3.Ручная дуговая сварка

Дуговая сварка выполняется неплавящимся и плавящимся ме­таллическими электродами.

В первом случае дуга возбуждается между основным металлом и вольфрамовым (реже — угольным) электродами. Для заполнения разделки кромок обычно применяется присадочный материал в виде металлического стержня, подаваемого сварщиком в дугу.

При электрической дуговой ручной сварке металлическим элек­тродом дуга горит между основным металлом и элект­родом, служащим присадочным металлом. В качестве электрода при­меняется стержень из проволоки, близкой по химическому составу к свариваемому материалу.

На электроды наносят специальные покрытия. Их назначение:

создавать шлаковую и газовую защиту расплавленного метал­ла сварочной ванны. Шлак защищает и капли металла в процессе перехода их с электрода в шов, обволакивая их;

раскислять наплавленный металл с помощью добавок в по­крытие таких элементов, как Mn, Si, Ti, А1 в виде ферросплавов или чистых элементов;

легировать наплавленный металл, что позволяет изменять его химический состав, а также расширяет возможность получения тре­буемых свойств наплавленного металла;

улучшать стабильность горения дуги посредством включения в покрытие элементов с малым потенциалом ионизации.

Ручная дуговая сварка применяется главным образом в изделиях, имеющих короткие и прерывистые швы, швы сложной конфигура­ции, т. е. там, где трудно или невыгодно применять автоматические методы сварки. Положительной стороной ручной сварки является возможность производить сварку в любом пространственном поло­жении, что особенно важно для сварки в монтажных условиях.

К недостаткам ручной дуговой сварки относятся: трудности свар­ки тонкого материала (менее 1—2 мм), длительный срок обучения сварщика высокой квалификации (1,0—1,5 г.), большая зависимость качества сварки от индивидуальных особенностей сварщика, малая производительность.

Ручной дуговой сваркой можно сваривать стали, чугун, медь и медные сплавы. Естественно, что для каждого металла и его сплавов необходимо применять соответствующие электродные проволоки и покрытия.

Билет 8.

1. Основные параметры, характеризующие пластическую деформацию.

При пластическом деформировании металлов нужная форма за­готовки достигается перемещением частиц металла в новое положе­ние при условии их устойчивого равновесия. При этом первона­чальная масса металла, претерпевшего формообразование, остается постоянной. Так как процесс деформирования совершается с не­пременным приложением растягивающих или сжимающих сил, то плотность материала при этом несколько изменяется, как правило, увеличивается. Особенно это заметно при начальных стадиях обра­ботки давлением исходного литого материала. При деформирова­нии устраняются неплотности, возникшие в металле в процессе зат­вердевания из жидкой фазы. При дальнейшем деформировании, а также при деформировании металла после прокатки изменение плотности весьма незначительно. Более того, при деформировании холодного металла происходит интенсивное внутри- и межзеренное скольжение, механическое разрушение кристаллитов, что приводит к появлению микропустот в объеме металла и уменьшению плотно­сти (0,1-0,2%).

Таким образом, если рассматривать обработку давлением как формообразующую обработку уже продеформированного (не лито­го) металла, то можно считать объем, взятый для обработки, неиз­менным. В теории обработки металлов давлением данное положение называют условием постоянства объема.Сумма смещенных объемов пластически деформированного тела по трем взаимно перпендикулярным направлениям равна нулю. При необходимости получить большую величину деформации ее проводят за несколько операций. В этом случае суммарная де­формация определяется как произведение деформаций в нужном направлении после каждой операции. В практике обычно характеристикой заданной деформации счи­тают увеличение размеров по сравнению с первоначальными. Степень деформации при растяжении определяется относительным сужением.

Умножив относительные значения на 100, получим величины деформации в процентах. В различных справочниках пластические свойства материала чаще всего приводятся именно в процентах

2. Спекание и его разновидности

Спекание — это нагрев и выдержка порошковой формовки при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физико-химических свойств.

В процессе нагрева формовки или свободно насыпанного по­рошка (волокна) без расплавления основного компонента происхо­дит сцепление между частицами, что способствует увеличении прочности и плотности изделия. Спекание, происходящее в твер­дой фазе, называется твердофазным спеканием, а в присутствие жидкой фазы — жидкофазным.

Температуратвердофазного спекания составляет0,7—0,5 от температуры плавления самого легкоплавкого компонента сме си. На начальной стадии спекания, реализуемого различными ме ханизмами диффузии (поверхностной и объемной), а также пере носом вещества через газовую фазу, происходит расширение участ ков контакта частиц порошка и увеличивается их сцепление Движущей силой процесса является стремление системы к мини муму поверхностной энергии. Поэтому от свободных неконтакт ных участков к контактным переходит значительно большее числ< атомов, чем в обратном направлении. Одновременно происходи' диффузионный отток вакансий от поверхности пор в глубь мате риала и зарастание пор атомами. Поверхностная диффузия атомо! вызывает сглаживание поверхности соприкасающихся участко! частиц, что увеличивает истинную поверхность контактов. Нако нец, перенос атомов осуществляется под влиянием разности рав новесных давлений пара металла над вогнутыми и выпуклыми уча- стками профиля поверхности контактирующих частиц (рис. 6.11) На последующих стадиях спекания происходит объемная диффузия, лежащая в основе высокотемпературной диффузионной пол­зучести; при этом уменьшается объем пор и формовки в целом из- за ее усадки. Сокращение объема поры может произойти также в результате затекания в нее металла, т. е. в результате объемной пластической деформации частиц. Есть точка зрения, что изоли­рованные поры могут также закрываться под действием сил по­верхностного натяжения. Восстановление оксидных пленок на час­тицах порошка (при наличии вакуума или восстановительных сред) ускоряет спекание. Продолжительность выдержки при спекании — от получаса до нескольких часов.

Жидкофазное спекание порошкового тела осуществля­ется при температуре, обеспечивающей появление жидкой фазы. Оно позволяет получать значительно более плотные (и даже беспорис­тые) изделия, по сравнению с твердофазным. Хорошая смачивае­мость твердой фазы жидкой является непременным условием жид- кофазного спекания. Спекание может сопровождаться исчезнове­нием жидкой фазы (сплавы системы медь-олово-графит, в которых сначала расплавляющееся олово, постепенно растворяя медь, зат­вердевает) либо сохранением ее до конца процесса (материалы на основе железа, содержащие медь, фосфор, серу).

Пропитка осуществляется погружением в расплав или насыще­нием легкоплавким сплавом сверху (под действием капиллярных сил) пористого спрессованного и спеченного каркаса из тугоплавкого вещества. Например, пропитка вольфрамового волокна медью или медноникелевыми сплавами, карбида титана — сталью, меди — свин­цом. Основным условием пропитки является смачивание расплавом тугоплавкого вещества.

3.Литейная форма представляет собой конструкцию, состоящую из элементов, образующих рабочую полость, заполнение которой Ш расплавом обеспечивает получение отливки заданных размеров и конфигурации. Литейные формы подразделяют по количеству заливок на разовые и многократные, по материалу — на песчаные, песчано-цементные, гипсовые, металлические, из высокоогнеупорных материалов и др.

Металлические формы из чугуна и стали являются многократны­ми (постоянными), поскольку выдерживают сотни и тысячи заливок.

Песчаные, оболочковые формы со смоляным связующим и фор­мы. изготовленные по выплавляемым моделям, являются разовы­ми. Разовые литейные формы получают с помощью специальных приспособлений — моделей. Процесс изготовления литейных форм из формовочных смесей называется формовкой.

Литейная форма должна обладать прочностью (выдерживать си­ловые нагрузки), газопроницаемостью (пропускать газы, образую­щиеся в литейной форме), податливостью (уменьшаться в объеме при усадке отливки), огнеупорностью (не оплавляться под действи­ем тепла жидкого металла) и др.

Комплект приспособлений, используемых для изготовления от­ливок, называют литейной оснасткой. Часть оснастки, включающая все приспособления, необходимые для образования рабочей полос­ти литейной формы при ее формовке, называется модельным комплектом. В комплект входят модели отливки и элементов литнико­вой системы, модельные и сушильные плиты, стержневые ящики, формующие, контрольные и сборочные шаблоны для конкретной отливки. Существует также понятие «формовочный комплект», пол которым подразумевается полный комплект оснастки, используе­мый для получения разовой формы. В него дополнительно входят (наряду с приспособлениями модельного комплекта) необходимые при формовке опоки, наполнительные рамки, штыри, скобы и др.

Модель— это часть модельного комплекта, предназ­наченная для образования отпечатка в литейной форме, соответ­ствующего наружной конфигурации и размерам отливки. При этом размеры модели увеличивают по сравнению с соответствующими размерами отливки с учетом линейной усадки сплава (0,8—2%) и припусков на механическую обработку. Модели изготавливают из древесины, металлических и специальных модельных сплавов, а так­же из пластмасс. Различают модели разовые и многократные. Дере­вянные модели отличаются простотой изготовления, относительно малой массой и невысокой стоимостью. Однако они недолговечны.

По сравнению с деталью модель имеет выступающие части (так называемые стержневые знаки), посредством которых стержень, оформляющий внутреннюю полость, крепится в форме (рис. 19.1) Стержень, являясь элементом литейной формы, служит для образо­вания отверстия, полости или иного сложного контура в отливке.

Модельная плита (рис. 19.2, а) обеспечивает формирование по­верхности разъема литейной формы и несет на себе различные час­ти модели, включая литниковую систему. При машинной формовке часто используют металлические модельные плиты в сочетании с быстросменной модельной оснасткой, которые вместе образуют модельные комплекты. Модельные плиты подразделяют наодно- сторонние (часть модели с одной стороны) и двухсторонние (части модели располагаются с двух сторон плиты, рис. 19.2, а). Односто­ронние плиты используются при раздельной формовке полуформ. Стержневые ящики (неразъемные — вытряхные и разъемные) пред­назначены для изготовления стержней. При их изго­товлении, в основном, используют те же материалы, что и при про­изводстве моделей. Для удержания формовочной смеси при изго­товлении литейной формы, а также при транспортировке последней и ее заливке жидким металлом используют опоки, представляющие собой сварные, литые или сборные жесткие металлические рамы различной конфигурации. Литниковая система представляет собой систему каналов и эле­ментов литейной формы, обеспечивающих подвод расплавленного металла в полость формы и ее заполнение, а также питание отливки при затвердевании (рис. 19.3). По способу подвода металла и распо­ложению в форме литниковые системы подразделяют на горизон­тальные, вертикальные, верхние, дождевые, сифонные (нижние), ярусные и «по разъему».

Вертикально-щелевая (этажная) система является разновиднос­тью ярусной и применяется, в частности, при стопочной формовке мелких отливок (рис. 19.4, г). Для отделения крупных шлаковых включений в литниковую чашу иногда устанавливают фильтры (на­пример, керамические сетки).

К литниковой системе относят также выпоры и прибыли. Вы­пор предназначен для вывода газов и всплывающих шлаков из по­лости формы: он же сигнализирует о конце заливки появлением избытка металла. Прибыли компенсируют усадку отливки, поэтому их располагают над массивными частями отливки (рис. 19.5). При этом конфигурацию и размеры прибылей подбирают таким обра­зом, чтобы процесс кристаллизации отливки завершался именно в них. Так, например, толщина прибыли всегда больше толщины от­ливки втом месте, над которым ставят прибыль (см. рис 19.3). Раз­личают открытые (прямого питания), закрытые (шаровой и кони­ческой формы), работающие под газовым давлением (заряд газо­творного вещества размещен в полости прибыли), а также легко отделяемые прибыли (рис. 19.5) и др. Простота отделения прибыли (рис. 19.5, г) обеспечивается применением диафрагм (разделитель­ных пластин), выполненных из шамотно-глинистых смесей.

Билет 9