Контрольная работа по "Машинам и оборудованию"

22. Паровоздушные ковочные  и штамповочные молоты, их устройство, принцип действия и назначение.

 

Паровоздушный ковочный молот (рис. 3.26) служит для получения средних поковок массой до 2 т. Молот имеет станину, состоящую из одной или двух стоек 5, 12, на которой смонтированы все узлы и механизмы молота.

 

Рис 3.26.  Схема ковочного паровоздушного молота: 1- шабот; 2-нижний боёк (штамп); 3-верхний  боёк боёк (штамп); 4- баба; 5-стойка левая; 6-шток; 7-поршень; 8-цилиндр; 9-канал паровоз-душный; 10-золотниковый меха-низм; 11-направляющие станины; 12- стойка правая; 13-рукоятки управления золотниковым меха-низмом

 

В верхней части станины устанавливается  рабочий цилиндр 8, в котором ходит поршень 7, штоком 6 соединенный с бабой 4. Баба представляет собой массивную деталь, которая вертикально перемещается в направляющих станины 11. К бабе крепится верхний боек 3, Поршень, шток и баба с верхним бойком называются падающими частями молота. Нижний боек 2 через переходную подушку крепится к шаботу 1, не связанному со стойками молота. Шабот представляет собой массивную отливку, воспринимающую удар. Масса шабота в 15 раз превышает массу падающих частей молота. Большая часть шабота находится ниже уровня пола в фундаменте молота.

Энергоносителями, приводящими в движение падающие части молота, могут служить сжатый воздух или перегретый водяной пар с избыточным давлением 0,6…0,8 МПа. В настоящее время большинство машиностроительных предприятий используют пар. Молотом управляет машинист, который по знаку кузнеца перемещает рукоятку управления золотниковым механизмом 13 (см. рис. 3.26) и подаст пар в цилиндр молота по каналам 9. Для подъема падающих частей вверх пар подается в нижнюю, кольцевую полость цилиндра. Для движения падающих частей вниз и нанесения удара по заготовке пар подается в верхнюю полость цилиндра и оказывает дополнительное силовое воздействие на падающие части молота. Таким образом, стремительное движение падающих частей вниз осуществляется в результате действия двух сил: силы тяжести собственной массы и силы давления пара. Такой принцип работы является характерным для молота двойного действия.

Для регулирования  впуска в цилиндр и выпуска  из него пара предназначено парораспределительное золотниковое устройство. Свежий пар поступает в полость золотника (рис.3.27, а) через отверстие 6 трубопровода. При опущенном золотнике 7 пар по каналу 10 проходит в рабочий цилиндр и поднимает поршень 4 со всеми соединенными с ним ударными частями 1, 2, 3.

Рис. 3.27. Схема работы парораспределительного устройства: 1 – верхний боёк; 2 – баба; 3 – шток; 4 – поршень; 5 – канал подвода пара в надпоршневую полость; 6 – отверстие трубопровода; 7 – золотник; 8 – выхлопная труба; 9 –шток; 10 – канал подвода пара в подпоршневую полость

Пар, находившийся над поршнем в верхней части  цилиндра, через канал 5 и осевое отверстие в теле золотника 7 поступает в выхлопную трубу 8.   Нажимая тягой шток 9, поднимают вверх золотник 7 и впускают пар по   каналу 3 (рис. 3.27, б). В этот момент отработанный пар из-под поршня, выходит наружу, баба опускается. Свежий пар впускается через канал 5  в верхнюю часть цилиндра над поршнем, благодаря чему происходит ускоренное падение бабы.

Паровоздушные штамповочные молоты получают пар из котельных под давлением 700…900 кПа. В очень редких случаях они работают на получаемом от компрессоров под давлением до 700 кПа сжатом воздухе. Скорость движения ударных частей этих молотов в момент удара 7-8 м/с, а количество ударов в зависимости от массы ударных частей.- от 60 до 80 в минуту.

Для автоматизации  управления паровоздушным штамповочным молотом и создания необходимых условий для штамповки различных поковок в оптимальном технологическом режиме ЭНИКМашем была разработана специальная установка, в которой требуемая энергия удара обеспечивается перемещением золотника молота вниз и вверх на требуемую величину по командам, подаваемым бабой молота через сигнальную систему. Управление силой удара программируется специальным барабаном с кулачками-упорами, регулировку которых выполняет штамповщик.

Несмотря  на простоту конструкции и невысокую  стоимость, применение паровоздушных молотов ограничено крупными кузнечными цехами ввиду необходимости группового привода от компрессорной или котельной.

Паровоздушные ковочные молоты изготавливаются по ГОСТ 9752—75 пяти типоразмеров с массой падающих частей от 1000 до 8000 кг.

Паровоздушный штамповочный молот двойного действия (рис. 3.32) работает по тому же принципу, что и ковочный, но имеет некоторые конструктивные отличия.

.

Рис. 3.32. Схема паровоздушного штамповочного молота: 1 – шобот; 2 - нижняя часть штампа;  3 – верхняя часть штампа; 4 – баба;                                                              5 – стойка; 6 – шток; 7 – поршень;                                                                8 – рабочий цилиндр; 9 – золотник

                                                                                                                                                         

Если  при ковке получают изделия простой формы, то при штамповке стремятся достичь максимального приближения формы поковки к форме готового изделия, и поковки получаются довольно сложными — с ребрами, выступами, полостями и т. п. Поэтому необходимо, чтобы удар был как можно жестче, т. е. максимальная доля энергии удара затрачивалась бы только на деформирование поковки. Это обеспечивается большой жесткостью падающих частей и большой массой шабота. Масса шабота штамповочного молота в 20 раз больше массы его падающих частей. Совмещение осей верхней и нижней частей штампа при штамповке обеспечивается наличием удлиненных регулируемых направляющих и креплением стоек молота непосредственно на шаботе. В процессе штамповки кузнец сам управляет молотом, нажимая на педаль или рукоятку. Паровоздушные штамповочные молоты изготавливаются по ГОСТ 7024—75 восьми типоразмеров с массой падающих частей от 630 кг до 25 т.

 Для штамповки применяются также паровоздушные бесшаботные молоты с двусторонним ударом (рис. 3.33). У этих молотов отсутствует шабот, а бабы движутся навстречу друг другу. В результате энергия удара почти целиком расходуется на деформацию поковки и взаимно поглощается бабами, не передаваясь на фундамент.

Рис.   3.33  Схема   паровоздушного бесшаботного молота с гидравлической связью баб: 1 верхняя баба; 2 , 5 – амортизаторы; 3 –плунжер; 4 – нижняя баба; 6 –шток; 7, 8  – плунжеры; 9 -  компенсаторы; 10 – нижняя поперечина

Верхняя баба 1 является ведущей. Перемещаясь вниз под действием давления пара или сжатого воздуха, она приводит в движение нижнюю бабу 4 через механическую или гидравлическую связь. При гидравлической связи нижняя баба 4 разгоняется силой давления жидкости в нижнем цилиндре. При движении верхней бабы 1 вниз штоки 3 давят па плунжеры 7, толкая их вниз. В результате жидкость (минеральное масло), находящаяся в замкнутом объеме, из боковых полостей корпуса нижней поперечины 10 вытесняется в среднюю и перемещает плунжер 8 вверх, а через шток 6 и нижнюю бабу 4 вверх вплоть до соударения. К моменту удара нижняя баба развивает такую же скорость, как и верхняя. В местах соединения штоков с бабами имеются амортизаторы 2, 5, а гидроудары в жидкости смягчаются компенсаторами 9. Молоты такой конструкции обладают высокой надежностью и изготавливаются с энергией удара до 1 400 000 Дж, что эквивалентно паровоздушному молоту с массой падающих частей 70 000 кг. Главный недостаток бесшаботных молотов — невозможность штамповки в многоручьевых штампах, так как затруднено перемещение заготовки из ручья в ручей. Наилучшие результаты получаются при штамповке в одноручьевых штампах тяжелых заготовок осесимметричпых деталей — шестерен, фланцев, втулок и т. п.

Механические  молоты не могут развивать большой  энергии удара, в силу чего постепенно выходят из употребления, а гидравлические пока еще не нашли широкого применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Холодные виды сварки (трением,ультразвуковая, взрывом)

 

Холодная сварка

 

Холодную сварку выполняют без  нагрева при нормальных и даже при отрицательных температурах. Физическая сущность процесса заключается в сближении свариваемых поверхностей до образования металлических связей между ними и, следовательно, в получении прочных соединений. Такое сближение достигается приложением больших удельных давлений в месте соединения. В результате возникает совместная пластическая деформация. Большое усилие сжатия обеспечивает разрыв пленки окислов на свариваемых поверхностях и образование чистых поверхностей металла. Совместная пластическая деформация обеспечивает на короткое мгновение сближение друг с другом объемов кристаллитов, расположенных перед сдавливанием в глубинных слоях металла. При холодной сварке свариваемые поверхности очищают от адсорбированных жировых пленок. Холодной сваркой выполняют точечные, шовные и стыковые соединения. На рис. 4.17, а представлен процесс холодной точечной сварки. Свариваемые заготовки 1 с тщательно зачищенной поверхностью 2 в месте соединения помещают между пуансонами 4, имеющими выступы 5. При сжатии пуансонов усилием Р выступы 5 вдавливаются в металл по всей их высоте до тех пор, пока опорные поверхности 3 пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заготовок. Форма сваренной точки зависит от формы выступа в пуансоне (рис. 4.17, г).

Рис. 4.17. Принципиальная схема  холодной сварки:

а — точечная; б — стыковая; в — по контуру; г — форма сварной точкп

При стыковой холодной сварке соединяемые  заготовки 7 закрепляют в соосно расположенных зажимах 6 (рис. 4.17, б). При осадке правый и левый зажимы сближают до соприкосновения, и острый край зажима отрубает излишний выдавленный металл — грат. В процессе осадки сближающие зажимы затрудняют течение металла и позволяют увеличить давление осадки. Деформируемый металл заполняет насечку 8, которая предотвращает его смещение в зажимах. Этим методом сваривают стержни и проволоку круглого, квадратного и прямоугольного сечений.

Место сварка получается чистым и  не требует последующей обработки.

Для холодной шовной сварки применяют  специальные ролики. Непрерывное шовное соединение может быть получено за счет сдавливания одновременно по всей длине соединения пли за счет прокатывания ролика. Швы, образующие замкнутый контур небольшой длины в виде кольца, прямоугольника и т. п., получают контурной сваркой. На рис. 4.17, в дана схема сварки полых деталей по контуру. Пуансоны 9 и 10 строго центрируют с помощью корпуса 11. Холодной сваркой сваривают металлы и сплавы толщиной 0,2 — 15 мм. Удельные давления, зависящие от состава и толщины свариваемого материала, в среднем составляют 150 — 1000 МН/м².

Холодной  сваркой в основном сваривают  металлы и сплавы, обладающие высокой пластичностью при комнатной температуре, с крупнозернистой отожженной структурой.

В недостаточно пластичных металлах при больших  деформациях могут образоваться трещины. Высокопрочные металлы и сплавы холодной сваркой не сваривают, так как для этого требуются очень большие удельные давления, которые практически трудно осуществить.

Хорошо свариваются сплавы алюминия, дюралюминия, сплавы кадмия, свинца, меди, никеля, золота, серебра, цинка и тому подобные металлы и сплавы в однородных и разнородных сечениях. К преимуществам этого способа относятся малый расход энергии

незначительное  изменение свойств металла, высокая  производительность, возможность автоматизации.

Холодной  сваркой сваривают алюминиевую  оболочку кабелей. Ее применяют при  изготовлении бытовых приборов из алюминия, корпусов полупроводниковых приборов и т. д., в электромонтажном производстве.

Оборудование. Для соединения внахлестку могут быть попользованы любые прессы (винтовые, гидравлические, рычажные, эксцентриковые). Кроме того, выпускают специализированные установки типа МХСА-50, МСХС-60, МСХС-30 и др. для стыковой холодной сварки.

Термокомпрессионная сварка. Термокомпрессионная сварка является разновидностью холодной сварки, причем в отличие от нее место соединения подогревают до температуры ниже температуры образования эвтектики соединяемых материалов и затем сжимают. Сваривают за счет направленной пластической деформации, аналогичной деформации при холодной сварке. На качество соединения при термокомпрессионной сварке влияет окисление поверхностей, поэтому целесообразно сваривать в защитной атмосфере (аргоне, смеси аргона с азотом и т. п.).

Термокомпрессионной сваркой сваривают  высокоэлектропроводные материалы в виде круглых и плоских проводников с электропроводными тонкими пленками, направленными на хрупкие диэлектрические подложки.

Процесс весьма стабилен, легко контролируется. Основными параметрами являются усилие сжатия, температура нагрева  и продолжительность выдержки. Оборудование очень простое и состоит из рабочего столика и рабочего инструмента (пуансона). Необходимый нагрев при  сварке можно выполнять за счет нагрева  рабочего инструмента или столика. Не требуется флюсов и припоев.

К недостатку этого способа можно отнести  ограниченность сочетаний свариваемых  материалов и размеры соединяемых  деталей. Применяют этот способ в  основном в приборостроительной промышленности.

 

Сварка трением.

Настоящая история появления  сварки трением

28 августа  1956 г. в газете «Труд» было опубликовано письмо токаря Эльбрусского рудника А. И. Чудикова: «Я разработал способ сварки методом трения. На нашем руднике это новшество нашло широкое распространение. Посланное в Министерство цветной металлургии предложение вернулось с резолюцией – «метод не годится».

Во Всесоюзном научно-исследовательском  институте электросварочного 
оборудования (ВНИИЭСО), как тогда назывался Институт сварки России, это 
письмо привлекло внимание начальника отдела научно-технической 
информации Ю. Я. Терентьева, который и выступил инициатором начала 
исследований по этой теме. Уже первые эксперименты, проведённые 
сотрудниками института В. И. Биллем и Л. А. Штерниным, показали, что 
такие особенности процесса как малая энергоемкость, высокие КПД, 
производительность, качество соединений и относительная простота 
оборудования предопределяют несомненную рациональность промышленного применения сварки изделий трением, если одна из деталей является телом вращения. Всё это и послужило толчком к началу многолетних научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ по этому процессу. Впоследствии токарь А. И. Чудиков всёже получил авторское свидетельство на этот способ сварки.

Сварка  трением относится к процессам, в которых используется давление, кратковременный нагрев и взаимное перемещение свариваемых поверхностей. На рис.4.18 даны основные типы соединений, выполняемых сваркой трением. Соединение получают с достаточно высокими механическими свойствами.

Рис. 4.18. Типы сварных соединений сварки трением: а-стержневой встык; б-труб встык; в-встык стержня с трубой; г-стержня с листом; д-трубы с листом; е-стержня с массивной деталью.

Сварка трением является разновидностью сварки давлением, при которой неразъемное  соединение образуется в твердой  фазе в результате совместной пластической деформации свариваемых металлов. От других видов сварки давлением она отличается только источником нагрева. Суть процесса сводится к тому, что поджатые усилием торцы двух свариваемых деталей приводятся в относительное движение. В результате работы сил трения в тонких приповерхностных слоях деталей генерируется тепло, количества которого достаточно для нагрева металла до пластического состояния. После прекращения относительного движения под действием приложенного усилия происходит образование сварного соединения при совместной пластической деформации приконтактных объемов металла.