Глава 1 основы металлургического производства

ВВЕДЕНИЕ. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ.

 

Технология конструкционных материалов (ТКМ) – комплексная учебная дисциплина, которая содержит совокупность знаний по теоретическим и технологическим основам производства конструкционных материалов, по теории и практике формообразования заготовок литьем, давлением и другими методами переработки их по физико-химическим методам обработки поверхностей.

Изучение курса является предпосылкой для успешного усвоения ряда специальных дисциплин, формирующих технический кругозор инженера–механика, обеспечивая технологическую подготовку специалиста.

ТКМ включает следующие разделы: получение из руд металлов и сплавов; получение заготовок литьем; обработка металлов давлением (ОМД); сварочное производство; обработка конструкционных материалов резанием.

После завершения изучения дисциплины студент должен уметь: выбирать материал для изготовления детали с учетом условий ее работы в оборудовании; выбирать способ получения заготовки, определять ее форму и размеры; назначать методы обработки поверхностей с учетом требований технического чертежа, выбирать металлорежущие станки и инструмент.

Полученные знания студент использует при выполнении практических, лабораторных, курсовых и расчетно-графических работ по дисциплинам: «Технология конструкционных материалов», «Технология машиностроения», «Детали машин», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов. В производственной деятельности эти знания необходимы инженеру для грамотного технического обслуживания и ремонта нефтегазохимического оборудования.

На современных предприятиях всегда ставятся задачи применения большого количества новых высокопроизводительных машин, оборудования и приборов, современных материалов, внедрение прогрессивных технологических производств и т.д.

Для этого в машиностроении необходимо широко внедрять гибкие переналаживаемые производства и системы автоматизированного проектирования, автоматические линии, машины и оборудование со встроенными средствами микропроцессорной техники.

В станкостроительной и инструментальной промышленности, необходимо, значительно увеличить изготовление новых видов эффективного кузнечнопрессового, металлорежущего, литейного и деревообрабатывающего оборудования, повысить его производительность.

В нефтехимическом машиностроении необходимо обеспечить опережающее внедрение металлорежущих станков с числовым программным управлением, станков типа “обрабатывающий центр”, тяжелых и уникальных станков и прессов, оборудования для автоматизации сборки массовых изделий в машиностроении и других автоматических линий для машиностроения и металлообработки. Чтобы повысить выпуск станков высокой и особо высокой точности, необходимо, увеличить производство автоматизированных и роботизированных комплексов и линий, гибких производственных систем металлообработки, в том числе листовой и объемной штамповки, изготовления деталей из металлопорошков, пластмасс и других материалов, прогрессивного инструмента и технологической оснастки, современных измерительных средств автоматизации контроля. Так, необходимо, развивать специализированное производство инструмента, а именно – повысить выпуск высокопроизводительного режущего инструмента с неперетачиваемыми пластинами из твердых сплавов и металлокерамики, с износостойкими многослойными покрытиями.

В химическом и нефтяном машиностроении необходимо развивать производство прогрессивных видов техники. В частности, увеличить выпуск оборудования и технологических линий повышенной единичной мощности в комплектном и блочно-комплектном исполнении, в том числе автоматизированных линий по изготовлению метанола, карбамида, этилена и пропилена, синтетических каучуков, белково-витаминных концентратов из природного газа; расширить выпуск высококачественного нефтегазопромыслового, бурового, геологоразведочного и другого оборудования и запасных частей к нему, Необходимо обеспечить производство комплексов газо- и нефтеперерабатывающего и промыслового оборудования для освоения месторождений с высоким содержанием агрессивных компонентов.

Необходимо наращивать выпуск прогрессивного реакторного, тепло- и массообменного, криогенного и вакуумного, холодильного оборудования на основе новых технологических процессов.

Для выполнения этих намеченных мероприятий возникает необходимость на основе перспективных научно-технических достижений развития типизации технологий, укрепления связи науки и производства и создание при этом таких форм интеграции науки, техники и производства, которые позволят обеспечить четкое и быстрое прохождение научных идей от зарождения до широкого применения на практике. При этом необходимо существенно повысить уровень и результативность отраслевой науки. Для этого необходимо организовать научно-производственные объединения, нацеленные на создание и широкое внедрение новых поколений оборудования и технологических комплексов, постоянное совершенствование техники и технологии производства. Необходимо расширить применение прогрессивных базовых технологий, таких как электронно-лучевых, плазменных, импульсных, радиационных, мембранных, химических и иных, позволяющих многократно повысить производительность труда, поднять эффективность использования ресурсов и снизить материалоемкость производства.

Метод изготовления заготовки выбирают с учетом: материала детали (чугун, сталь, сплавы цветных металлов, пластмассы и т.д.); размера детали и ее конфигурации, массы; требуемой точности размеров и качества поверхности; объема выпуска.

Материал детали может быть определяющим фактором при выборе метода получения заготовки. Например, из чугуна заготовки получают литьем в соответствующие формы, ковать или штамповать заготовки из чугуна нельзя из-за низкой пластичности (хрупкости). Это же относится к отдельным недеформируемым сплавам из цветных металлов (бронзы). Заготовки из порошковых материалов получают прессованием под большим давлением с одновременным нагревом.

Размер, масса и конфигурация детали ограничивают выбор метода получения заготовки. Например, литье под давлением ограничивается массой заготовок цветных сплавов до 150 кг. Сложные по форме заготовки (например, корпусной детали) целесообразно получать отливкой чем обработкой давлением, где необходимы мощные пресса и дорогостоящие штампы больших размеров. Объем партии заготовок одновременно запускаемой в производство существенно влияет на выбор метода и экономичность получения заготовки.

При технико-экономических расчетах можно руководствоваться коэффициентом использования металла при различных методах получения заготовки (приводится в справочниках технолога).

Например, коэффициент использования металла:

при свободной ковке (0,65¸0,80); при ковке с подкладным штампом (0,78–0,91).

Отливки: серый чугун – 0,65: высокопрочный чугун – 0,55, стальное литье – 0,56.

Кроме того учитывается потери металла при механической обработке заготовок: отливки до (15–20)% от веса детали; поковки до (15–20)% от веса детали; штамповки до 10% от веса детали.

ГЛАВА 1 ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА.

 

Литейное производство.

 

Сущность процессов литья – состоит в том, что изделия (детали машин, корпуса насосов, задвижек, вентилей и т.п., трубы, механизмы…) получают путем заливки жидкого металла в специальные заранее приготовленные формы. Литейное производство отличается от других способов получения изделий более низкой стоимостью литья и возможностью получать изделия такой сложной формы, которую нельзя получить любыми другими способами и в частности ни обработкой давлением, ни резанием, ни даже сваркой.

Особенно в этом отношении литье незаменимо при получении изделий со сложной формой внутренней полости (не доступной или труднодоступной для обработки).

В настоящее время объем деталей, получаемых литьем, в машиностроении составляет примерно 40%.

Пусть требуется отлить цилиндр.

Для получения изделия путем литья необходимо:

1. Чертеж детали – отливки:

2. Составляем новый чертеж для модели с учетом припуска на величину механической обработки (если это необходимо условием работы детали) и усадки.

3. Изготовление модели. Модель – это повторение формы предметов и размеров, но с учетом припуска на обработку и усадку. Изготавливают их модельщики.

Для учета усадок применяют особые линейки, деления которых немного больше на величину усадки (на 1–1,5%).

Модели могут быть деревянные (при индивидуальном и мелкосерийном производстве), гипсовые и чаще – металлические (чугунные, бронзовые, из сплавов алюминия).

Кроме того сложная модель имеет технологические уклоны и галтели (закругления), чтобы модель легче извлекалась из формы не нарушая ее.

4. Для образования формы полости (d) необходимо изготовление стержня, который изготавливают в стержневых ящиках.

5. Изготовление формы:

при ручной формовке формы делают либо непосредственно на полу формовочного отделения литейного цеха, который состоит из толстого слоя формовочной земли, либо форма делается в специальных коробках, называемых опокой (литые – чугунные сварные, из алюминиевых сплавов; деревянные).

Для нашей детали изготавливаем две формы и стержень.

После их совмещают и заливают жидкий металл:

Первый слой облицовочный, затем опсыпается формовочной смесью - землей. Потом модель вытаскивают. (И так изготавливают обе половины форм).

6. Сборка формы при изготовлении формы необходимо иметь модели литниковой системы – системы каналов через которые заливают в формы жидкий металл. После остывания металла форму снимают или разбивают (при мелкосерийном производстве).