metod416

Заполнить разделы паспорта, пользуясь при этом «Указаниями по заполнению паспорта».

22.6.1 Указания по заполнению паспорта

Таблица 22.1. Паспорт пресса кривошипного.

1.Тип: указывается тип кривошипного пресса.

2.Завод-изготовитель: для отечественных прессов указывается завод и город, для иностранных - фирма и страна.

3.Модель: проставляется марка в соответствии с принятой системой условного маркирования.

4.Год выпуска: устанавливается по документам к прессу.

5.Время пуска в эксплуатацию: указывается дата.

6.Назначение пресса: формулируется по видам работ, для которых предназначен пресс.

7.Габариты: проставляются данные фактических замеров и масса прес-

са.

8.Общий вид пресса: дается общий вид с простановкой основных раз-

меров.

9.Основные данные пресса - является обобщающей.

10.Номинальное усилие пресса: определяется расчетом.

11.Ход ползуна: проставляются данные замера между крайними верхним и нижним положениями ползуна.

12.Число ходов ползуна в минуту: определяется числом двойных ходов непосредственным подсчетом или по формуле

n = 0,98 nн i зуб i рем ,

где nн - номинальное число оборотов электродвигателя;

iзуб., iрем - соответственно передаточные отношения зубчатой и ременной передачи;

0,98 - коэффициент скольжения ремня.

При отсутствии зубчатой или ременной передачи опускается соответствующий сомножитель в формуле.

13. Наибольшая площадь среза: в одной из строк записывается наибольшая площадь среза при напряжении 50 кН/м2, рассчитанная по формуле

Fср50=Рв/ув ,

где Рв — номинальное усилие пресса, Н.

ув – предел прочности.

14.Регулировка длины шатуна. Указывается разность между наибольшей и наименьшей длинами шатуна.

261

15.Расстояние от стола до ползуна в его нижнем положении при наименьшей длине шатуна: проставляются результаты замера.

16.Выталкиватель: указывается месторасположение и величина хода выталкивающего устройства.

17.Наибольшее расстояние от стола до направляющих: указывается расстояние от нижнего края направляющих до поверхности стола в его крайнем верхнем положении.

18.Расстояние от оси ползуна до станины: размер проставляется только для прессов открытого типа.

19.Высота стола над уровнем пола: проставляются результаты замера.

20.Размеры ползуна: указываются размеры рабочей поверхности ползуна.

21.Расстояние между стойками станины в свету: размер проставляется только для двухстоечных прессов.

22.Спецификация рукояток и кнопок управления: дается спецификация рукояток и кнопок с указанием их назначения.

262

263

22.7 Контрольные вопросы

22.7.1Что характеризует двигательный, передаточный и исполнительный механизмы в кузнечно-штамповочном оборудовании?

22.7.2Какими параметрами характеризуется кузнечно-штамповочное оборудование?

22.7.3Какие данные содержит паспорт кузнечно-штамповочной машины и для каких целей он предназначен?

22.7.4Какова последовательность составления паспорта кривошипно-

го пресса?

264

23 Лабораторная работа № 23

Изучение технологии изготовления деталей методом порошковой металлургии

23.1 Цель работы

Ознакомиться с технологией изготовления изделий из порошковых материалов на основе железа и меди, маркировкой, свойствами и применением.

23.2 Общие сведения

23.2.1 Основные понятия

Порошковой металлургией называются отрасли, охватывающие производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими материалами, при этом основной компонент не доводится до расплавления.

Преимущества порошковой металлургии по сравнению с другими методами изготовления деталей машин и приборов состоят в следующем: получение изделий, которые невозможно изготовить никакими другими методами (фильтры, пористые подшипники, контакты из псевдосплавов на основе тугоплавких металлов и др.); экономия материалов, возможность получения исходных материалов из отходов металлургической и машиностроительной промышленности (например, стружки, окалины и т.п.), получение изделий без дальнейшей механической обработки, что приводит к значительному снижению себестоимости материалов и готовой продукции.

Метод порошковой металлургии включает следующие технологические операции: 1) получение порошков; 2) приготовление шихты (смешивание); 3) формообразование (прессование или прокатка) заготовок; 4) спекание; 5) дополнительная обработка (механическая, химико-термическая и др.).

При производстве порошковых деталей необходимо учитывать сложность конфигурации изделия (приложение А). Иногда рентабельным производство становится уже при годовом выпуске в несколько тысяч изделий (например, в случае VII группы сложности), а иногда – только при выпуске 100-300 тыс. изделий некоторых типов I-III групп сложности.

Недостатки метода порошковой металлургии: нестабильность свойств, трудность изготовления крупногабаритных и сложных по форме изделий и другие.

Порошки металлов являются основными исходными материалами для изготовления порошковых изделий. Промышленностью выпускаются металлические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальтовый, вольфрамовый, молибденовый, титановый, ниобиевый, циркониевый и другие.

265

Основные методы получения порошков можно разделить на физикохимические и механические.

Металлические порошки характеризуются физическими и технологическими свойствами, химическим составом. К физическим свойствам металлических порошков относятся: форма и размер частиц порошка, гранулометрический состав, удельная поверхность частиц порошка и т.д. Форма частиц может быть сферической, осколочной, дендритной, волокнистой и другой в зависимости от химической природы металла и способа получения.

Гранулометрический состав порошка –это соотношение частиц разных размеров (фракций), выраженное в процентах. От гранулометрического состава в сочетании с другими свойствами зависят плотность, текучесть, прессуемость, усадка при спекании и физико-механические свойства готовых изделий.

Под удельной поверхностью частиц порошка понимают суммарную поверхность всех частиц порошка, взятого в количестве единицы объема или массы.

Технологические свойства порошков характеризуются насыпной плотностью, текучестью, прессуемостью. Насыпная плотность (γ, кг/м3) – это плотность единицы объема свободно насыпанного порошка. Относительная плотность (θ, %) – отношение насыпной плотности к удельной плотности компактного материала.

Текучесть характеризует способность порошка заполнять собой определенную форму. Определение текучести порошка основано на регистрации скорости истечения навески порошка (50 г) через калиброванное отверстие. Измеряется в граммах в секунду.

Прессуемость порошка характеризуется двумя факторами: формуемостью и уплотняемостью. Хорошая уплотняемость порошков облегчает прессование, так как при этом требуется меньшее давление для достижения заданной плотности, а при хорошей формуемости получаются более прочные и неосыпающиеся заготовки. Существенное влияние на прессуемость оказывают размеры и форма частиц порошка.

23.2.2 Технология прессования порошковых материалов

Подготовка порошков к прессованию является ответственным этапом при изготовлении порошковых изделий, так как качество смеси отражается на свойствах готовых изделий. Приготовление шихты связано с дозировкой порошков заданного химического и гранулометрического составов с последующим смешиванием. Иногда вместе с основными компонентами в шихту вводят технологические присадки – пластификаторы, облегчающие процесс прессования (стеарат цинка, парафин и др.)

В зависимости от свойств исходных порошков-компонентов смешивание может быть сухое и мокрое (в последнем случае в смеситель вместе с исходными компонентами добавляется спирт, бензин, глицерин и т.п.). Сме-

266

шивание производится в специальных агрегатах-смесителях в течении 1-5ч. Прессование (формование) заготовок может осуществляться одним из следующих основных методов: холодное прессование в пресс-формах; горя-

чее прессование, гидростатическое прессование; прокатка порошков и др. Применение того или иного метода зависит от прессуемости данного

состава шихт, формы и размеров получаемого изделия. При прессовании получаются относительно прочные полуфабрикаты или заготовки, имеющие форму и размеры готовых изделий с учетом изменения размеров при спекании, а также припусков, связанных с необходимостью последующей обработки заготовок. Процесс деформирования порошков сопровождается уменьшением первоначального объёма, причем существенно отличается от процесса деформирования компактного материала, при котором его объем остается постоянным, изменяется только форма. При прессовании порошков наблюдается почти троекратная степень обжатия, то есть высота изготавливаемой прессовки составляет третью часть высоты заполняемой смесью полости матрицы.

Наибольшее применение получил метод холодного прессования в закрытых пресс-формах (рисунок 23.1).

а – засыпка порошка в матрицу; б – прессование; в – выпрессовка заготовки 1 – верхний пунсон; 2 – питатель с шихтой;

3 – матрица; 4 – нижний пуансон со стержнем

Рисунок 23.1 – Схема одностороннего прессования

В установленную на плиту пресса пресс-форму засыпается порция шихты, через пуансон прикладывается заданное давление, после выдержки

267

нагрузку снимают, затем производится выпрессовка заготовок из прессформы. Прессование в закрытых пресс-формах может быть односторонним и двусторонним. Одностороннее применяется при изготовлении изделий простой формы, у которых отношение длины или высоты к диаметру или толщине не превышает трех.

23.2.3 Основные закономерности прессования

Усилие прессования определяется зависимостью

P = p F ,

где p – давление прессования, МПа; F – площадь поперечного сечения.

Под давлением (при одноосном сжатии) порошок, засыпанный в прессформу, растекается в стороны, в результате чего возникает боковое давление Pбок, кН/м2, действующее на стенки пресс-формы

Pбок = 1−µµ P ,

где µ – коэффициент Пуассона металлического порошка.

Или Рбок= ε ·Р, где ε – коэффициент бокового давления.

ε = 1−µµ ,

Свойства некоторых порошковых материалов и значения коэффициентов бокового давления приведены в таблице 23.1.

Таблица 23.1 – Свойства порошков

Величина бокового давления не является постоянной по высоте прессуемых изделий, а уменьшается (при одностороннем прессовании) от верха прессформы, т.е. места приложения давления к нижней части пресс-формы.

268

Понижение бокового давления объясняется падением общего давления прессования по высоте заготовки, вызываемого трением частиц друг о друга и о стенки матрицы. Вследствие снижения давления прессования по высоте прессуемого изделия возникает неравномерная плотность спрессованной заготовки по её объему.

После выпрессовки изделий из пресс-формы размеры их под действием внутренних напряжений увеличиваются. Это явление называется упругим последействием. Обычно упругое последействие сильнее проявляется по направлению прессования, чем перпендикулярно ему. Если по направлению прессования δп = 5-6 %, то перпендикулярно ему δД = 2-3 %.

Величина упругого последействия определяется по формулам

где D0; h0 – диаметр и высота брикета, находящегося в пресс-форме под действием давления прессования;

D1; h1 – после выпрессовки из матрицы.

Объемная величина упругого последействия (%) определяется по аналогичной зависимости

δv = V1V−0V0 100 .

Установление величины упругого последействия имеет большое значение при проектировании пресс-формы для учета возможного изменения размеров изделия после выпрессовки.

Для получения достаточно прочных заготовок при холодном прессовании применяются значительные давления, которые в зависимости от требуемой плотности и свойств порошковой шихты могут колебаться от 50 до 150 МПа для твердосплавных смесей с пластификатором и от 500 МПа до 800-1000 МПа для железных и стальных порошков.

23.2.4 Спекание порошковых заготовок

Холодное прессование не обеспечивает механической прочности прессовок. Для повышения механических свойств и придания порошковым изделиям необходимых физико-химических свойств заготовки подвергают спеканию. Спекание производится при температуре 0,7-0,9 от абсолютной температуры плавления основного компонента в многокомпонентной порошковой смеси.

В процессе спекания за счет качественного и количественного изменения контактов, связанных с большой подвижностью атомов при повышенных

269

температурах, увеличивается поверхность зацепления частиц, повышаются плотность и прочность изделия, достигаются необходимые физикохимические свойства.

Спекание производится в вакууме или контролируемой атмосфере (восстановительной – водород, диссоциированный аммиак, конвертированный газ, нейтральной – аргон, гелий и др.) Длительность выдержки при температуре спекания в зависимости от состава шихты может быть до нескольких часов (таблица 23.2).

В результате спекания прочностные свойства σВ; σТ железографита увеличиваются от 100 МПа до 300 МПа (в зависимости от материала, режимов процесса, пористости), твердость увеличивается от 60 НВ до 100 НВ. Плотность изделий возрастает с повышением температуры спекания и давления прессования. Для получения порошковых беспористых или малопористых изделий применяют многократное прессование и спекание или горячее прессование.

Точность размеров изделий после спекания соответствует 12-14 квалитету, шероховатость поверхности 10-5 мкм. Калибровка повышает точность до 8-11 квалитета, снижает шероховатость до 5 -2,5 мкм.

Таблица 23.2 - Ориентировочные режимы прессования и спекания порошковых антифрикционных материалов

Марки порошковых сталей обозначают сочетанием букв и цифр. Первые две буквы СП указывают, что сталь получена методом порошковой металлургии. Число после буквы П показывает среднее содержание общего углерода в сотых долях процента, содержание свободного углерода при этом не превышает 0,2 %. Следующие за этим числом буквы обозначают легирующие элементы (обозначение как в легированных сталях: А - азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, К – кобальт, М – молибден, Н – ни-

270