Основные технологии формообразование деталей.

Содержание
Введение
1Основные технологии формообразования заготовок и изделий из металлов
1.1.Обработка металлов давлением
1.1.1.Прокатное производство
1.1.2.Ковка
1.1.3.Объемная и листовая штамповка
1.1.4.Прессование и волочение
1.2.Литейное производство
1.2.1.Литье в оболочковые формы
1.2.2.Литье по выплавляемым моделям
1.2.3.Литье в кокиль
1.2.4.Литье под давлением
1.2.5.Центробежное литье
1.2.6.Непрерывное литье
1.2.7.Литье вакуумным всасыванием
2Основные технологии формообразования заготовок и изделий из металлокерамических материалов
2.1.Прессование
2.2.Прокатка
2.3.Суспензионное литье
3Процессы формообразования деталей из пластмасс
3.1.Компрессионное прессование
3.2.Литьевое прессование
3.3.Литье под давлением
3.4.Пневматическое и вакуумное формование
4Процессы формообразования деталей из стекла и ситаллов
Заключение
Список использованной литературы:

Основные технологии формообразование деталей.

Прессование – это процесс выдавливания горячего металла, заключенного в замкнутую полость, через отверстие. Исходным материалом для прессования служат слитки или заготовки. Прессование применяют для получения прутков, труб и изделий сложных профилей из цветных металлов и сплавов. Применяют два метода прессования – прямой и обратный (металл течет навстречу направления движения пуансона).
Достоинства прессования являются: более высокая точность изготовления профилей по сравнению с прокаткой, возможность избежать малопроизводительных отделочных операций, высокая производительность и возможность получения сложных профилей. Недостатки прессования: значительный износ инструмента, большой отход металла (пресс-остаток).
Волочением называют протягивание заготовок через постепенно сужающееся отверстие волоки. При волочении поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина соответственно увеличивается. Волочение производят преимущественно в холодном состоянии и получают профили весьма точных размеров и формы, как правило, с гладкой блестящей поверхностью.
Волочением изготавливают тонкую проволоку (диаметром 4 – 0,01 мм), тонкостенные трубы, калиброванные прутки и мелкие фасонные профили из стали, цветных металлов, сплавов.
Технологический процесс волочения состоит из термообработки заготовок (обычно отжиг), травление заготовок для удаления окалины, нанесение смазки для уменьшения усилий протягивания и термообработки после окончательного волочения.
Литейное производство
Литьё является одним из важнейших и распространенных способов изготовления заготовок и деталей машин. Сущность процесса литья заключается в том, что расплавленный металл определенного химического состава заливается в заранее приготовленную литейную форму, полость которой по своим размерам и конфигурации соответствует форме и размерам требуемой заготовки. После остывания заготовки или готовой детали, называемые отливками, извлекают из формы.
Литье в оболочковые формы
При этом способе литья применяют специальные оболочковые формы, изготавливаемые из кварцевого песка (92…95 %) и термореактивной синтетической смолы (5…8 %). Песчано-смоляную смесь готовят перемешиванием песка и измельченной порошкообразной смолы с добавкой растворителя (холодный способ) или при температуре 100…120 ºС (горячий способ), в результате чего смола обволакивает (плакирует) зерна песка. Затем смесь дополнительно дробиться до получения отдельных зерен, плакированных смолой, и загружается в бункер.
В отличие от литья в песчано-глинистые формы литье в оболочковые формы обеспечивает большую точность размеров и меньшую шероховатость. Припуск на механическую обработку составляет 0,5…3 мм. Однако, ограниченная масса отливок (до 250…300 кг) и более сложная технологическая оснастка являются недостатками этого способа литья.
Литье по выплавляемым моделям
Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение размеров отливки большей точности. Этим способом можно получить отливки самой сложной формы с толщиной стенок до 0,3…0,8 мм с минимальным припуском на механическую обработку (до 0,7 мм).
Недостатки – стоимость отливок, получаемых по выплавляемым моделям, выше, чем изготавливаемых другими способами литья.
Литье в кокиль
Процесс литья в металлическую литейную форму - кокиль -включает следующие операции: очистку кокиля, нанесение на его внутреннюю поверхность огнеупорной обмазки (из кварца, графита, асбеста и жидкого стекла), нагрев кокиля до 150…450 С, заливку расплавленного метала. Нанесение огнеупорной обмазки обеспечивает увеличение срока службы кокиля, предупреждение приваривания металла к стенкам кокиля и облечение извлечения отливок. Подогрев предохраняет кокиль от растрескивания и облегчает заполнение формы металлом. После затвердевания отливку извлекают из кокиля при помощи выталкивателя.
Преимуществами литья в кокиль по сравнению с литьем в разовые песчано-глинистые формы являются: получение отливок более точных размеров и форм; мелкозернистой структуры металла и соответственно с лучшими физико-механическими свойствами; обеспечение высокой производительности труда; более низкой стоимости отливок; улучшения условий труда литейщика.
Недостатки способа - высокая стоимость кокилей; низкая газопроницаемость и податливость металлической формы, приводящая к образованию газовых раковин и трещин в отливках; быстрое охлаждение металла затрудняет получение отливок сложной формы, вызывает опасность появления у чугунных отливок отбеленных труднообрабатываемых поверхностей.
Литье под давлением
Литьем под давлением называется способ получения фасонных отливок в металлических формах, при котором заполнение формы и кристаллизация металла производится под принудительным давлением. Он обеспечивает высокую точность размеров отливок, большинство которых не требует дальнейшей механической обработки.
Сущность процесса литья заключается в том, что расплавленный металл заполняет пресс-форму под давлением поршня. После затвердевания металла форма раскрывается и отливка извлекается.
За счет высокой точности изготовления и обеспечения повышенных механических свойств отливок, полученных под давлением, достигается экономия до 30…50 % металла по сравнению с литьем в разовые формы. Создается возможность полной автоматизации процесса.
Центробежное литье
Центробежный способ литья – высокопроизводительный способ изготовления полых отливок типа тел вращения (втулок, труб, гильз) из цветных и железоуглеродистых сплавов, а также биметаллов. Сущность способа состоит в заливке жидкого металла во вращающуюся металлическую или керамическую форму (изложницу). Жидкий металл за счет центробежных сил отбрасывается к стенкам формы, растекается вдоль них и затвердевает. Неметаллические включения собираются на внутренней стороне отливки и удаляются при дальнейшей механической обработке. После охлаждения готовая отливка с помощью специальных приспособлений извлекается из формы.
Отливки получаются точной конфигурации, с малой шероховатостью поверхностей и имеют плотную мелкозернистую структуру металла.
Центробежное литьё высокопроизводительно, по сравнению с литьем в стационарные песчано-глинистые и металлические формы обеспечивает более высокое качество отливок, почти устраняет расход металла на прибыли и выпоры, увеличивает выход годного литья на 20…60 %.
К недостаткам способа следует отнести высокую стоимость форм и оборудования, ограниченность номенклатуры отливок.
Непрерывное литье
Непрерывное литьё - это способ получения протяжных отливок постоянного поперечного сечения путем непрерывной подачи расплава в форму и вытягивания из нее затвердевшей части отливки. В зависимости от направления вытягивания различают вертикальное и горизонтальное непрерывное литье. Вертикальное литье обычно применяют для получения слитков и труб.
Непрерывным литьем получают заготовки постоянного сечения в виде круга, полосы или более сложного профиля. Недостатком этого метода литья является ограниченность номенклатуры отливок, связанная с невозможностью получения сложных по форме заготовок.
Литье вакуумным всасыванием
Этим методом получают отливки типа втулок, колец, заготовок зубчатых колес, гильз и т.д. На поверхности расплава, находящегося в металлоприемнике, помещают плоское кольцо из огнеупорного материала, на которое сверху опускается металлическая водоохлаждаемая форма - кристаллизатор. За счет направленной кристаллизации от поверхности к центру и подпитки затвердевающей отливки из металлоприемника удается получить плотную отливку без усадочных дефектов и газовой пористости. Особенностью этого процесса является высокий выход годного металла, так как отсутствует необходимость в литниковой системе и прибылях.
2 Основные технологии формообразования заготовок и изделий из металлокерамических материалов
В производстве широко используют порошковые магнитные металлокерамические материалы, ферриты, контактные материалы, порошковые изделия высшей огнеупорности и тонкую керамику.
Формообразование осуществляется прессованием (холодное, горячее, мундштучное, гидростатическое), прокаткой и суспензионным (шликерным) литьем.
Прессование
При холодном прессовании в матрицу пресс-формы засыпают приготовленную шихту и производят прессование пуансоном. После снятия давления изделие выпрессовывают из матрицы пуансоном, при этом матрицу устанавливают на подкладное кольцо. В процессе прессования частицы порошка подвергаются упругой и пластической деформациям, резко увеличивается контакт между частицами порошка и уменьшается пористость, что дает возможность получить заготовку нужной формы и достаточной прочности.
При горячем прессовании в пресс-форме изделие не только формуется, но и подвергается спеканию, что позволяет получать беспористый материал с высокими физико-механическими свойствами. Горячее прессование можно осуществлять в вакууме, в защитной или восстановительной атмосфере, в широком интервале темпера­тур (1200-1800° С) и при более низких давлениях, чем холодное прессование. Приложение давления обычно производится после нагрева порошков до требуемой температуры.
Гидростатическое прессование порошка, заключенного в резиновую или металлическую пластичную оболочку, происходит под давлением жидкости (масла, эмульсии, воды). Источником внешнего давления в жидкости может быть электростатический разряд или взрыв. Методом гидростатического прессования можно получать изделия равномерной плотности, простой формы (трубы, цилиндры, шары и др.) и значительных габаритов.
При мундштучном прессовании смесь порошка с пластификаторами выдавливается через мундштук матрицы. Пластификаторами служат растворы парафина, бакелита и др. в количестве 6-12%. Мундштучным прессованием получают изделия большой длины и равномерной плотности из труднопрессуемых порошков вольфрама, бериллия, урана, циркония и др.
Прокатка
Прокатка металлических порошков является непрерывным процессом получения изделий в виде лент, проволоки, полос путем деформирования в холодном или горячем состоянии. Прокатку производят в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлениях. Наилучшие условия формообразования изделия создаются при вертикальной прокатке. Сначала порошок из бункера поступает в зазор между вращающимися обжимными валками и прессуется в заготовку, которая направляется в печь для спекания, а затем прокатывается в чистовых валках. Прокаткой можно получать однослойные и многослойные изделия. Непрерывность процесса обеспечивает высокую производительность и возможность автоматизации.
Суспензионное литье
Суспензионное (шликерное) литье применяют для получения тонкостенных изделий сложной формы с внутренними полостями, которые не могут быть получены другими методами. Специальную водную суспензию с содержанием 40-70% порошка (шликер) с размерами частиц не более 5-10 мкм заливают в пористую гипсовую или керамическую форму. Суспензионная жидкость впитывается пористыми стенками формы, а порошок осаждается на стенках, образуя тонкостенную заготовку. Связь частиц порошка в изделии обеспечивается их механическим сцеплением. После сушки заготовку извлекают, предварительно разрушив форму. Шликер на поверхность формы может также наноситься напылением, разбрызгиванием и другими способами. Шликерное литье обычно используют для получения изделий из хрупких и твердых порошков различных карбидов, силицидов, нитридов и др.
Изделия, полученные вышеперечисленными методами, не обладают необходимой прочностью вследствие присутствия на поверхности частиц порошков окислов и других загрязнений. Для придания изделиям необходимой прочности и твердости их подвергают спеканию. Операция спекания состоит в нагреве и выдержке изделий при температуре примерно равной 0,6 - 0,9 абсолютной температуры плавления основного компонента, при средней длительности выдержки 1-2 ч. Спекание производят в электрических печах сопротивления, индукционным нагревом или путем непосредственного пропускания тока через спекаемое изделие. Для предотвращения окисления металлических порошков спекание ведут в аргоне, гелии, в вакууме или в среде водорода. Для придания изделиям окончательной формы и точных размеров готовые изделия после спекания могут подвер­гаться термической и химико-термической обработкам, обработке резанием и размерной обработке физико-химическими методами.
3 Процессы формообразования деталей из пластмасс
Основными методами изготовления пластмассовых деталей являются компрессионное и литьевое прессование, литье под давлением, дутьевое и вакуумное формование.
Компрессионное прессование
Сущность этого метода заключается в том, что исходный материал в виде порошка, гранул, таблеток, крошки или волокнистой массы загружается в пресс-форму и при повышенной температуре подвергается сдавливанию пуансоном, ко­торый одновременно оформляет часть поверхности изделия. Температура прессования для термореактивных полимерных материалов колеблется в пределах 140-200°С, а для термопластов 120-180°С. После выдержки давление снимают, и изделие извлекают из пресс-формы при помощи выталкивателей. Компрессионное прессование применяют для производства деталей простой конфигурации из термореактивных и термопластичных материалов.
Литьевое прессование
В отличие от компрессионного при литьевом прессовании исходный материал доводится до пластического состояния в отдельной загрузочной камере, из которой выдавливается пуансоном при давлении 15-20 кгс/мм2 через литниковую систему в формующую полость матрицы. Удаление изделия осуществляют путем разъема пресс-формы и использования выталкивателей.
Литьевое прессование имеет ряд преимуществ перед компрессионным. Полученные изделия имеют более однородную структуру, так как прессматериал равномерно размягчается по всему объему при выдавливании его через тонкие литниковые каналы. Равномерно прогретый прессматериал обладает хорошей текучестью, что позволяет получать детали с глубокими отверстиями и различной толщиной стенок. Недостатками являются дополнительный расход материала на литники и более сложная конструкция пресс-форм.
Литье под давлением
Для литья под давлением используют специальные литьевые машины. Полимерный материал в виде гранул предварительно размягчают в специальном нагревательном цилиндре машины до состояния текучести, после чего выталкивают плунжером в оформляющую полость литьевой формы. Остывая под определенным давлением, полимер приобретает конфигурацию изделия. Поскольку усадка полимера при остывании в 9-10 раз превышает усадку металла формы, изделие легко из нее извлекается.
Литье под давлением является высокопроизводительным и экономичным методом. Все операции максимально автоматизированы и управляются специальными реле времени, с помощью которых регулируют время приложения давления, выдержку изделия в форме при охлаждении и продолжительность всего цикла литья.
Методом литья под давлением получают изделия сложной конфигурации, с разной толщиной стенок, с ребрами жесткости, с резьбами и т, п. из термопластичных полимерных материалов.