2.2 Обработка металлов давлением.

Обработка давлением широко применяется при изготовлении и ремонте деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин. Изучение следует начать с рассмотрения теоретических основ обработки давлением. Необходимо хорошо усвоить понятие физической природы упругой и пластической деформации, влияние обработки давлением на структуру и свойства металлов. Изучая процессы, происходящие в металле при нагреве, уясните сущность явлений пережога, перегрева, обезуглероживания, угара и способы их предотвращения. Научитесь определять температурный интервал горячей обработки давлением углеродистых сталей и обосновывать этот выбор. Познакомитесь с печами и устройствами, применяемыми для нагрева заготовок. Сначала уясните сущность процесса продольной прокатки как наиболее распространенной. Уясните, благодаря чему и как происходит захват заготовки валками, как происходит деформация металла в валках. Ознакомитесь с устройством прокатного стана, схемами расположения рабочих клетей. Рассмотрите поперечную и поперечно-винтовую прокатку. Необходимо запомнить названия и назначение прокатных станов для проката различных заготовок, последовательность выполнения операций прокатки разных видов продукции, знать основные сортовые профили, некоторые специальные виды проката и их применение. При рассмотрении процесса волочения поймите его сущность, возможности. Разберите различные схемы волочения для получения большого разнообразия продуктов волочения. Поясните весь технологический процесс волочения в целом, обратите внимание на предварительную подготовку заготовки перед волочением. Познакомьтесь с продукцией волочильного производства и ее применением. При изучении процесса прессования, вникните в его сущность и широкие возможности применения благодаря увеличению пластичности металла за счет его всестороннего неравномерного сжатия. Познакомьтесь с различными схемами прессования, продукцией и областью ее применения. Изучение процесса свободной ковки начните с рассмотрения основных операций ковки. с последовательностью и методикой разработки технологического процесса: разработкой чертежа поковки, расчет размеров заготовки, выбором оборудования, последовательностью операций ковки, технологических требований к деталям. Разберитесь с разновидностями объемной штамповки: горячей и холодной, в открытых и закрытых штампах. Познакомьтесь с технологией одноручьевой, многоручьевой и раздельной штамповки на молотах, применяемыми инструментом и оборудованием.Разберитесь с технологией листовой штамповки.

Вопросы для самопроверки

1. Чем обусловливается выбор температурного режима горячей обработки давлением?

2. Чем отличается структура и свойства литого металла от кованого?

3. В чем сущность технологий ковки, прокатки, волочения, прессования, объемной и листовой штамповки?

2.3. Сварка металлов

Начните с рассмотрения общих сведений о сварке, как о технологическом процессе, в результате которого достигается неразъемное соединение вследствие образования межатомных связей между соединяемыми деталями. При этом следует обратить внимание на преимущества сварки по сравнению с другими видами соединений металлов. Приступая к изучению классификации способов сварки, следует уяснить, что сближение атомом может быть достигнуто путем пластического деформирования (в холодном или нагретом состоянии) или расплавлением соединяемых кромок, что и определяет физическую сущность сварки давлением и сварки плавлением. Необходимо также уяснить, как сварочные процессы при сварке плавлением классифицируются пo виду энергии, применяемой для нагревания металла. Следует разобраться, почему однородные металлы хорошо свариваются, а разнородные плохо, какие надо принимать меры для улучшения свариваемости. Необходимо знать роль русских (Н. H. Бенардос, H. Г. Славянов) и советских (Е. O. Патон и др.) ученых в развитии сварочного производства. Прежде чем приступить к изучению отдельных видов сварки, надо четко уяснить сварочные свойства электрической дуги, а затем рассмотреть способы ручной дуговой сварки, полуавтоматической и автоматической сварки плавлением: сварку под флюсом, сварку в среде защитных газов, электрошлаковую сварку, плазменную сварку и др. При этом необходимо уяснить сущность каждого способа сварки, применяемого оборудования и сварочных материалов, а также изучить их технологические возможности и область применения.

При изучении газовой сварки, рассмотреть устройства и работу оборудования; указать технологические возможности и область применения газовой сварки. При изучении огневой резки металлов следует уяснить сущность способов резки металлов: кислородной, плaзменной, лазерной. Изучить технологические особенности каждого способа резки. Изучение способов сварки давлением следует начинать c рассмотрения трех основных разновидностей контактной сварки: стыковой, точечной и шовной. Следует усвоить физическую сущность, устройство и электрические схемы каждого вида контактной сварки, разобраться в основах их технологии. При этом надо уяснить, что общим для всех видов контактной сварки является то, что металл в зоне контакта двух свариваемых элементов при прохождении электрического тока достаточно большой силы нагревается в одних случаях до пластического состоянии, в других — до температуры плавления, после чего производится сжатие.

Следует также уделить внимание изучению новых способов сварки давлением: диффузионной в вакууме, ультразвуковой, трением. Нужно четко уяснить сущность и технологические особенности каждого из этих способов сварки, область их применения. Изучите особенности кристаллизации сварного шва. Возникновение деформаций и напряжений в сварных деталях. Классификации материалов по их свариваемости. Сварка конструкционных сталей: углеродистых, низколегированных и легированных. Понятие о сварке высоколегированных сталей, чугуна, меди, алюминия, титана и их сплавов. Для усвоения теоретических основ сварки плавлением необходимо знать диаграмму желeзо-углерод, температурные точки аллотропических превращений. Знание диаграммы поможет изучить структурные изменения в зоне шва и близлежащих зонах при кристаллизации и охлаждении cвaрного шва, а также уяснить, какие структурные превращения происходят в металле в зоне термического влияния, возникающего в процессе сварки. Особое внимание следует уделить принципам и механизму образования напряжений и деформаций при сварке, мерам по их уменьшению и устранению. Необходимо внимательно изучить три основные причины: неравномерный нагрев свариваемого металла, линейную усадку расплавленного металла и структурные изменения в металле шва при его затвердевании. Изучая особенности технологии сварки различных сталей, чугуна, металлов и сплавов, а также наплавки твердых сплавов, необходимо прежде всего запомнить зависимость свариваемости углеродистых и низкоуглеродистых сталей от процентного содержания в них углерода. Далее необходимо обратить внимание на холодную и горячую сварку чугуна, различие в подготовке к сварке чугунных изделий, электроды. Надо знать меры, предупреждающие отбеливание чугуна при холодной сварке, а также недостатки и достоинства каждого из этих видов сварки чугуна. Следует хорошо разобраться в особенностях сварки некоторых легированных сталей, обладающих плохой теплопроводностью, а также цветных металлов и сплавов. Особое внимание при этом необходимо обратить на окисление алюминия, затрудняющее сварку, и на способы его уменьшения.

При пайке возможно соединение не только всех однородных металлов и сплавов, но и разнородных, нередко с резко различными свойствами. Поэтому при таком разнообразии соединяемых металлов и сплавов и применяемых припоев необходимо усвоить сущность и схемы процесса пайки, его принципиальное различие от процесса сварки плавлением, а также следует знать, как классифицируются припои, указать основные технологические требования, которые они должны удовлетворять. Следует также изучить способы пайки, их характерные особенности в зависимости от используемых источников нагрева и оборудования. Изучение вопросов контроля сварных и паяных соединений рекомендуется начинать с классификации дефектов. При этом нужно уяснить, что дефекты подразделяются на две группы.

1. Дефекты, возникающие в связи с особенностями металлургических и тепловых процессов (кристаллизационные трещины, поры, холодные трещины, неметаллические исключения и др.).

2. Дефекты формирования шва, происхождение которых связано с нарушением режима сварки, и неправильной подготовкой под сварку, неисправностью сварочной аппаратуры и другими причинами.

Дефекты могут быть внешние и внутренние. Надо знать причины их появления и способы устранения. Затем необходимо перейти к изучению методов контроля дефектов. При этом следует усвоить, что для обнаружения наружных дефек­тов, кроме визуального осмотра, применяют контроль краска­ми, люминофорами, магнитно-порошковым методом. Для об­наружения внутренних дефектов применяют физические ме­тоды контроля: просвечивание проникающим излучением, ультразвуковую дефектоскопию, магнитно-индукционный ме­тод и др.

Дефекты структуры шва сварного соединения и зоны тер­мического влияния, внутренние и наружные трещины, шлако­вые включения могут быть выявлены при металлографиче­ском исследовании.

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются сварочные процессы?

2. Изложите физическую сущность сварки давлением и сварки плавлением.

3. Как влияет содержание углерода на свариваемость ста­ли?

4. Изложите сущность автоматической сварки под флюсом, область применения.

5. В чем сущность кислородной и плазменной резки ме­таллов?

6. Изложите сущность контактной сварки.

7. Изложите сущность диффузионной сварки в вакууме и ультразвуковой сварки, область их применения.

8. Каковы особенности кристаллизации в сварочной ван­не?

9. Каковы причины возникновения напряжений и дефор­маций при сварке?

10. В чем трудность сварки чугуна и легированных ста­лей?

11. Чем отличается пайка металлов от сварки плавлением?

12. Перечислите способы контроля сварных швов.