Любую машину (машину-двигатель, машину – преобразователь, машинуорудие) собирают из деталей (элементарных частей), изготовленных без применения сборочных операций и приспособлений. Надежность и долговечность машины зависит от качества деталей, из которых она собрана. Качество детали, в основном, определяется заготовкой, которую получают тем или иным методом: литьем; сваркой; обработкой резанием или обработкой давлением (ковкой, объемной или листовой штамповкой).
В современном машиностроении детали (заготовки) делают из металлов и сплавов, а также из неметаллических (пластмасс, резины, древесины, керамики) и порошковых материалов.
К заготовкам, независимо от метода и способа их получения, предъявляются следующие требования:
– поверхности, используемые как базовые на первой операции обработки, должны быть чистыми без заусенцев и других дефектов, чтобы избежать значительных погрешностей установки при дальнейшей обработке или сборке;
– механические и физические свойства материала заготовки, его химический состав, структура и зернистость должны быть стабильными по всему объему;
– все поверхности заготовки не должны иметь механических повреждений, в противном случае возможен выпуск некачественных деталей;
– геометрические размеры заготовок должны приближаться к геометрическим размерам готовой детали;
– коэффициент использования материала должен быть максимальным, а трудоемкость дальнейшей обработки – минимальной, но при этом должно быть обеспечено получение качественной детали (по размерам и шероховатости поверхности) в соответствии с чертежом после механической обработки на металлорежущих станках;
– все внутренние напряжения должны быть сняты за счет применения термообработки.
Каждый из указанных методов представляет самостоятельную отрасль машиностроения и описан в специальной литературе, но, в тоже время, отсутствуют обобщенные сведения по производству заготовок различными методами и способами, что вызывает затруднения при выполнении студентами курсовых и дипломных проектов.
В связи с этим по инициативе авторов разрабатывается и издается серия учебных пособий, которая признана способствовать лучшему обеспечению студентов учебно-методической литературой.
В серии книг «ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК» рассмотрены такие вопросы, как получение штампованных и литых заготовок, труб, а также методические указания к лабораторным работам по трубным заготовкам.
Формообразование при производстве деталей, как и при производстве и обработке труб осуществляется одним из четырех видов:
– литейное производство;
– обработка давлением;
– сварка;
– обработка резанием.
Особенности технологических методов производства заготовок, в том числе и труб влияют на конструкцию и прочностные данные отдельных элементов и устройства в целом. Вариантность любого технологического процесса определяется многими факторами (назначением, размерами, массой, количеством, материалом и др.).
Литейное производство (ЛП) – отрасль машиностроения, изготовляющая заготовки или детали (отливки). Это технологический процесс изготовления заготовок заливкой расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении после затвердевания залитый металл сохраняет конфигурацию полости формы. Литые трубы в дальнейшем не подвергаются дополнительной обработке резанием.
Отливки труб получают из чугуна и из сплавов цветных металлов с высокими механическими и эксплуатационными свойствами, что обуславливают их широкое применение в различных отраслях промышленности. Литьем изготовляют отливки, как простой, так и сложной формы, которые нельзя получить другими технологическими методами. Например, чугунный радиатор отопления, один из вариантов которого запатентован автором Киловым А.С.
Роль процессов обработки металлов давлением в техническом плане различных отраслей хозяйства все более возрастает. Процессы обработки металлов давлением позволяют получать детали и заготовки требуемых форм, размеров и свойств путем пластического деформирования металла в холодном или горячем состоянии. По сравнению с изготовлением деталей резанием, когда часть металла удаляется в стружку, обработка давлением позволяет более экономно расходовать металл, существенно улучшает структуру, а следовательно, и механические свойства металла. Поэтому детали ответственного назначения изготовляют из заготовок, полученных обработкой давлением. Наряду с изготовлением заготовок и деталей из металла обработка давлением широко используется и при переработке пластмасс, что менее трудоемко, чем из металлов, себестоимость их значительно ниже себестоимости металлических изделий. Применение пластических масс дает возможность постоянно совершенствовать конструкции.
Обработка давлением основана на использовании свойства материалов пластически деформироваться в холодном или горячем состоянии. Этот метод широко применяли при изготовлении оружия, орудий, в кораблестроении и т.д.
В настоящее время обработке материалов давлением (далее ОМД) подвергают заготовки из черных и цветных металлов и сплавов, из пластических масс и других не металлических материалов. ОМД включает прокатку, волочение, прессование, объемную и листовую штамповку которые позволяют получать детали, идущие непосредственно на сборку. В основе жестяницких работ, большой группы ремонтных работ и обработки поверхностей без снятия стружки также лежит обработка давлением. Разновидности метода обработки давлением обеспечивают изготовление сложных фасонных профилей с малой шероховатостью поверхностей.
Для получения сварных заготовок применяют практически все виды сварки (под флюсом, дуговую, контактную, в среде защитного газа, электрошлаковую, электронным лучом, лазерную, плазменную, ультразвуковую и т.д.), что вызвано широкой номенклатурой марок и толщиной заготовок для сварных изделий.
При производстве сварных заготовок материал выбирают не только исходя из конструктивных и эксплуатационных соображений, но и его свариваемости, т.е. с учетом возможности обеспечения хорошей сварки.
При производстве сварных заготовок вследствие действия температур происходит изменение формы и размеров заготовки (сварочные деформации), которые снижают точность заготовки и требуют назначения больших припусков на механическую обработку. Также надо учитывать то, что сварочные напряжения, возникающие в околошовном пространстве, могут снижать работоспособность сварочных конструкций в условиях работы при динамических нагрузках или при низких температурах. Для борьбы с этим явлением используют высокотемпературный отпуск при температурах от 550 до 680
