- •1 Машина – основа производства
- •1.1 Основные определения технологии машиностроения.
- •1.2 Структура технологического процесса.
- •1.3 Средства технологического оснащения (сто).
- •1.4 Точность выпускаемых изделий.
- •1.5 Шероховатость поверхностей деталей.
- •1.6 Классификация поверхностей детали
- •2 Материалы, применяемые в машиностроении
- •2.1 Основные виды материалов, используемых в машиностроении
- •2.2 Свойства металлов и сплавов.
- •2.3 Инструментальные материалы
- •2.3.1 Углеродистые стали.
- •2.3.2 Быстрорежущие стали.
- •2.3.3 Твердые сплавы
- •2.3.4 Минералокерамические материалы.
- •2.3.5 Сверхтвердые материалы (стм).
- •2.3.6 Абразивные материалы.
- •2.4 Совершенствование инструментальных материалов.
- •3 Металлургия
- •3.1 Производство чугуна.
- •3.2 Производство стали
- •3.2.1 Конвертерный способ производства стали
- •3.2.2 Мартеновский способ производства стали.
- •3.2.3 Выплавка стали в электропечах
- •3.2.5 Электрошлаковый переплав.
- •3.3 Разливка стали.
- •4 Технология литейного производства
- •4.1 Литье в землю.
- •4.2 Литье в металлические формы (кокиль).
- •4.3 Литье по выплавляемым моделям.
- •4.4 Литье в оболочковые формы
- •4.5 Литье под давлением
- •4.6 Центробежное литье
- •4.7 Технологичность отливок
- •5 Обработка металлов давлением
- •5.1 Прокатка металла.
- •5.2 Бесслитковая прокатка.
- •5.3 Волочение.
- •5.4 Прессование.
- •5.5 Свободная ковка.
- •5.6 Объемная штамповка.
- •Листовая штамповка.
- •5.8 Специальные виды штамповок.
- •5.8.1 Штамповка взрывом.
- •5.8.2 Раскатка.
- •5.8.3 Накатка.
- •5.8.4 Штамповка на ковочных вальцах.
- •5.8.5 Поперечно - клиновая прокатка.
- •5.9 Охрана труда и окружающей среды.
- •6 Сварка и пайка
- •6.1 Электродуговая сварка.
- •6.1.1 Автоматическая сварка под флюсом.
- •6.1.2 Дуговая сварка в среде защитных газов.
- •6.2 Плазменная сварка.
- •6.3 Электрошлаковая сварка.
- •6.4 Контактная сварка.
- •6.5 Специальные виды сварки.
- •6.5.1 Электронно-лучевая сварка.
- •6.5.2 Ультразвуковая сварка.
- •6.5.3 Холодная сварка.
- •6.5.4 Диффузионная сварка.
- •6.5.5 Сварка трением.
- •6.5.6 Сварка взрывом.
- •6.6 Пайка материалов.
- •7 Особые методы обработки материалов
- •7.1 Ультразвуковая обработка.
- •7.2 Электроэрозионная обработка.
- •7.3 Электрохимическая обработка.
- •7.4 Электроконтактный способ обработки.
- •7.5 Электронно-лучевая обработка.
- •7.6 Лазерная обработка (обработка оптическим квантовым генератором окг).
- •8 Обработка металлов резанием
- •8.1 Классификация металлорежущих станков.
- •8.2 Виды движений в станках.
- •8.3 Формообразование поверхностей деталей машин.
- •8.4 Механизмы металлорежущих станков.
- •8.4.1 Механизм конуса Нортона.
- •8.4.2 Механизм перебора.
- •8.4.4 Конический реверс.
- •8.4.5 Храповой механизм.
- •8.4.6 Кулисный механизм.
- •8.4.7 Механизм мальтийского креста.
- •8.4.8 Механический вариатор.
- •8.5 Обработка заготовок на станках токарной группы.
- •8.5.1 Обработка на токарно-винторезных станках.
- •8.5.2 Обработка заготовок на токарно-револьверных станках.
- •8.5.3 Обработка заготовок на токарно-карусельных станках.
- •8.6 Обработка заготовок на сверлильных станках.
- •8.7 Обработка заготовок на фрезерных станках.
- •8.8 Шлифование.
- •8.9 Зубообработка.
- •8.9.1 Зубодолбление
- •8.9.2 Зубофрезерование.
- •8.9.3 Нарезание конических колес.
- •8.9.4 Отделка зубчатых колес.
3.2.2 Мартеновский способ производства стали.
Мартеновская печь – пламенная отражательная регенеративная печь, имеющая рабочее плавильное пространство, ограниченное снизу подиной, сверху сводом, а с боков передней и задней стенками. Футеровка печи может быть основной и кислой. В соответствии с этим процесс плавки также называется основным и кислым. Через загрузочные окна передней стенки в печь поступает шихта, флюс и лом, а через окна задней стенки происходит выгрузка готового металла.
Рис. 3.3 Схема мартеновской печи
Выплавка стали из чугуна в твердом виде плюс стальной лом и твердые стальные отходы производства называются скрап-процессы.
Выплавка стали из жидкого чугуна, плюс металлолом называется скрап- рудным процессом.
В рабочую камеру попеременно по каналам справа или слева через регенераторы поступает газ (топливо) и воздух.
Когда топливо и воздух проходят через нагретый регенератор, они подогреваются, и в рабочей камере достигается температура t = 1700°С. Без предварительного подогрева, эта температура не обеспечивается.
Регенераторы работают попеременно и подогреваются продуктами сгорания, выходящими из рабочего пространства печи. Управление движением продуктов сгорания и газа производится заслонками.
При получении различных сортов стали, в печь перед выпуском расплавленного металла присаживают легирующие элементы (хром, никель, молибден и другие).
В мартеновской печи происходят сложные процессы физико-химические взаимодействия между топливом, металлом, шлаком и футеровкой печи.
Нормальный ход плавки характеризуется «кипением» стали, при котором происходят энергичное окисление углерода и усиленное перемешивание его с выделением газов, что вызывает кипение металла.
Емкость мартеновских печей 10, 300, 500, 900 т.
Плавка в 300 тонной двухванновой печи длится приблизительно 4 часа, каждые 2 часа происходит выпуск из одной ванны.
Двухванновые пятисоттонные печи (Магнитки) за час производят до 200 т стали и расходуют 64 м3/т кислорода и 14 кг/т топлива; то есть эти печи близки к мощным кислородным конвертерам.
Достоинства:
1) высокая производительность;
2) использование металлолома до 50 %.
Недостатки:
1) низкое качество стали;
2) сложность оборудования;
3) большой расход топлива.
3.2.3 Выплавка стали в электропечах
Плавильные электропечи обеспечивают высокую температуру плавления, хорошие окислительные, восстановительные и нейтральные условия, вакуумную среду, которая обеспечивает возможность получения высоколегированных конструкционных, инструментальных, специальных сталей и сплавов.
Рис. 3.4 Схема электропечи для производства сталей
Печь состоит из металлического кожуха, футерованного внутри, кислым или основным кирпичом. В основных печах - магнезитовый кирпич с доломитом с h = 150…200 мм, в кислых печах - динасовый кирпич с набивкой из кварцита на жидком стекле.
Электропечь может наклоняться на 40…45° от горизонтали в сторону желоба, для слива стали и на 10…15° в сторону рабочего окна, для скачивания шлака.
Продолжительность плавки стали в дуговой печи - 3…6 часов, в зависимости от марки стали, характера исходного сырья, конструкции и мощности электрической печи.
В среднем на одну тонну выплавляемой углеродистой стали расходуется 500…700 кВт ч.
Индукционные печи для получения легированных чугунов и сталей, используются реже, чем дуговые. Магнитные силовые линии, создаваемые катушкой, проходят через металл, вызывая в нем вихревые токи, активно перешивают его.
Вместимость индуктивных печей от 60 кг до 25 т.
Крупные печи могут работать на переменном токе с промышленной частотой 50 Гц, для более мелких используются генераторы, работающие на частоте 500…2500 Гц.
Выплавка стали из чугуна, в индукционных печах почти не выполняется, так как окисление и рафинирование с помощью шлака в них почти не возможны. Зато эти печи с успехом используются для переплавки чистых легированных сталей, так как высокая температура, вакуум и отсутствие науглероживания металла электродами, обеспечивают возможность получения сталей с малым содержанием углерода. Выплавляются и специальные, сложные сплавы с повышенными требованиями к материалу.
Достоинства:
1) Достаточно высокая производительность;
2) Высокая чистота металла и возможность получения практически любые марки стали;
3) Удобство регулирования температурного режима и легкость обслуживания.
Недостаток: большое количество расхода электроэнергии, так как на 1 тонну стали расходуется до 500…950 кВт ч.
3.2.4 Электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав стали
Эти виды получения стали используются при производстве высококачественных жаропрочных, высоколегированных материалов. Высокая температура, создаваемая в этих печах, позволяет получать сталь практически любого состава.
Рис. 3.5 Схемы электрошлакового (а) и вакуумно-дугового (б) переплава стали