Фирменный Автосервис

 

 

Получение заготовок из проката

Получение заготовок из проката
В отличие от типичных операций обработки металлов давлением разделительные операции совершаются с нарушением прочностных свойств металла в строго заданных местах.
Прокатанный металл разделывают на исходные заготовки обычно в заготовительном отделении кузнечно-штамповочного цеха. При этом используют следующие основные способы:
•  резка ножницами;
•  резка в штампах;
•  ломка на хладноломе;
•  газопламенная резка;
•  плазменная резка;
•  резка пилами;
•  электроискровая резка;
•  анодно-механическая резка;
•  импульсная резка;
•  резка лазером;
•  отрезка на станках.
Наиболее дешевой, производительной и распространенной разделкой проката на исходные заготовки является резка на кривошипных ножницах.
Резка металла проходит в три стадии: упругой, пластической и скола. В момент надавливания ножей в прутке возникают упругие деформации. По мере увеличения напряжений в металле от силы действия ножей происходит преодоление порога сопротивления пластической деформации металла, ножи внедряются в металл, что приводит к образованию сначала нижней трещины, а затем и трещины со стороны верхнего ножа. При нормальной величине зазора между ножами трещины сходятся, образуя сплошную, но криволинейную поверхность отделения заготовки от прутка. Если зазор меньше оптимального, то трещины не сходятся, что приводит к увеличению скоса на торцах разделенного прутка. Практически установлено, что номинальный зазор должен составлять 2...4% от толщины разрезаемого прутка.
Для уменьшения сопротивления деформации и во избежание образования продольных трещин при резке стальных заготовок их нагревают до 400... 700 °С в зависимости от химсостава и размеров исходной заготовки.
Основными недостатками процесса резки на ножницах является низкая точность и кривизна профиля среза.
При резке прутков в штампах для повышения точности размеров заготовок и качества среза применяют специальные отрезные штампы, устанавливаемые на кривошипных прессах. Повышенное по сравнению с ножницами в 3 — 5 раз число ходов прессов сопровождается соответственным увеличением скорости резки, что приводит к уменьшению глубины пластического внедрения и увеличению зоны скола. Профиль среза становится ровней, чем при резке прутков на ножницах, а усилие резки несколько увеличивается.
Ломка прутков на хладноломе основана на разрушении металла при концентрации напряжений, когда возникает понижение его пластичности и хрупкое разрушение. Это объясняется тем, что местные напряжения вблизи надреза могут превысить предел прочности раньше, чем среднее напряжение в сечении достигнет предела текучести металла; при этом образуется трещина, которая почти мгновенно разрушает образец без значительной пластической деформации.
Перед ломкой пруток размечают и надрезают. При ломке прутка 2 (рис. 1) надрез 4 должен находиться с противоположной стороны ломателя 1 посредине между опорами 3 и 5 во избежание Появления косины и значительной волнообразности контура излома. Под действием силы Р вблизи надреза возникают растягивающие напряжения т, которые, концентрируясь и возрастая в опасном сечении (см. эпюры напряжений т на рис. 1), обеспечивают Ломку прутка почти без пластической деформации.
Большое значение для ломки имеют форма и размеры надреза: чем глубже и уже надрез, чем меньше его радиус при данной глубине, тем в большей степени проявляется концентрация напряжений.
Надрез прутков — самая трудоемкая операция в общем процессе ломки. Надрезы делают пилами и газовыми резаками. Очертания надреза должны быть правильной формы. Разметку для надреза осуществляют делительными устройствами в штабелях для металла или на рольганге перед хладноломом. Глубину надреза принимают равной 3...8% от толщины материала Но. Так, для прутков из заэвтектоидной стали диаметром 120 мм надрез глубиной 5 мм, шириной 3 мм и длиной 20 мм дает вполне удовлетворительное качество скола при ломке.
В ломку поступает металл толщиной 70...300 мм и более. При ломке прутков меньшей толщины получить ровный излом трудней. Очень мягкие склонны к пластическому изгибу при ломке и не дают сквозных трещин. В этом случае целесообразен нагрев до 250...300°С, увеличивающий их хрупкость.
Усилия, затрачиваемые на ломку прутков, значительно ниже усилий при их резке ножницами. Производительность работы зависит от быстроходности машины, на которой производится ломка.
К преимуществам хладноломов, помимо экономии энергии, горючего и большой производительности, относится также возможность одновременного контроля качества металла по излому.
Сущность газопламенной резки заключается в местном нагреве металла в струе кислорода, при этом в зоне резки он частично сгорает. Указанным способом можно разрезать большинство ста-
лей. Труднее других поддаются резке высокохромистые стали, содержащие более 7 % хрома. Сталь, содержащая более 0,7 % углерода, одновременно горит и расплавляется, поэтому поверхность раздела получается неровной, а прорезь — широкой. При газовой резке необходимо предварительное разогревание металла. Для разогревания используют горючее, дающее высокую температуру пламени: ацетилен (3 100...3 800 °С), керосин (2 000°С) и др.
Газопламенной резкой можно получить контуры реза сложной формы. Недостатком являются относительно большие потери металла по месту разрезки (слой толщиной 4...6 мм) и сравнительно невысокая производительность, а также возможность структурных изменений в металле (рост зерна, подкалка и даже возможность образования трещин).
Плазменная резка основана на использовании электрической дуги, но имеет существенные отличия от обычного дугового процесса. Конструктивно плазменные установки отличаются тем, что часть столба дуги горит не свободно, а внутри металлического цилиндра, внутренний диаметр которого соизмерим с диаметром столба дуги. Плазменную резку осуществляют в воздушной плазмообразующей среде: аргоно-водородных смесях и азотно-водородньгх смесях.
Высокие точность и качество поверхности, скорости резки (в 2 — 3 раза больше, чем при газопламенной кислородной резке) обеспечили плазменной резке высокую экономическую эффективность.
Для получения заготовок с точной длиной и ровным, перпендикулярным к оси прутка срезом используется резка пилами.
Для резки используются пилы трения, электромеханические и зубчатые. Для разделки заготовок диаметром до 20 мм из жаропрочных сталей применяют абразивные пилы.
Пилы трения из-за шума получили небольшое распространение. Частота вращения диска составляет 2 000...2 500 об/мин, что обеспечивает достижение значительной величины его окружной скорости (125 м/с). В месте контакта разрезаемый металл нагревается трением до температуры плавления, в то время как диск из-за непродолжительного времени контакта поверхностей не успевает нагреться до высокой температуры.
Кроме пил трения используются электромеханические пилы. Их принципиальное отличие состоит в том, что в месте контакта, кроме разогрева трением металла, создается электрическая дуга, которая способствует его расплавлению. Время резки по сравнению с резкой на пилах трения сокращается в 10 раз, расход энергии ниже, чем у пил трения. Из-за сокращения времени резки значительно повышается производительность и уменьшается шумность работы.
Отрезание заготовок из круглого проката может осуществляться также на дисковых или ленточных пилах и приводных ножовках.
Электроискровая резка основана на коротком замыкании электрических проводников, при котором металл разрушается пульсирующим током. Электрические разряды следуют один за другим сплошным каскадом по всей поверхности сближения инструмента с обрабатываемым металлом. При этом развивается температура порядка 10 000°С, что вызывает взрывообразное плавление, сгорание и испарение металла. В качестве диэлектрика при резке стали применяют водную суспензию каолина с добавлением буры и борной кислоты.
Существенными недостатками электроискровой резки являются малая стойкость латунных электродов (дисков), значительный расход электроэнергии и относительно небольшая скорость резки, примерно равная скорости обычного фрезерования. Этот способ является экономически целесообразным для резки сплавов, обладающих повышенной твердостью, а также для осуществления резки по сложному контуру.
При анодно-механической резке используют дуговой электрический разряд. При подаче тока в цепь сближение электродов (разрезаемого металла и диска) вызывает электрическую дугу, которая горит в среде рабочей жидкости, подаваемой в зону резки через сопло. При непрерывном дуговом разряде происходит разогрев относительно больших масс металла. Температура в зоне дугового разряда достигает 4 000... 5 000 °С.
Режущий диск вращается с окружной скоростью 15...25 м/с и совершает поступательное движение со скоростью от 0,1 до 0,5 мм/с. Износ инструмента при анодно-механической резке составляет 1,5...2,5 % от объема прорезанного слоя металла.
В качестве рабочей жидкости при резке металла применяют водный раствор жидкого стекла плотностью примерно 1,3 кт/дм3. Расход этого раствора составляет 5...25 л/мин при резке прутков диаметром 25...300 мм. Производительность резки примерно равняется производительности чернового фрезерования.
Этот способ применяют для резки весьма прочных и трудно обрабатываемых сплавов, которые не поддаются резке обычными способами.
Импульсную резку крупногабаритных прутков и слитков осуществляют на установках взрывного действия. Этот метод резки основан на использовании энергии взрыва пороховых зарядов или газовых сред. В качестве устройств взрывного действия используют копры. Заряд в момент взрыва толкает шток с ножом, который приобретает скорость до 30 м/с и разрезает пруток или слиток в холодном или нагретом состоянии.
      В последнее время стала использоваться лазерная резка прежде всего сверхпрочных и хрупких материалов. По сравнению с другими способами резки лазеры большой мощности обладают тем преимуществом, что могут обеспечить высокую точность резки полюбому контуру материала различной твердости и химсостава. Их работа легко автоматизируется.
Отрезка на станках применяется в основном в мелкосерийном производстве или в том случае, когда разность в диаметрах разных ступеней деталей мала.
Точность размеров, полученных отрезкой или вырезкой заготовок, зависит от их размеров и способов разделки. Наиболее точным является метод отрезки на станках.
Погрешности мерных заготовок, разделанных различными способами, имеют следующие значения, мм:

Горячая пилами...................................±(0,5...1,5)
В штампах..............................................±(0,3...0,75)
Ножницами..........................................±(1,0...5,0)
Ломка хладноломом.............................±(1,0... 3,0)
Газопламенная.....................................±(1,0...3,0)
Холодная пилами.................................±(0,25...0,75)
Электроискровая..................................±(0,1...0,25)
Анодно-механическая.........................±(0,1...0,5)
Лазерная...............................................До ±0,1
На токарно-отрезных станках............±(0,03...0,4)


Содержание процесса управления качеством продукции  Токарная обработка Ступенчатые валы Сборка зубчатых и червячных передач Совершенствование системы управления качеством выпускаемой продукции на промышленном предприятии Рисунок 1 к практической 3 Рисунок 2 к практической работе 3 Рисунок 3 к практической работе 3 Технические условия изделий машиностроения Основные направления обеспечения экономической безопасности России в кризисной ситуации 

 

Образовательный сайт Бармашовой Л.В.

Рассылки Subscribe.Ru
Современное образование
Подписаться письмом