3586

31

Температурні діапазони відповідають режимам термооброблення:

1 – відновленню; 2 – первинній (неповній) рекристалізації; 3 – збиральній (повній) рекристалізації

Рисунок 4.2 - Вплив нагрівання на структуру і властивості металу, зміцненого холодним деформуванням

При нагріванні деформованого металу до температури Твід=(0,2...0,3)Tпл (де Тпл, - температура плавлення металу у К) відбувається усунення деяких дефектів кристалічної ґратки. Міцність (σв) дещо зменшується, пластичність (δ) підвищується. Це явище називається відновленням. При температурі Трек.1=(0,4...0,6)Tпл починається процес первинної рекристалізації, який полягає в утворенні та зростанні рівноважних зерен з неспотвореною кристалічною ґраткою. При температурі Т відбувається збиральна рекристалізація – подальше зростання нових рівноважних зерен. При цьому наклеп практично повністю знімається, і властивості металу наближаються до вихідних.

Перегрівання до температури Тз спричиняє утворення занадто великих зерен, внаслідок чого зменшується міцність і особливо пластичність металу.

Треба мати на увазі, що рекристалізація не усуває спрямованого розташування міжзерених неметалевих включень (волокнистості

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

32

структури), тому і після рекристалізаційного відпалювання, і після гарячого деформування у металі спостерігається деяка анізотропія властивостей, особливо показників пластичності, в’язкості та втомної витривалості.

При виробництві зварних заготовок зміна властивостей відбувається у зварному шві та у зоні термічного впливу – ділянці основного металу, яка межує зі зварним швом і структура та властивості якої змінилися внаслідок нагрівання при зварюванні та наступному охолодженні. Механічні властивості зварного шва (центральна частина рис. 4.3) відрізняються від властивостей основного металу заготовки у зв’язку з відмінностями у їхньому хімічного складу та з підвищеною швидкістю охолодження шва. Властивості зони термічного впливу (зони 1 – 6 рис. 4.3) змінюються залежно від відстані від зварного шва, а отже від температури нагрівання при зварюванні та швидкості подальшого охолодження. Ширина зони термічного впливу обмежується ділянкою з температурою близько 100°С (зона 6 рис. 4.3) і у залежності від хімічного складу, товщини металу і способу зварювання може становити від 1 до 40 мм.

1 – зона сплавлення; 2 – зона перегріву; 3 – зона нормалізації; 4 – зона неповної рекристалізації; 5 – зона перекристалізації; 6 – зона синьоламкості

Рисунок 4.3 - Розподіл максимальних температур і твердості у зварному шві та різних ділянках зони термічного впливу при зварювані

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

33

4.3 Завдання на підготовку до лабораторної роботи

Підготувати таблицю 4.1 для запису результатів експериментів. При підготовці до лабораторної роботи повторити матеріал щодо конструктивних матеріалів, які використовуються при литті, обро-

бленні тиском та зварюванні, властивостей цих матеріалів та впливу на них згаданих вище технологічних процесів:

[1]с. 49 – 50; 81; [2] с. 135 - 136; 222 – 224; [3] с. 430 - 432.

4.4Контрольні запитання

1.Як змінюються властивості заготовки при її виготовленні різними методами (литтям, обробленням тиском, зварюванням)?

2.Як впливає спосіб виготовлення заготовки на її оброблюваність різанням?

3.Як впливають матеріал і конструкція ливарної форми та умови її охолодження на властивості литих заготовок?

4.Як змінюється міцність литої заготовки зі збільшенням товщини її стінок?

5.Як змінюються структура та властивості металу при холодному пластичному деформуванні?

6.Чи змінюються властивості металу при гарячому пластичному деформуванні?

7.Що таке зона термічного впливу зварного з’єднання?

8.Як змінюються властивості металу по поперечному перерізу зварного з’єднання?

4.5Матеріали, інструмент, обладнання

1.Універсальна розривна машина.

2.Маятниковий копер для випробування на ударну в’язкість.

3.Твердомір ТК-2.

4.Штанґенциркуль.

5.Зразки для випробування на розтяг зі сталі 10, отримані литтям, з гарячекатаного та холоднокованого прутків – по 3 шт. кожного виду.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

34

Таблиця 4.1

6.Зразки для випробування на розтяг з тієї ж марки сталі, вирізані зі звареного встик прутка (з розташуванням шва посередині) – 3 шт.

7.Зразки для випробування на ударну в’язкість з тієї ж марки сталі: литі, з прутків гарячекатаного та холоднопрокованого, а також зварені встик з розташованим посередині шва надрізом – по 3 шт. кожного виду.

8.Зварний зразок зі сталі 20 для аналізу розподілу твердості по зварному з’єднанню – 1 шт.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

35

4.6Вказівки з техніки безпеки

1.При вимірюванні твердості уникати знаходження рук поблизу індентора твердоміра.

2.При роботі на маятниковому копрі встановлювати зразки на копер лише за допомогою спеціального пристрою.

4.7Порядок виконання роботи

1.Провести вимірювання розмірів зразків для випробувань на

розтяг та ударну в’язкість. Визначити вихідні розміри: довжину l0, площини поперечного перерізу F0 (зразки на розтяг) та FН (зразки на ударну в’язкість).

2.Для кожної з чотирьох груп зразків (литі, гарячекатані, проковані у холодному стані, зварні) провести випробування та визначити середні значення:

-границі міцності σв, відносного видовження δ та відносного звуження ψ після розривання;

-ударної в’язкості КСU;

-твердості НRВ.

3.Отримані дані занести у табл. 4.1.

4.Визначити твердість у декількох точках по перерізу зразка (п. 8 підрозділу 4.5) на ділянці довжиною 15...20 мм., починаючи з середини зварного шва. За результатами вимірювань побудувати криву розподілу твердості (аналогічно рис. 4.3).

5.Зробити висновки, порівнявши міцність, пластичність, ударну в’язкість чотирьох груп випробуваних зразків та проаналізувати розподіл твердості по поперечному перерізу зварного зразка.

4.8Зміст звіту

1.Коротко описати можливі зміни властивостей матеріалу заготовок, виготовлених литтям, гарячим або холодним обробленням тиском та зварюванням.

2.Навести табл. 4.1 з результатами вимірювань і розрахунків.

3.Накреслити криву розподілу твердості по поперечному перерізу зварного зразка.

4.Навести висновки по роботі.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

36

Лабораторна робота №5

ПРОЕКТУВАННЯ ЗАГОТОВОК

Мета роботи

Використовуючи знання можливостей різних методів виробництва заготовок, вивчити особливості та правила проектування литих і штампованих заготовок із застосуванням тих чи інших заготівельних технологій; з’ясувати, як характеристики деталі та правила проектування заготовок впливають на вибір оптимального метода виробництва заготовок при заданих умовах виробництва.

Загальні відомості

Проектування будь-якої заготовки починається з аналізу завдання на впровадження у виробництво нової деталі. Необхідно проаналізувати форму та розміри деталі, для якої передбачається проектувати заготовку, її матеріал, розмір замовленої партії деталей (або серійність та тип виробництва).

Для кожної деталі спочатку обирають метод виробництва заготовки, який може бути застосований для її виготовлення (тобто конкретний спосіб лиття, оброблення тиском або зварювання та ін.). Одночасно перевіряють можливість комбінування різних технологічних процесів стосовно до певних умов виробництва і можливостей конкретного підприємства.

Головними чинниками, що обумовлюють вибір технологічного методу виробництва заготовки, є: технологічні властивості її матеріалу і можливі зміни їх внаслідок застосування того чи іншого технологічного процесу виготовлення заготовки; конфігурація та розміри майбутньої заготовки (наприклад, маса заготовки, прямолінійність отворів, їх форма і розміри); вимоги до точності заготовки та якості її поверхні, а також обсяг виробничої партії (або тип виробництва).

Наприклад, заготовки корпусних коробчастих деталей, в яких монтуються робочі механізми та вузли (корпуси двигунів, редукторів, коробок передач тощо), виготовляють переважно литтям незалежно від типу виробництва. Заготовки деталей типу зубчастих коліс, маховиків, кришок у масовому та серійному виробництвах виготовляють

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

37

штампуванням, а в одиничному і дрібносерійному виробництві - литтям. Заготовки деталей типу гладких або східчастих валів, стаканів, втулок в одиничному та серійному виробництвах раціонально виготовляти з прутків або труб.

Технологічні методи, які забезпечують більшу точність заготовки, вимагають дорожчого технологічного обладнання, застосування більш кваліфікованої робочої сили. Вони економічно доцільні лише при відносно великих обсягах виробництва. Перевагу слід віддавати тим методам, які забезпечують вищу якість заготовки, високу продуктивність виробництва при досить низькій собівартості готової деталі та високому коефіцієнті використання матеріалу.

Після вибору певного методу формоутворення заготовки проводиться проектування заготовки згідно з наведеними нижче методичними вказівками. Проектування закінчується виконанням креслення заготовки та розрахунком маси заготовки за її фактичними розмірами.

5.1Проектування литої заготовки

5.1.1Завдання на підготовку до лабораторної роботи

Отримати від викладача завдання на проектування: креслення готової деталі, для якої передбачається проектування заготовки, та обсяг виробничої партії (шт/рік). Попередньо ознайомитися з підручниками та довідниками, які містять матеріал, що стосується можливостей різних методів лиття та правил їх використання при проектуванні литої заготовки:

[1] с.38-42, 50-64; [2] с.93-122; [3] с. 291-310, 323-336.

5.1.2Контрольні запитання

1.Які способи лиття Ви знаєте?

2.Які переваги та недоліки литих заготовок Ви знаєте?

3.Які фактори обумовлюють вибір технологічного методу виробництва литої заготовки?

4.У яких випадках при проектуванні заготовки призначаються напуски, у яких - припуски?

5.Як обирається положення литої заготовки у ливарній формі?

6.Від чого залежить кут формувального нахилу?

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

38

5.1.3Порядок виконання лабораторної роботи

1.Вибрати технологічний метод виробництва литої заго-

товки.

Виходячи з конфігурації, розмірів і матеріалу деталі, а також з

типу виробництва, необхідно вибрати технологічний метод виробництва литої заготовки. Тип виробництва визначити за табл. 5.1. Для визначення орієнтовної маси виливка на цьому етапі проектування треба збільшити масу деталі приблизно на 50%. Вибираючи спосіб лиття, слід враховувати, що при масовому і крупносерійному виробництві можна використовувати дорожчі способи лиття (наприклад, лиття в оболонкові форми), а при одиничному і дрібносерійному – дешеві (наприклад, лиття у піщані форми).

Таблиця 5.1 - Типи виробництв виливків

Проаналізувавши можливості різних методів виробництва литих заготовок та вимоги до заготовки, що проектується, обґрунтувати зроблений вибір способу лиття.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

39

2.Визначити групу технологічної складності, клас точності та ряд припусків виливка.

За технологічною складністю виливки поділяються на 6 груп.

Група складності виливка залежить від способу лиття, конфігурації литих поверхонь, розмірів (маси) виливка, товщини основних стінок, кількості та складності стрижнів та ін. чинників. Орієнтовну оцінку технологічної складності можна зробити за допомогою додатка А. При цьому, чим складніше обраний спосіб лиття, тим вищу групу складності треба обирати при інших однакових умовах. Шоста група складності призначається в особливих випадках лише на основі домовленості замовника і виробника.

Клас розмірної точності виливка та ряд припусків на механічне оброблення встановлюють згідно з ГОСТ 26645-85 [4] у залежності від способу лиття, виду сплаву, типу виробництва та інших умов. Чим більше номер класу точності, тим менша точність виливка. Буква "т" при номері класу точності вказує на точніший клас точності.

Діапазони класів розмірної точності виливків наведені у таблиці

5.2у чисельнику. Менші їх значення відносяться до простих виливків в умовах масового виробництва, більші – до складних виливків одиничного і дрібносерійного виробництва, середні – до виливок середньої складності в умовах середньота крупносерійного виробництва.

Діапазони рядів припусків на механічне оброблення наведені у таблиці 5.2 у знаменнику. Необхідне значення ряду припусків обирається залежно від типу виробництва аналогічно класу розмірної точності.

Для заготовки, що проектується, необхідно обрати конкретне значення класу точності для всіх розмірів виливка та одне значення ряду припусків для поверхонь, що обробляються різанням.

3.Підтвердити можливість виготовлення виливка обраним способом лиття.

Для цього необхідно визначити мінімальну товщину стінки виливка Smin, яку можна відлити обраним способом лиття.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

40

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com