Заготовкой, согласно ГОСТ 3.1109--82, называется предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

Различают три основных вида заготовок: машиностроительные профили, штучные и комбинированные. Машиностроительные профили изготавливают постоянного сечения (например, круглого, шестигранного или трубы) или периодического. В крупносерийном и массовом производстве применяют также специальный прокат. Штучные заготовки получают литьем, ковкой, штамповкой или сваркой. Комбинированные заготовки -- это сложные заготовки, получаемые соединением (например, сваркой) отдельных более простых элементов. В этом случае можно снизить массу заготовки, а для более нагруженных элементов использовать наиболее подходящие материалы.

Заготовки характеризуются конфигурацией и размерами, точностью полученных размеров, состоянием поверхности и т. д.

Формы и размеры заготовки в значительной степени определяют технологию как ее изготовления, так и последующей обработки. Точность размеров заготовки является важнейшим фактором, влияющим на стоимость изготовления детали. При этом желательно обеспечить стабильность размеров заготовки во времени и в пределах изготавливаемой партии. Форма и размеры заготовки, а также состояние ее поверхностей (например, отбел чугунных отливок, слой окалины на поковках) могут существенно влиять на последующую обработку резанием. Поэтому для большинства заготовок необходима предварительная подготовка, заключающаяся в том, что им придается такое состояние или вид, при котором можно производить механическую обработку на металлорежущих станках. Особенно тщательно эта работа выполняется, если дальнейшая обработка осуществляется на автоматических линиях или гибких автоматизированных комплексах. К операциям предварительной обработки относят зачистку, правку, обдирку, разрезание, центрование, а иногда и обработку технологических баз.

Припуски, напуски и размеры

Припуск на механическую обработку -- это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски назначают только на те поверхности, требуемые форма и точность размеров которых не могут быть достигнуты принятым способом получения заготовки.

Припуски делят на общие и операционные. Общий припуск на обработку -- это слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Операционный припуск -- это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Припуск измеряется по нормали к рассматриваемой поверхности. Общий припуск равен сумме операционных.

Размер припуска существенно влияет на себестоимость изготовления детали. Завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход материала, режущего инструмента и электроэнергии. Заниженный припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовки, усложняет установку заготовки на станке, требует более высокой квалификации, рабочего. Кроме того, он часто является причиной появления брака при механической обработке. Поэтому назначаемый припуск должен быть оптимальным для данных условий производства.

Оптимальный припуск зависит от материала, размеров и конфигурации заготовки, вида заготовки, деформации заготовки при ее изготовлении, толщины дефектного поверхностного слоя и других факторов. Известно, например, что чугунные отливки имеют дефектный поверхностный слой, содержащий раковины, песчаные включения; поковки, полученные ковкой, имеют окалину; поковки, полученные горячей штамповкой, имеют обезуглероженный поверхностный слой.

Оптимальный припуск может быть определен расчетно-аналитическим методом, который рассматривается в курсе «Технология машиностроения». В отдельных случаях (например, когда еще не разработана технология механической обработки) припуски на обработку различных видов заготовок выбирают по стандартам и справочникам.

Рис. 2.1. Припуски, напуски и размеры корпуса подшипника (а), пробки (б) и вала (в) : А эаг, Б заг, В заг, D заг, D? заг -- исходные размеры заготовки; A дет, Б дет, В дет, D " дет, D " дет, -- размеры готовой детали; D 1 , D 2 , О" 1 , О" 1 , -- операционные размеры заготовки

Действительный слой металла, снимаемый на первой операции, может колебаться в широких пределах, т. к. помимо операционного припуска часто приходится удалять напуск.

Напуск -- это избыток металла на поверхности заготовки (сверх припуска), обусловленный технологическими требованиями упростить конфигурацию заготовки для облегчения условий ее получения. В большинстве случаев напуск удаляется механической обработкой, реже остается в изделии (штамповочные уклоны, увеличенные радиусы закруглений и др.).

В процессе превращения заготовки в готовую деталь ее размеры приобретают ряд промежуточных значений, которые называются операционными размерами. На рис. 2.1 на деталях различных классов показаны припуски, напуски и операционные размеры. Операционные размеры обычно проставляют с отклонениями: для валов -- в минус, для отверстий -- в плюс.

Под заготовкой понимается изделие, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь. Для получения детали из заготовки ее подвергают механической обработке, в результате которой удалением слоя материала (припуска) с отдельных (или всех) ее поверхностей получают заданные конструктором на чертеже геометрическую форму, размер и свойства поверхностей детали. Припуск необходим для надежного обеспечения геометрических характеристик и чистоты рабочих поверхностей детали. Величина припуска зависит от глубины дефектов поверхности и определяется видом и способом получения заготовки, ее массой и габаритами.

Кроме припусков при механической обработке удаляются напуски, которые составляют часть объема заготовки, добавляемую иногда для упрощения технологического процесса ее получения.

Заготовки простой конфигурации (с напусками) дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки.

Выделяют следующие виды заготовок:

получаемые литьем (отливки);

получаемые обработкой давлением (кованые и штампованные заготовки);

заготовки из проката (получаемые отрезкой);

сварные и комбинированные заготовки;

получаемые методами порошковой металлургии.

Заготовка может быть штучной (мерной) или непрерывной, например пруток горячекатаного проката, из которого разрезкой могут быть получены отдельные штучные заготовки.

Заготовки получают также из конструкционной керамики.

Литьем получают заготовки фактически любых размеров простой и очень сложной конфигурации почти из всех металлов и сплавов, а также и из других материалов (пластмассы, керамики и т.д.). Качество отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри стенок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, трещины, получающиеся в горячем или холодном состоянии), которые часто обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки. Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при изготовлении крупных, уникальных заготовок и заготовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых.

Сварные и комбинированные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых между собой с помощью различных способов сварки. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям и требуют незначительной, часто только отделочной обработки.

Заготовки из конструкционной керамики применяют для теплонапряженных и (или) работающих в агрессивных средах деталей.

Поступающие на обработку заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску и т.д.

У заготовок сложной конфигурации с отверстиями и внутренними полостями (типа корпусных деталей) в заготовительном цехе проверяют размеры и расположение поверхностей. Для этого заготовку устанавливают на станке, используя ее технологические базы, имитируя схему установки, принятую для первой операции обработки. Отклонения размеров и формы поверхностей должны соответствовать требованиям чертежа заготовки. Заготовки должны быть выполнены из материала, указанного на чертеже, обладать соответствующими ему механическими свойствами, не должны иметь внутренних дефектов (для отливок - рыхлоты, раковины, посторонние включения; для поковок - пористость и расслоения, трещины по шлаковым включениям, «шиферный» излом, крупнозернистость, шлаковые включения; для сварных конструкций - непровар, пористость металла шва, шлаковые включения).

Дефекты, влияющие на прочность и внешний вид заготовки, подлежат исправлению. В технических условиях должны быть указаны вид дефекта, его количественная характеристика и способы исправления (вырубка, заварка, пропитка различными химическими составами, правка).

Поверхности отливок должны быть чистыми и не должны иметь пригаров, спаев, ужимин, плен, намывов и механических повреждений. Заготовка должна быть очищена или обрублена, места подвода литниковой системы, заливы, заусенцы и другие дефекты должны быть зачищены, удалена окалина. Особенно тщательно должны быть очищены полости отливок. Необрабатываемые наружные поверхности заготовок при проверке по линейке не должны иметь отклонений от прямолинейности более заданных. Заготовки, у которых отклонение от прямолинейности оси (кривизна) влияет на качество и точность работы машины, подлежат обязательному естественному или искусственному старению согласно технологическому процессу, обеспечивающему снятие внутренних напряжений, и правке.

Отмеченные на чертеже заготовки базы для механической обработки должны служить исходными базами при изготовлении и проверке технологической оснастки (моделей и приспособлений), должны быть чистыми и гладкими, без заусенцев, остатков литников, прибылей, выпоров, литейных и штамповочных уклонов.

Заготовка (материал) - получивший предварительные формы материал или деталь для последующей обработки, болванка для работы

олучаемые литьем (отливки);

получаемые обработкой давлением (кованые и штампованные заготовки);

заготовки из проката (получаемые отрезкой);

сварные и комбинированные заготовки;

получаемые методами порошковой металлургии.

Заготовка может быть штучной (мерной) или непрерывной, например пруток горячекатаного проката, из которого разрезкой могут быть получены отдельные штучные заготовки.

Заготовки получают также из конструкционной керамики.

Литьем получают заготовки фактически любых размеров простой и очень сложной конфигурации почти из всех металлов и сплавов, а также и из других материалов (пластмассы, керамики и т.д.). Качество отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри стенок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, трещины, получающиеся в горячем или холодном состоянии), которые часто обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки. Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при изготовлении крупных, уникальных заготовок и заготовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых.

Сварные и комбинированные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых между собой с помощью различных способов сварки. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям и требуют незначительной, часто только отделочной обработки.

Заготовки из конструкционной керамики применяют для теплонапряженных и (или) работающих в агрессивных средах деталей.

Поступающие на обработку заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску и т.д.

У заготовок сложной конфигурации с отверстиями и внутренними полостями (типа корпусных деталей) в заготовительном цехе проверяют размеры и расположение поверхностей. Для этого заготовку устанавливают на станке, используя ее технологические базы, имитируя схему установки, принятую для первой операции обработки. Отклонения размеров и формы поверхностей должны соответствовать требованиям чертежа заготовки. Заготовки должны быть выполнены из материала, указанного на чертеже, обладать соответствующими ему механическими свойствами, не должны иметь внутренних дефектов (для отливок - рыхлоты, раковины, посторонние включения; для поковок - пористость и расслоения, трещины по шлаковым включениям, «шиферный» излом, крупнозернистость, шлаковые включения; для сварных конструкций - непровар, пористость металла шва, шлаковые включения).

Дефекты, влияющие на прочность и внешний вид заготовки, подлежат исправлению. В технических условиях должны быть указаны вид дефекта, его количественная характеристика и способы исправления (вырубка, заварка, пропитка различными химическими составами, правка).

Поверхности отливок должны быть чистыми и не должны иметь пригаров, спаев, ужимин, плен, намывов и механических повреждений. Заготовка должна быть очищена или обрублена, места подвода литниковой системы, заливы, заусенцы и другие дефекты должны быть зачищены, удалена окалина. Особенно тщательно должны быть очищены полости отливок. Необрабатываемые наружные поверхности заготовок при проверке по линейке не должны иметь отклонений от прямолинейности более заданных. Заготовки, у которых отклонение от прямолинейности оси (кривизна) влияет на качество и точность работы машины, подлежат обязательному естественному или искусственному старению согласно технологическому процессу, обеспечивающему снятие внутренних напряжений, и правке.

Отмеченные на чертеже заготовки базы для механической обработки должны служить исходными базами при изготовлении и проверке технологической оснастки (моделей и приспособлений), должны быть чистыми и гладкими, без заусенцев, остатков литников, прибылей, выпоров, литейных и штамповочных уклонов.

Виды заготовительных работ и их краткая характеристика. Подготовительные операции перед раскроем: предварительная очистка и обработка поверхности проката; правка листового, сортового и фасонного проката.

Заготовительные работы - это производство деталей воздуховодов для монтируемых систем вентиляции (СВ), систем кондиционирования воз­духа (СКВ) и систем воздушного отопления (СВО). Номенклатура деталей воздуховодов для каждой системы индивидуальна и окончательно опреде­ляется в ходе монтажного проектирования. Деталь - часть целого (состав­ная часть системы).

Различают следующие виды заготовительных предприятий:

Вентиляционный завод (ВЗ) как самостоятельное юридическое лицо;

Центральная заготовительная мастерская (ЦЗМ), как правило, на ба­лансе монтажной фирмы;

Участковая заготовительная мастерская (УЗМ), как правило, на ба­лансе монтажной фирмы. В УЗМ изготавливаются мелкие детали и подмеры по разовым заказам.

Поступающий на судостроительные заводы про­кат, как правило, имеет местные бухтины и общую волнистость, величины которых часто превышают допустимые (до 3 мм/м и до 10 мм на всю длину проката). Это обусловлено неравномер­ным обжатием листов валками при их прокатке на металлургических заводах и после­дующим неравномерным охлаждением. Остаточные деформации прокат может получить и в процессе его транспортировки. Эти ис­кривления вносят погреш­ности в изготовление де­талей. Поэтому в КОЦ обработку проката начи­нают с предварительной правки, которая заключается в создании в укороченных волокнах проката деформаций растяжения. Исходя из способа получения этих деформаций растяжения существуют способы правки изгибом и растяжением.

Правку изгибом выполняют в основном на валковых листоправильных машинах (рис. 4.2, а). Лист затягивается меж­ду двумя рядами валков силами трения и многократно изгиба­ется. В результате изгиба укороченные волокна растягиваются. Число проходов зависит от исходного состояния проката и ква­лификации рабочего и не превышает пяти. Степень изгиба проката при правке определяется величиной зазора между нижними и верхними рабочими валками, который устанавливают перемеще­нием верхней траверсы.

Передний направляющий валок обеспечивает ввод листа в вальцы, а задний - горизонтальность выходящего листа (рис. 4.2, а). Для правки листов толщиной свыше 6 мм обычно применяют 5- или 7-валковые машины, для меньших толщин - 9-11-валковые. В отдельных случаях предварительную правку листов можно выполнять в листогибочных вальцах и на прессах.

Правку растяжением выполняют на правильно-рас­тяжных машинах.Она возможна для материалов сотношениемσв/σт. Большинство судостроительных сталей удовлетворяет этому условию. Прокат 6 закрепляют по торцевым кромкам в зажимных губках машины 7 (рис.4.2, б). Под действием гидравли­ческого давления они растягивают прокат (на 1-2 %), устраняя практически все искривления за одно приложение нагрузки. Производительность труда по сравнению с правкой в валковых машинах возрастает в 6-8 раз. Основной недостаток способа - это повреждение поверхности проката насечкой от зажимных губок, что требует отрезки проката длиной до 300 мм.

Профильный прокат правят в основном на горизонтально-гибочных прессах, а также на роликовых правильных и растяж­ных машинах, гидравлических гибочных прессах. Для профиль­ного проката допускается местная волнистость до 2 мм/м, но не более 8 мм на всю длину.

Прокат, поступающий на судостроительный завод, обычно покрыт слоем окалины и ржавчины, а также имеет другие загрязнения. Для по­следующей обработки его необходимо очистить и покрыть анти­коррозионным составом, защищающим металл на весь межопера­ционный период. Основной способ очистки проката толщиной свыше 4 мм - механический. Для проката меньшей толщины применяют химическую очистку.

Механическую очистку дробеметным спо­собом выполняют обычно в составе поточной линии, вклю­чающей также сушку и нанесение антикоррозионного покрытия. Существуют линии с вертикальным и горизонтальным положе­нием листа в процессе очистки. Схема типовой линии дана на рис. 4.3. Подача проката на линию осуществляется перегружателями или кранами.

В камере предварительной сушки прокат нагревают газовыми горелками до 70-80 °С. Жировые загряз­нения при этом сгорают. Нагрев ослабляет и связь окалины с ос­новным металлом, так как они имеют разные коэффициенты линейного расширения, ускоряется и последующая сушка анти­коррозионного покрытия.

В дробеметной камере на поверхность листа выбрасывается из дробеметных аппаратов со скоростью до 80 м/с чугунная или стальная дробь диаметром 0,5-2,5 мм. Сбиваемые окалина, ржавчина и дробь далее попадают в сепаратор, откуда дробь поступает для повторного использования, а мелкие частицы отсасывают воздухом и удаляют.

В окрасочной камере на прокат наносят антикоррозионное покрытие. В основном применяют двухслойное покрытие фосфатирующими грунтами типа ВЛ-02 и ВЛ-023, защищающими ме­талл в течение 8 месяцев. При однослойном грунте ВЛ-023 ме­талл защищен на срок до 3 месяцев.

Поточные линии с горизонтальным расположением листа можно использовать для обработки и профильного проката. Ско­рость движения проката на отечественных линиях 1-3 м/мин,а годовая производительность 200-300 тыс. м. Для профиль­ного проката имеются и специальные линии.

Химическую очистку листов выполняют травлением в 15-20%-м растворе соляной или серной кислоты в течение 1-3 ч в зависимости от марки проката и состояния его по­верхности. После травления осуществляют промывку в холодной воде, нейтрализацию в 3-5%-м растворе кальцинированной соды в течение 3-5 мин, и окончательную промывку в воде. На очи­щенный прокат наносят фосфатирующий раствор «Мажеф» и после его сушки - раствор олифы в уайт-спирите. Такое по­крытие защищает металл на срок до 3 месяцев. По сравнению с механической химическая очистка имеет ряд недостатков: тя­желые условия труда, невозможность организации поточной линии, трудности с утилизацией отходов, поэтому широкого распространения она не получила.

Основные виды заготовок: отливки, штамповки, поковки, прокат, заготовки из металлопорошков, пластмасс и штампосварные. Качественные характеристики заготовок в зависимости от метода их получения. Технико-экономические условия выбора заготовок. Влияние конструкции и материала детали на выбор метода получения заготовок. Задачи рационального и экономного использования металлов путем совершенствования конструкций автотракторной техники и повышения точности заготовок. Задачи охраны окружающей среды, условия труда. Безотходная технология

В транспортной промышленности применяются следующие основные заготовки:

а) отливки из чугуна, стали и цветных металлов; б) поковки и штамповки из стали и некоторых цветных металлов; в) прокат из стали и цветных металлов; г) штампо-сварные из стального проката и других металлов; д) штамповки и отливки из пластмасс; е) металлокерамические (порошковая металлургия).

Себестоимость детали складывается из себестоимости заготовки и себестоимости ее обработки, поэтому необходимо процесс изготовления детали рассматривать комплексно, включая процесс получения заготовки и ее обработку. Из многих возможных способов получения заготовки надо выбрать оптимальный для заданных условий производства, обеспечивающий минимальную себестоимость изготовления детали. Например, при массовом производстве деталей экономически оправдывается получение заготовок, наиболее приближающихся по форме и размерам к готовой детали.

Для объективной технологической характеристики заготовки (кроме оценки правильности геометрической формы и размеров, а также физических свойств металла) применяется коэффициент съема металла

где - вес заготовки; - вес детали.

Получение заготовок литьем

Заготовки можно отливать в разовые, полупостоянные и постоянные формы.

Литье в разовые формы. Этот способ применяется при изготовлении заготовок из черных и цветных металлов с любыми размерами и весами. Производится литье в разовые сырые или сухие песчаные формы, в оболочковые (скорлупчатые) формы и по выплавляемым моделям (прецизионное).

Песчаные формы выполняются в опоках или без опок (почвенная формовка). Формы без опок изготовляются ручным способом, а в опоках - ручным и машинным способами.

Сухие (стержневые) формы применяют для получения ответственных отливок сложной конфигурации (цилиндр двигателя, рабочие колеса гидротурбин и т. п.). Форму собирают из стержней по шаблонам и кондукторам; она обеспечивает получение высокой точности заготовки. Заготовки, получаемые литьем в оболочковые формы , изготовленные из песчано-смоляных смесей, имеют более высокие точность размеров и формы и чистоту поверхности по сравнению с отливками, получаемыми при литье в обычные песчаные формы. В оболочковых формах изготовляют отливки из серого, ковкого и сверхпрочного чугуна, стали и цветных сплавов. Этим методом изготовляют обычно сложные и ответственные заготовки деталей весом до 100 кг. Оболочковые формы имеют прочные тонкие стенки толщиной 5-8 мм, состоящие из смеси 92-95% кварцевого песка и 8-5% термореактивной смолы (фенолформальдегидные смолы типа бакелита и др.). Также применяются быстротвердеющие смеси с жидким стеклом, бетонные и др.

Способ отливки в оболочковые формы сокращает потребление литейной земли в 10 раз, повышает производительность труда в 10-15 раз, значительно улучшает условия труда в литейном цехе. Этот способ особенно выгоден для крупносерийного и массового выпуска деталей. Он позволяет получать стальные отливки с толщиной стенок 3 мм, а отливки из алюминиевых сплавов с толщиной стенок 1 мм. Точность отливок соответствует 4-5-му классам точности, а чистота поверхности 3-4-му классам.

Литье по выплавляемым моделям позволяет получить заготовки сложной формы, настолько близкой к готовой детали, что в отдельных случаях частично или полностью исключается механическая обработка. По выплавляемым моделям обычно изготовляют отливки небольшого веса (до 3 кг), хотя в отдельных случаях они могут выполняться и значительно большего веса. Минимальная толщина стенок отливок из чугуна составляет 0,15 мм, а из алюминиевых сплавов - 0,8 мм. Можно отливать заготовки зубчатых колес с зубьями, шлицевые валики со шлицами и т. п. Для получения большей плотности металла в отливке применяют центробежный или центробежно-вакуумный способ заливки. Для увеличения производительности процесса литья целесообразно в одной форме отливать группу заготовок по выплавляемым моделям. При этом получаются отливки с точностью по 4-5-му классам и чистотой поверхности по 3-4-му классам.

Литье в полупостоянные формы. При этом способе формы изготовляют из гипса, цемента, кирпича и камня. Гипсовые формы применяют для изготовления отливок из чугуна и цветных сплавов весом до 1 т. Отливки в гипсовые формы могут иметь толщину стенок 1-1,5 мм, а отливки из алюминиевых сплавов с использованием вакуума - толщину стенок 0,2 мм. Этим способом изготовляют отливки зубчатых колес с формообразованием зубьев, шлицевые валы, лопасти турбин и др. Цементные формы и формы из кирпича в автотракторной промышленности не применяются.

Формы из камня обеспечивают получение чугунных и бронзовых отливок с чистотой поверхности по 6-му классу и не требуют отбела поверхностного слоя. Формы из талькоактинолито-хлоритового сланца применяют вместо металлических кокилей при массовом производстве.

Литье в постоянные формы. Широкое применение имеет литье в металлические формы - кокиль. Этот вид литья позволяет получать отливки с точностью по 4-7-му классам и с чистотой поверхности по 3-4-му классам. В металлические формы можно отливать заготовки из стали, чугуна и цветных сплавов с весом от нескольких граммов до нескольких тонн.

Для повышения стойкости металлических форм их охлаждают водой. Этот метод экономически целесообразно применять при серийном и массовом производстве. Он позволяет повысить производительность труда по сравнению с литьем в песчаные формы в 2 раза и более, уменьшить более чем в 4 раза производственные площади и снизить в 2 раза затраты на формовочные материалы.

Литье под давлением производится в основном в постоянные формы и применяется для изготовления сложных тонкостенных отливок с глубокими плоскостями и сложными пересечениями стенок. Отливки имеют мелкозернистую структуру, что повышает прочность металла в 1,5 раза по сравнению с прочностью отливок, получаемых в песчаных формах.

Себестоимость форм для литья под давлением высокая, поэтому такой способ применяется в крупносерийном и массовом производстве.

Для литья втулок, колец, труб и других деталей вращения применяется центробежное литье на центробежных машинах.

Особенностью этого процесса является образование внутренней полости без применения стержней и возможность получения многослойных отливок. Заливка металла в металлическую изложницу обеспечивает более качественную отливку, чем заливка в футерованную изложницу, но срок службы последней больше из-за меньшего нагрева. Точность стальных и чугунных отливок, полученных центробежным литьем, соответствует 6-8-му классам и чистота поверхности - 3-му классу.

Получение заготовок обработкой давлением

Процессы обработки металла давлением отличаются высокой производительностью, относительно малой трудоемкостью, обеспечивают экономное расходование металла и, как правило, способствуют улучшению механических свойств металла.

Заготовки могут быть получены ковкой, горячей штамповкой, холодной объемной штамповкой и холодной листовой штамповкой.

Свободная ковка. Она производится на ковочных молотах. Для получения фасонных заготовок деталей автомобилей и тракторов, изготовляемых из сортового проката, применяют пневматические или паровоздушные молоты. Свободную ковку целесообразно применять только при единичном производстве. Ковку на молотах также производят в подкладных штампах. Применение подкладных штампов позволяет увеличить производительность ковки в 5-6 раз. Применяется этот вид ковки в мелкосерийном производстве. Перед штамповкой в подкладных штампах заготовке придают свободной ковкой форму, близкую к форме заданной поковки. Допуск на размер штамповок, получаемых в подкладных штампах, примерно в 2-3 раза меньше, чем допуск при свободной ковке. В мелкосерийном производстве применяется ковка на радиально-ковочной машине с программным управлением. Эта машина производит периодическое обжатие и вытягивание по уступам прутковой или трубной заготовки при помощи последовательных и быстрых ударов двумя бойками и более, работающими по заданной программе, заложенной в программное устройство машины. На радиально-ковочной машине можно производить горячую и холодную ковку. Точность размеров при холодной ковке колеблется в пределах от ±0,02 до ±0,2 мм и чистота поверхности соответствует 7-9-му классам, при горячей ковке точность колеблется в пределах от ±0,05 до 0,3 мм и чистота поверхности соответствует 1-3-му классам.

Горячая объемная штамповка. Горячая объемная штамповка может производиться на молотах, горизонтально-ковочных машинах (ГКМ), штамповочных прессах и ковочных вальцах. Штамповка на молотах применяется в серийном и массовом производстве. Заготовка требуемой конфигурации большей частью получается путем последовательной обработки в нескольких ручьях, выполненных в одном штампе.

Штамповкой на ГКМ изготовляют заготовки весом 0,1-100 кг. На ГКМ можно обеспечить высокое качество поковок за счет расположения волокон материала в наиболее выгодном направлении. Простые по форме заготовки при изготовлении на ГКМ можно получать без облоя, а сложные по форме заготовки - с небольшим облоем, не превышающим 1% веса заготовки. На ГКМ можно получать штампованные заготовки со сквозным отверстием и с глубокими глухими отверстиями. Штампованные заготовки можно получить из прутков и труб повышенной точности.

Штамповка на гидравлических, фрикционных и кривошипных прессах в автотракторной промышленности получила широкое применение. Штамповку на гидравлических прессах применяют для получения заготовок из легких и малопластичных сплавов, требующих небольших скоростей деформирования. Малая производительность гидравлических прессов вследствие их тихоходности повышает себестоимость штампованных заготовок по сравнению с себестоимостью штампованных заготовок, получаемых на прессах других типов.

Штамповка на фрикционных прессах применяется в мелкосерийном и серийном производстве для получения заготовок из стали преимущественно в одноручьевых штампах и для резки в двух ручьях и более, а также для точной штамповки сложных заготовок из цветных сплавов.

Наибольшее распространение в транспортной промышленности получила штамповка на кривошипных прессах. На этих прессах производятся почти все виды горячей штамповки заготовок весом до 100 кг. Постоянство режимов деформирования обеспечивает стабильность размеров и механических свойств штампованных заготовок. Производительность фрикционных и кривошипных прессов в 2-3 раза выше производительности молотов. На прессах можно штамповать заготовки выдавливанием (экструдирование), при котором обеспечиваются точная форма, размеры и повышаются механические свойства металла.

Заготовки также можно получать методом вальцовки. Вальцовкой называется процесс обработки металлов давлением, при котором деформирование заготовки происходит во вращающихся секторах-штампах, расположенных на рядках.

Холодная объемная штамповка. Одним из наиболее экономичных технологических процессов получения заготовок крепежных и других видов мелких деталей (винты, болты, ролики, шарики, толкатели клапанов и т. д.) в больших количествах является холодная объемная штамповка (высадка) на специальных холодно-высадочных прессах-автоматах. Производительность автомата - до 400 шт./мин. Исходным полуфабрикатом для изготовления болтов является бунт проволоки диаметром от десятых долей миллиметра до 10-15 мм или калиброванный пруток диаметром более 8 мм.

Холодная листовая штамповка Исходным материалом служат тонкие листы металла и ленты.

Операции холодной штамповки можно разделить на две группы.

• 1. Разделительные операции, посредством которых одна часть материала полностью или частично отделяется от другой: отрезка, вырубка, пробивка, надрезка, подрезка, обрезка, зачистка и калибровка.
• 2. Формоизменяющие операции, посредством которых плоская или пространственная заготовка превращается в пространственную деталь заданной формы и размеров: гибка, отбортовка, вытяжка.

Холодное профильное волочение. Холодным волочением получают заготовки с малым поперечным сечением, обычно со сторонами или диаметром не более 25-30 мм. Этим методом получают мелкомодульные зубчатые колеса, храповые колеса, винты и детали любого сложного профиля.

Отклонения размеров поперечного сечения заготовки соответствуют 4-му классу точности, чистота поверхности 6-му классу. При многократном волочении достигается точность формы и размеров в поперечном сечении до 2-го класса и чистота поверхности у 8-го классов. Применение этого метода обеспечивает получение заготовки, механическая обработка которой производится только по ее торцам.

Контрольные вопросы:

• 1. Какие способы литья существуют?
• 2. Какие виды заготовок, полученные обработкой давлением, бывают?
• 3. Для чего необходим коэффициент съема металла?

Деталь - элементарная часть механизма или изделия, не требующая дальнейшей механической обработки.

Детали бывают оригинальные и стандартные.

Оригинальные изготавливаю под конструкцию конкретного механизма или изделия и могут нигде больше не встречаться. Возможно их использование в других конструкциях, но требований ГОСТа к их конкретным размерам и другим характеристикам не предъявляется. К таким изделиям в механизмах могут относится шестерни, валы, крышки, корпусные детали, заглушки, и т.д.

В художественных изделиях в основном и применяются оригинальные детали: листики, шарики, цветочки, крученые прутки, ручки, завитки, хомуты и т.д.

Стандартными изделиями называются детали изготовленные по требованию ГОСТа и, естественно, имеющие одни и те же размеры и другие параметры, независимо от места их изготовления. К ним относятся: подшипники, болты, гайки, шпонки, уплотнения и т.д. Как правило, такие детали не должны в процессе сборки конструкции подвергаться переделки. Они нашли применение и в художественных изделиях. Например, в флюгерах применяются узел вращения с установленным в нем подшипниками качения, и т.д.

Заготовкой называется исходный материал определенной формы, свойств и размеров, применяется для изготовления детали.

Заготовки делятся на фасонные заготовки и просто заготовки.

Заготовка отличается от детали тем, что на местах ее контакта с другими деталями (если таковые есть) предусматривается дополнительный слой металла (припуск на механическую обработку), который удаляется методами резания в процессе изготовления детали. Величина припуска назначается по ГОСТу.

Фасонными называются заготовки, по своей форме максимально приближенными к контурам будущей детали.

Из таких заготовок возможно изготовление деталей только одного вида и размера.

Как правило фасонные заготовки применяются для изготовления стандартных деталей в массовом производстве. Основным условием является минимальное количество отходов при изготовлении детали.

Из просто заготовок можно получить несколько видов деталей. Например, из прутка шестигранника можно получить как болт, так и гайки.

В случае а - в отход уйдет часть металла, срезанного под цилиндрическую часть болта, а во втором случае - высверленного под отверстие гайки.

Для изготовления изделий художественной направленности фасонные заготовки встречаются крайне редко, поскольку количество художественных изделий ограничено.

Как правило, заготовками является продукция прокатного производства: листовой материал, прутки различного сечения и т.д. Их номенклатура лимитируется ГОСТом и занесена в «Сортамент» - документ, строго определяющий все размеры выпускаемой продукции.

Этот материал может быть использован как для прямого получения деталей, так и для выпуска фасонных заготовок путем дальнейшей их обработки давлением.

Из листового материала для художественных изделий методом листовой рельефной штамповки, а также рельефного проката и накатки можно получит различные детали растительного орнамента и т.д.

2.Способы получения простых заготовок.

Простыми заготовками называются заготовки, имеющие простые геометрические формы пруток с сечением цилиндр, круг, квадрат, прямоугольник, шестигранник. Такое сечение имеет продукция прокатного производства - лист, уголок, швеллер и т.д., предназначенные для получения различных деталей или фасонных заготовок.

Исходным материалом для получения простых заготовок является продукция металлургического производства - слитки. Для получения простых заготовок эти слитки подвергают обработке давлением - прокату (продольному и поперечному), прессованию, волочению и т.д..

Иногда простые заготовки получают методом литья. Например, для получения детали из сплава методом резания заготовку (допустим, цилиндр) получают путем заливки жидкого металла в форму.

В большинстве случаев художественные изделия из металла получают дальнейшей обработкой давлением, используя различие вида простых заготовок.

3. Способы получения фасонных заготовок и их особенности.

Исходным материалом для получения фасонных заготовок является различные виды простых заготовок, а также слитки металла

Простые по конфигурации фасонные заготовки получают методами ковки, объемной и листовой штамповки, а сложные – различными способами литья (рассказать обо всех способах).

Ковка – технологический процесс получения фасонной заготовки путем деформации металла между двумя плоскими бейками (возможно использование подкладного инструмента). Ковкой получают изделия в штучном производстве.

Основной особенность получения заготовки методом ковки является отсутствие специальных инструментов. Весь инструмент универсален. Количество инструмента может быть очень большим, однако применятся он может для изготовления различных заготовок. Основной инструмент это наковальня и молотки различного веса.

Объемная штамповка – технологический процесс получения фасонной заготовки путем деформации металла между двумя штампами, жестко закрепленными на наковальне и бейке и имеющие полости по конфигурации соответствующие контуру будущей детали.

Способ применяется в массовом производстве, поскольку штампы стоят дорого.

Особенностью является то, что изготавливаемая заготовка должна иметь объемные места и утолщения, которые могут переходить в тонкие части.

Листовая штамповка – технологический процесс получения заготовки из листового металла толщиной примерно 1-4 мм. путем деформации его между двумя штампами, жестко закрепленными на наковальне и бейке, нижний из которых вогнут, а верхний выгнут. Штампы совмещаются с зазором соответствующие толщине листа. Способ применяется в массовом и мелкосерийном производстве.

К особенностям относится наличие в технологическом процессе не одной, а нескольких видов оснастки (вырубной, рельефной, обрезной и т.д.).

Необходимо применение промышленного оборудования.

Литье – это технологический процесс получения фасонной заготовки путем заливки жидкого металла в специальную форму, по конфигурации соответствующей контурам детали.

Различными способами литья можно получить заготовки сложной конфигурации, а также с полостями и поднутрениямиями.

Способ применяется как в массовом, так и в штучной производстве заготовок.

Особенностью является обязательное наличие прототипа отливки - называемое моделью. Модель изготавливается из легкообрабатываемого материала