалы (нитролаки, нитроэмали) с образованием ровной гладкой поверхности. Метод легко автоматизируется с помощью специальных установок и промышленных роботов. Различают механическое, воздушное и безвоздушное распыление и распыление в электростатическом поле. При механическом распылении краска подается к форсунке насосом. При воздушном распылении краска распыляется в струе сжатого воздуха и в виде тумана переносится на окрашиваемую поверхность. Производительность этого метода 30-80 м2/ч, а потери краски 40-50%. При безвоздушном распылении краска в нагретом до 70-90°С состоянии под давлением 20-40 кгс/см2 выбрасывается из сопла и распыляется. Этот метод позволяет применять более вязкие материалы, что сокращает расход растворителя и время сушки. Потери краски при этом методе составляют 25-50%, а производительность 50-200м2/ч. При окраске в электростатическом поле краска подается распылителем и переносится на окрашиваемую поверхность металлического изделия, получающего положительный заряд от источника постоянного тока высокого напряжения (распылитель имеет отрицательный заряд). Этим методом можно окрашивать и неметаллические детали, помещая за ними металлические экраны. Потери краски составляют менее 5%. При этом методе улучшаются условия работы, обеспечивается достаточно высокая производительность (50 м2/ч) и создаются условия комплексной автоматизации процесса окраски. В автоматизированном производстве применяют окраску методом электрофореза. Окрашиваемые детали подвешивают на цепном конвейере. На рабочем участке их подключают к положительному полюсу генератора и погружают в резервуар с водорастворимой краской. При этом методе потери краски не превышают 5%. Условия работы безвредны для здоровья и огнебезопасны. Метод окунания является производительным и дешевым в условиях массовой окраски небольших деталей с хорошо обтекаемой поверхностью. При окраске обливанием окрашиваемая деталь находится в парах растворителя определенное время, в течение которого краска растекается по поверхности равномерным слоем. Покрытие получается гладким, беспористым и одинаковой толщины Качество лакокрасочного покрытия зависит от способа сушки. Сушка – это сложный химический процесс, состоящий из испарения растворителя и окисления или полимеризации пленки. Различают сушку естественную и искусственную. Естественную сушку производят при температуре 18-25° С в течение длительного времени. Искусственная сушка ускоряет процесс высыхания пленки и значительно улучшает качество покрытия. Существует несколько способов искусственной сушки. Наиболее распространена конвекционная сушка. Она основана на нагреве окрашенных деталей горячим воздухом в специальных сушилках. Образующаяся при этом корка препятствует улетучиванию растворителя, что удлиняет время сушки. Терморадиационная сушка (рефлекторная, панельная, ламповая) основана на поглощении инфракрасных лучей окрашенной поверхностью. Сушка пленки начинается с нижних слоев покрытия, чем ускоряется испарение растворителя. Время сушки сокращается в 5-10 раз, а качество пленки повышается. Индукционная сушка эффективна; она ограничена необходимостью изготовления ложных индукторов и окраской деталей только из токопроводящих материалов. Отделка окрашенной поверхности включает лакирование, полирование и художественное оформление. Лакирование повышает стойкость покрытия и придает ему блеск; лаковое покрытие наносят на окрашенную поверхность в один или несколько слоев. При полировании достигается блестящая поверхность с помощью фетровых кругов или шкурок с применением специальных паст. Художественное оформление предусматривает нанесение узких декоративных линий (цировка), рисунков и фабричных знаков. В некоторых случаях окраску деталей производят по более простому технологическому процессу без выравнивания поверхности, шпатлевки и отделки (окраска задних мостов автомобиля, коробок передач и других изделий). В одних случаях окраску элементов машины производят до ее общей сборки, в других окраске подвергают окончательно собранную и проверенную машину (металлорежущие станки и другое технологическое оборудование). Гальванические покрытия – металлические пленки малой толщины, которые наносят методом электролитического осаждения на поверхность изделий для защиты от коррозии и механического износа , декоративной отделки, а также придания поверхности специальных физических и химических свойств. Процесс нанесения покрытия состоит из операций подготовки поверхности перед покрытием, нанесения его и полирования (если нужно). Подготовка поверхности деталей перед покрытием включает шлифование, полирование и обезжиривание. Характеристика гальванических покрытий приведена в табл. 6. Таблица 6 Характеристика гальванических покрытий
Покрытие никель-кобальтовыми сплавами повышает твердость, цинк-кадмиевыми сплавами повышает коррозионную стойкость, свинцово-оловянными сплавами уменьшает пористость и улучшает внешний вид. Эти покрытия наносят гальванотермическим или термодиффузионным способами. Сущность последнего заключается в том, что отдельные металлы наносят на деталь последовательно, а при дальнейшем нагреве они взаимно диффундируют, образуя покрытие из сплавов смешанного состава. Оксидирование – окисление поверхностных слоев металлических изделий химической или электрохимической обработкой либо воздействием воздуха при высоких температурах. Образующиеся оксидные пленки предохраняют изделие от коррозии либо имеют декоративное значение. Фосфатирование – химический процесс образования на поверхности стальных, а также алюминиевых и цинковых изделий тонкого слоя фосфатов, который при последующем нанесениина него слоя краски, лака или масла служит хорошей защитой от коррозии. Покрытие напылением (металлизацию) производят распылением расплавленного металла струей сжатого воздуха. Движущиеся со скоростью 100-150 м/с частицы металла ударяются о поверхность детали и сцепляются с ней, образуя слой прочного мелкопористого металлического покрытия. Нанесенный слой хрупок, но хорошо сопротивляется сжатию. Его толщина изменяется от нескольких сотых до 3-4 мм. Деталь с напыленным слоем можно обтачивать и шлифовать. Этим методом производят защитно-декоративные, антифрикционные и жаростойкие покрытия, восстанавливают изношенные детали и исправляют дефекты отливок. Металл расплавляют ацетилено-кислородным пламенем (газовая металлизация) либо дугой (электрометаллизация). Исходным материалом служит металлическая проволока. Реже используют аппараты, работающие на расплавляемых порошках. Покрываемую поверхность очищают от масла и окислов. Пескодувной обработкой или грубым обтачиванием создают условия для лучшего сцепления с напыленной поверхностью. Пластмассовые покрытия используют в качестве декоративных, антикоррозионных и антифрикционных покрытий. Их наносят газопламенным или вихревым способом. В качестве исходных, материалов служат термопластичные пластмассы (полиэтилен, полипропилен, полиамид, капролактам, поливинилбутираль, фторопласт, полиуретан) в виде мелкодисперсного порошка, переходящего при нагреве в вязкотекучее состояние. Толщина покрытий 0,15-0,35 мм. Заготовки перед напылением нагревают до температуры 180-300°С в зависимости от применяемой пластмассы. Продолжительность напыления 2-5 с. Пластмассовые покрытия позволяют использовать углеродистые стали вместо легированных и цветных металлов. Консервация. Готовые детали, передаваемые на длительное хранение или транспортировку, подвергают консервации. Консервацию производят внесением антикоррозионной смазки (технический вазелин, пуш-сало и др.) с помощью кистей, окунанием в подогретый состав или пульверизацией. Применяют также нанесение антикоррозионных лаков, смываемых при расконсервации бензином или другими растворителями. Эффективна консервация погружением деталей в ванну с 30%-ным раствором нитрита натрия при температуре 40-50°С в течение 2-3 мин, а также упаковкой в оберточную бумагу, пропитанную 10%-ным раствором нитрита натрия или другими ингибиторами коррозии. 4.4 Технологические методы сборки Различают узловую и общую сборку машин. При узловой и общей сборке осуществляют пригонку, соединение элементов изделия и регулировку его составных частей. Пригонкой называют дополнительную обработку сопрягаемой поверхности детали для получения заданной посадки, геометрической точности и ее качества. Основными видами слесарно-пригоночных работ являются:
Опиливание – одна из слесарных операций, заключающаяся в срезании слоя материала с заготовки напильником вручную или на станках. Производят в основном для пригонки сопрягаемых деталей, снятия заусенцев и неровностей; точность опиливания 0,01-0,05 мм, снимаемый припуск 0,1-0,5 мм. Средства механизации для опиливания – переносные машины с абразивным кругом (для больших поверхностей) и установки с гибким валом, работающие напильником или абразивным кругом (для небольших деталей). Шабрение – отделочная обработка поверхности, предварительно обработанной резанием путем снятия тонкой стружки инструментом – шабером вручную или механическим путем. Применяют для устранения неплоскостности сопрягаемых поверхностей; обеспечения герметичного и плотного прилегания поверхностей разъема соединяемых деталей; повышения прилегания поверхностей в подшипниках скольжения. Этот процесс малопроизводителен и трудоемок; его заменяют шлифованием и тонким растачиванием. Притирка - доводка деталей, работающих в паре, для обеспечения наилучшего контакта рабочих поверхностей. Применяют для плотного и герметичного соединения сопрягаемых деталей (клапаны двигателей внутреннего сгорания, плунжерные пары топливной аппаратуры). Притирку сопрягаемых деталей производят вручную или на специальных станках. После совместной притирки детали передают на сборку спаренными. Полирование - обработка материалов до получения зеркального блеска поверхности. При слесарно-пригоночных работах уменьшает шероховатость поверхности; ее осуществляют на специальных станках. После сборки и выверки положения сопряженных деталей в них часто по месту сверлят и развертывают отверстия под контрольные штифты. В некоторых случаях сверлят и нарезают отверстия под стопорные винты. В зависимости от габаритных размеров сопрягаемых деталей эти операции производят на сверлильных станках, ручными пневматическими или электрическими сверлильными машинами, на переносных радиально-сверлильных станках (в тяжелом машиностроении). Соединения деталей делят на неподвижные и подвижные. Как неподвижные, так и подвижные соединения выполняют разъемными и неразъемными. Разъемными называют соединения, которые могут быть разобраны без повреждения сопряженных элементов или крепежных деталей. Неразъемными называют соединения, разборка которых при эксплуатации не предусмотрена; она вызывает повреждение сопряженных элементов или разрушение крепежных деталей или скрепляющего шва. К неподвижным разъемным соединениям относят резьбовые, шпоночные и шлицевые. Резьбовые соединения – соединения деталей при помощи резьбы. Осуществляют с помощью шпилек, болтов и винтов. Трудоемкость сборки резьбовых соединений в массовом производстве составляет 25-40% общей трудоемкости сборочных работ; поэтому вопросы ее механизации актуальны. Соединения резьбовыми шпильками применяют при непосредственном сопряжении плоских поверхностей или с прокладками между ними. Соединению предшествует ввертывание шпилек в корпусную деталь. Ввертывание шпилек производят различными ключами или патронами, захватывая их за резьбовую или гладкую цилиндрическую поверхность. В единичном или серийном производстве применяют ручные ключи. В массовом производстве применяют электро- или пневмошпильковерты с самораскрывающимися головками, а также специальные многошпиндельные установки; они в несколько раз повышают производительность сборщиков. Шпильки должны быть перпендикулярны плоскости спряжения и иметь заданную высоту над этой плоскостью. Перпендикулярность шпильки может быть проверена угольником и щупом, а ее высота – предельным шаблоном. Резьбовые соединения собирают с предварительной затяжкой тележных деталей, которая зависит от сил, нагружающих соединение. Для выполнения затяжки применяют предельные ключи, выключающиеся при достижении заданного момента затяжки, и динамометрические ключи с указателем момента затяжки. Болтовые и винтовые соединения в единичном и мелкосерийном производстве собирают с помощью гаечных ключей, что трудоемко и не обеспечивает равномерность затяжки. Время на сборку резьбовых соединений сокращают применением усовершенствованных ручных инструментов. К ним относят торцовый ключ, применяемый для работы на открытых участках; торцовый коловоротный ключ; торцовый шарнирный ключ, а также трещоточный и фрикционный ключи; торцовый шарнирно-трещоточный ключ, применяемый в труднодоступных местах. Механизация сборки резьбовых соединений в условиях массового и серийного производства, а также в тяжелом машиностроении достигается применением электрических и пневматических инструментов. Они ускоряют сборку резьбовых соединений и повышают их качество. Сборку резьбовых соединений нередко автоматизируют. Более легко автоматизируется сборка винтовых соединений, труднее – сборка соединений с резьбовыми шпильками и болтовых соединений. Шпоночное соединение – неподвижное соединение вала и надетой на него детали (зубчатого колеса, муфты и т. д.) с помощью шпонки. В шпоночных соединениях используют призматические, сегментные и клиновые шпонки. Штифтовое соединение - неподвижное соединение, которое осуществляют посредством конических и цилиндрических штифтов. Штифты применяют в качестве соединительного и установочного элемента, координирующего взаимное положение сопрягаемых деталей. К неподвижным неразъемным соединениям относят соединения, выполненные с гарантированным натягом, развальцовкой, отбортовкой, клепкой, сваркой, пайкой и склеиванием. Соединения с гарантированным натягом осуществляют на прессах или путем теплового воздействия на сопрягаемые детали. Применяют разнообразные прессы: винтовые ручные, реечно-рычажные, маятниковые педальные, пневматические, винтовые и реечные приводные, гидравлические и пневмогидравлические. Сборку соединений с гарантированным натягом автоматизируют для посадки небольших деталей типа втулок, пальцев и штифтов. Сборка с тепловым воздействием повышает прочность соединения в 1,5-2,5 раза по сравнению со сборкой на прессе, так как в этом случае микронеровности не сглаживаются. Сборку с тепловым воздействием производят с общим и местным нагревом охватывающей детали. Развальцовывание применяют при сборке герметичных неразъемных соединений, осуществляемых путем увеличения диаметра полой охватываемой детали под действием давления, создаваемого вращающимся роликовым инструментом. Развальцовывание производят на сверлильных, токарно-револьверных станках и специальных станках и установках, а также вручную.При автоматизированной сборке операции развальцовывания выполняют на специальных полуавтоматах и автоматах. Отбортовка – загиб кромки металлического листа для соединения его с другим листом. Клепка – процесс создания неразъемного соединения элементов конструкции, преимущественно из листового металла при помощи заклепок. Клепка включает операции образования отверстий в соединяемых элементах, вставку заклепок, получение замыкающей головки т. е. собственно заклепки. Применяют для прочного и герметичного соединения деталей. С развитием технологии сварочного производства удельный вес клепки постепенно сокращается. Ее применяют в тех случаях, когда нагрев соединяемых деталей нежелателен, а также при сборке деталей из разнородных материалов (сталь – чугун, металл – пластмасса), сварка и пайка которых затруднена, а склеивание не обеспечивает нужной прочности. Клепку выполняют в горячем и холодном состояниях. Горячую клепку применяют для заклепок диаметром более 14 мм. При горячей клепке заклепки нагревают до 1000-1100°С; заканчивается клепка при температуре 450-500°С. Клепку производят ударами пневматическими клепальными молотками или под прессом. Для заклепок диаметром 3-12 мм используют пневматические прессы, диаметром свыше 12 мм – гидравлические и пневмогидравлические прессы. Клепальные прессы указанных типов применяют в виде стационарных установок или подвесных скоб. Для заклепок диаметром до 3 мм используют вибрационные, винтовые и педально-рычажные прессы. Для заклепок диаметром до 1 мм (часовая промышленность, приборостроение) применяют клепальные соленоидные машины. Электронные регулирующие устройства их позволяют точно установить силу ударов и продолжительность клепки. Полуавтоматы и автоматы применяют для холодной клепки с наибольшим диаметром заклепок до 4 мм. Сварка – технологический процесс образования неразъемного соединения деталей машин путем их местного сплавления или совместного деформирования. Сварка находит все более широкое применение в машиностроении. Она обеспечивает значительную экономию материала и снижает трудоемкость изготовления изделий. Специальные электросварочные машины включают в общий поток обработки деталей в механосборочном цехе. Сборочные работы при сварке предусматривают правильное положение соединяемых деталей и их временное скрепление. Применяемые методы сварки приведены табл. 7. Пайка металлов является процессом соединения, при котором в зазор между нагретыми элементами вводят расплавленный припой, смачивающий их поверхности и скрепляющий соединяемые элементы после охлаждения и затвердевания. Расплавленный припой благодаря хорошему смачиванию поверхностей собираемых деталей и капиллярности проникает в соединительный шов и образует сплав, обладающий после затвердевания более высокой прочностью, чем прочность припоя. В единичном и мелкосерийном производстве применяют пайку термическим контактом (паяльником) и газовой горелкой; в крупносерийном и массовом производстве детали нагревают в ваннах и газовых печах, а также широко применяют электронагрев. На многих заводах внедрены различные средства механизации пайки, включая индукционный нагрев. Таблица 7 Характеристика основных способов сварки
Продолжение табл. 7
Перспективно развитие технологии пайки металлов и неметаллических материалов ультразвуком. Этот метод пайки удобен для деталей из алюминиевых сплавов. Склеиванием соединяют детали из разнородных материалов, уменьшают массу изделий, обеспечивают герметичность и коррозионную стойкость деталей в местах соединения, снижают себестоимость изделий. По сравнению со сварными, паяными и клепаными деталями в склеенных деталях напряжения распределены равномерно и не вызывают их коробления. Клеевые соединения хорошо работают на сдвиг, равномерный отрыв, переносят динамические и переменные нагрузки. К недостаткам клеевых соединений относятся их незначительная тепловая стойкость (для большинства клеев она не превышает 100°С), а также длительная выдержка при полимеризации. Отечественная и зарубежная промышленность выпускает большое количество клеев для металла и неметаллических материалов. Среди них можно выделить основные группы. 1. Клеи на основе эпоксидных смол применяют при холодном и горячем соединениях металлов, керамики, пластмасс, древесины и других материалов. 2. Клеи на основе фенольных смол 3. Полиуретановые клеи. 4. Специальные клеи. При склеивании сопрягаемые поверхности деталей очищают, обезжиривают и в некоторых случаях обрабатывают для получения| шероховатости, обеспечивающей лучшее удержание клея. Kpoме клеевых соединений применяют комбинированные – клеесварные и клеезаклепочные соединения. | |||||||||||||||||||||||||||||