Technologia metali. ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
WSTĘP
Skrypt pt. „TECHNOLOGIA METALI Laboratorium" został opracowany w dwu
częściach. Pierwsza część dotyczy odlewnictwa, natomiast druga - obróbki plastycznej.
Skrypt ten powinien pomóc w opanowaniu wiadomości z odlewnictwa i obróbki
plastycznej w zakresie ujętym w programie nauczania dla przedmiotu „Technologia Metali”
I i II oraz „Technologia obróbki bezwiórowej” i „Metalurgia" i ułatwić studentom
przygotowanie się do odrabiania ćwiczeń laboratoryjnych.
Skrypt został opracowany przede wszystkim dla studentów I, III i IV roku Wydziału
Mechanicznego Politechniki Gdańskiej oraz III roku Wydziału Chemicznego, kierunek
Inżynieria Materiałowa.
Część I
ODLEWNICTWO
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ
A
- objętość zbiornika (lejka) wlewowego w cm
3
,
A
- zawartość lepiszcza w %,
a
- masa próbki przed badaniem w g,
B
- odsiew w %
b
- masa próbki po badaniu w g,
C
- wysokość odlewu w położeniu do zalewania w cm,
F
WD
- suma powierzchni przekroju wlewów doprowadzających,
F
WR
- powierzchnia przekroju wlewu rozprowadzającego,
F
WG
- powierzchnia przekroju wlewu głównego
g
- przeważająca (średnia) grubość ścianek odlewu w mm,
h
- wysokość kształtki walcowej (m),
h
sr
- średnie ciśnienie metalostatyczne w cm,
K
- początkowe maksymalne ciśnienie metalostatyczne w cm,
k
- współczynnik charakteryzujący uzysk, zależny od rodzaju stopu z którego
wykonany ma być odlew,
O
s
- osypliwość wyrażona w %,
P
- przepuszczalność próbki w
⎡
m
2
⎤
,
⎢
⎣
⎥
⎦
Pa
⋅
s
P
- wysokość odlewu nad poziomem wlewów doprowadzających w cm,
P
ł
- płynność masy formierskiej w %,
PG
-
podstawa wlewu głównego,
PL
-
przelew (wychód)
p
- ciśnienie powietrza pod kształtką (Pa),
Q
c
- masa odlewu wraz z układem wlewowym i zasilającym w kg,
Q
odl
- masa surowego odlewu w kg,
Q
- wydatek metalu z kadzi odlewniczej w kg/s.
τ
R
c
- wytrzymałość na ściskanie w MPa,
R
c
w
- wytrzymałość na ściskanie w stanie wilgotnym w MPa,
R
c
s
- wytrzymałość na ściskanie w stanie wysuszonym w MPa
5
 R
t
- wytrzymałość na ścinanie w MPa,
R
t
w
- wytrzymałość na ścinanie w stanie wilgotnym w MPa
R
t
s
- wytrzymałość na ścinanie w stanie suchym w MPa
R
m
- wytrzymałość na rozciąganie w MPa
R
m
w
- wytrzymałość na rozciąganie w stanie wilgotnym w MPa
R
m
s
- wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym w MPa
S
- powierzchnia przekroju poprzecznego kształtki walcowej w m
2
,
s
- współczynnik zależny od rodzaju metalu, jego stopnia przegrzania i lejności
oraz miejsca doprowadzenia metalu,
V
- objętość powietrza przepływającego przez kształtkę walcową w m
3
,
V
odl
- objętość surowego odlewu w dm
3
,
WG
-
wlew główny,
WR
-
wlew rozprowadzający,
WD
-
wlewy doprowadzające,
ZW
- zbiornik wlewowy,
µ
- ogólny współczynnik oporu formy,
γ
- gęstość ciekłego metalu w g/cm
3
τ
- optymalny czas zalewania w s,
τ
- czas przepływu powietrza przez kształtkę w s,.
τ
1
- czas rezerwy metalu w s,
6
1. PRZYGOTOWANIE PRODUKCJI ODLEWU
1.1. Cel ćwiczenia
Zapoznanie się z metodami wykonywania odlewów, zasadami poprawnej konstrukcji
odlewów, a w szczególności z zasadami zapobiegania powstawania jam skurczowych i
rzadzizn, naprężeń i pęknięć w odlewach oraz wymaganiami dotyczącymi konstrukcji
odlewów ze względu na łatwość czyszczenia i obróbki mechanicznej.
1.2. Wprowadzenie
1.2.1. Technologiczność konstrukcji odlewu
Analiza technologiczności konstrukcji jest jedną z podstawowych czynności w
przygotowaniu produkcji. Ma na celu dostosowanie konstrukcji przedmiotu do specyficznych
wymagań wybranej technologii jego produkcji. Składa się ona z czterech podstawowych
elementów:
•
analizy warunków wymagań eksploatacyjnych w celu ustalenia podstawowych danych
do konstrukcji,
•
analizy właściwości materiału odlewu w celu określenia jego przydatności do warunków
eksploatacyjnych i technologii,
•
wyboru najkorzystniejszego wariantu: konstrukcja - materiał - technologia na podstawie
analizy kosztów.
Przystępując do konstruowania części maszyn na podstawie danych i założeń
wynikających z warunków eksploatacji oraz funkcji użytkowej części, jako wyrobu
gotowego, lub elementu współpracującego w maszynie z innymi częściami należy przede
wszystkim dokonać wyboru metody wytwarzania, tj. ustalić, czy dana część ma być odlewem,
odkuwką, częścią spawaną lub montowaną, wytłoczką itp.
Porównanie charakterystycznych cech techniczno - ekonomicznych części odlewanych,
spawanych i odkuwek przedstawiono w tablicy 1.1.
Technologiczne konstruowanie wymaga więc pogodzenia przeciwieństw zachodzących
między wymaganiami eksploatacyjnymi, stawianymi przez użytkownika, a wymaganiami
materiałowymi i możliwościami technologii wytwarzania. Nie ma żadnej ogólnej reguły, na
podstawie której można by zadecydować o wyborze metody wytwarzania. Każdy przypadek
należy analizować indywidualnie i bardzo szczegółowo; przy produkcji jednostkowej na ogół
najtańsze są części spawane lub formowane ręcznie w formach piaskowych, lub kute
swobodnie, przy produkcji seryjnej na ogół najtaniej wypada odlewanie, natomiast przy
produkcji masowej kucie matrycowe i tłoczenie oraz odlewanie pod ciśnieniem. Często o
sposobie wytwarzania części decyduje materiał (np. żeliwo szare może być stosowane tylko
na odlewy).
Właściwa analiza techniczno – ekonomiczna wykonania części maszyn przy
zastosowaniu technologii odlewniczej obejmuje rozpatrzenie następujących wymagań w
stosunku do odlewu i jego produkcji:
•
tworzywo odlewu,
7
•
wymiary odlewu,
•
kształt odlewu,
•
wielkość (skala) produkcji,
•
dokładność odlewu,
•
koszt odlewu,
•
zakres i koszty obróbki mechanicznej.
W chwili obecnej wskutek postępu w otrzymywaniu coraz to nowych tworzyw
odlewniczych i opracowania nowych technologii odlewniczych coraz więcej części maszyn
wykonuje się jako odlewy.
Tablica 1.1
Porównanie charakterystycznych cech techniczno - ekonomicznych części odlewanych,
spawanych i odkuwek
Cechy
techniczno -
ekonomiczne
Odlewy
Części spawane
Odkuwki
1
2
3
4
materiał
żeliwo, staliwo, stopy
metali nieżelaznych o
odpowiednich
właściwościach
odlewniczych
powszechnie
stosowana stal
niskowęglowa w
postaci prętów, profili
blach, itp.; w
ograniczonym zakresie
- stale stopowe i metale
nieżelazne
stale węglowe i stopowe
oraz
stopy
metali
nieżelaznych
o
właściwościach
plastycznych
wielkość
części
bez ograniczeń
(ograniczenia
w
bez ograniczeń, pod
warunkiem posiadania
odpowiednich
urządzeń dźwigowych
ograniczona wielkością
młotów i pras: kucie w
foremnikach na młotach do
1t, na prasach do 30 kg
poszczególnych
metodach odlewania),
pod
warunkiem
posiadania
odpowiednich
urządzeń do topienia
metalu i dźwigowych
właściwości
mechaniczne
na ogół gorsze niż
odkuwek, lecz bardzo
zróżnicowane
spoina wykazuje około
80% wytrzymałości
materiału spawanego
lepsze niż odlewów i części
spawanych
w
zależności od stopu
najmniejsza
grubość
ścianki
przeciętnie 0,8 ÷ 5
mm, zależnie od
tworzywa i metody
odlewania
możliwe
bardzo
stosunkowo duża grubość
ścian, zależnie od
właściwości plastycznych
materiału
cienkie ścianki
wrażliwość na
różnice
grubości ścian
duża
mniejsza niż odlewów
i odkuwek
duża
otrzymywanie
skomplikowan
ych kształtów
wewnętrznych
stosunkowo łatwe
możliwe, lecz bardzo
pracochłonne
bardzo
trudne
lub
niewykonalne
8
[ Pobierz całość w formacie PDF ]