 |
Способы получения поковок (горячая объемная штамповка, штамповка холодным выдавливанием, листовая штамповка).
|
|
|
|
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4
ЦЕЛЬ: Ознакомиться с основными методами изготовления заготовок деталей машин.
Суть производства прокатных профилей
Прокатка — процесс пластического деформирования тел на прокатном стане между вращающимися приводными валками (часть валков может быть не приводными. Прокатка относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением, прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств. Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в своем поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем. Процесс прокатки осуществляется как в холодном, так и горячем состоянии. Основными технологическими операциями прокатного производства являются подготовка исходного металла, нагрев, прокатка и отделка проката. Подготовка исходных металлов включает удаление различных поверхностных дефектов (трещин, царапин, закатов), что увеличивает выход готового проката. Нагрев слитков и заготовок обеспечивает высокую пластичность, высокое качество готового проката и получение требуемой структуры. Необходимо строгое соблюдение режимов нагрева. При прокатке контролируется температура начала и конца процесса, режим обжатия, настройка валков в результате наблюдения за размерами и формой проката. Отделка проката включает резку на мерные длины, правку, удаление поверхностных дефектов и т.п. В зависимости от профиля прокат делится на четыре основные группы: листовой, сортовой, трубный и специальный. В зависимости от того нагретая или холодная заготовка поступает в прокатные валки – горячий и холодный.
|
|
|
Сущность обработки металлов давлением (штамповка).
Штамповка представляет собой пластическую деформацию материала с последующим изменением размеров и форм изделия. Чаще всего штамповку применяют для изменения изделий из металла или пластмассы. На сегодняшний день наиболее популярными видами штамповки являются объёмная и листовая. В процессе листовой штамповки в исходном виде используется тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими. Как правило, Для осуществления процесса штамповки обычно применяются прессы, которые представляют собой устройства, позволяющие изменять материалы путём деформации посредством механического воздействия. Листовая штамповка В качестве заготовок для листовой штамповки, как правило, применяют лист, ленту или полосу. Обычно штампуют охлажденные заготовки. Если материал не очень пластичен, то для листовой штамповки используют горячие заготовки, так как разогретый материал легче деформировать. В процессе формоизменяющих операций деформируемая часть материала меняет свои размеры и формы, а основная часть перемещается без разрушения. Листовую штамповку осуществляют в штампах, которые, как правило состоят, из подвижной и неподвижной частей, при сближении которых размещённая между ними заготовка претерпевает деформацию. Обе половины штампа прочно закрепляются в прессе. Неподвижная часть - на специальном столе, подвижная - на ползуне, который играет роль исполнительного механизма. Рабочие области штампов производят из инструментальных сталей. Грамотная организация процесса листовой штамповки позволит создавать высококачественную продукцию, которую можно использовать практически во всех отраслях промышленности. Объемная штамповка Метод обработки металла, при котором придание заготовке заданной формы осуществляется с помощью штампа. При этом течение металла ограничивается полостями его частей. Существует две разновидности штампов: открытые и закрытые. В открытых штампах между подвижными частями предусмотрен зазор, в который выдавливается избыток металла – облой. Его приходится удалять на последующей операции механической обработки. Штамповка в открытых штампах хороша тем, что не требуется предъявлять особых требований к массе заготовки. Закрытые штампы такого зазора не имеют. Весь металл находится в замкнутом пространстве, облоя не образуется. Но в этом случае заготовка тщательно рассчитывается по объему.
|
|
|
Способы получения поковок (горячая объемная штамповка, штамповка холодным выдавливанием, листовая штамповка).
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения точных поковок. Цель изобретения - повышение качества получаемых поковок, стойкости инструмента и экономия металла. При предварительной штамповке заготовки на ней формируют участки под следующую плоскостную калибровку с выпуклой поверхностью. Радиус последней превышает стандартные радиусы внешних закруглений поковки. При плоскостной калибровке металл выпуклой зоны участка заготовки смещают в обе стороны. Горячая Объемной штамповкой называют процесс получения поковок, при котором формообразующую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданной чертежом конфигурацией. Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки. Объемную штамповку осуществляют при разных температурах исходной заготовки и, в соответствии с температурой, делят на холодную и горячую. Наиболее широкое распространение получила горячая объемная штамповка (ГОШ), которую ведут в интервале температур, обеспечивающих снятие упрочнения. Исходным материалом для горячей объемной штамповки являются сортовой прокат, прессованные прутки, литая заготовка, в крупносерийном производстве – периодический прокат, что обеспечивает сокращение подготовительных операций. Объёмная холодная штамповка металла — разновидность обработки металлов давлением. Отличие её от обработки горячей штамповкой в том, что её выполняют при температуре сплава ниже точки рекристаллизации. Различают несколько видов холодной штамповки — холодная высадка, холодное выдавливание и штамповка в открытых штампах. Такая обработка осуществляется в несколько операций, что обеспечивает постепенное и последовательное изменение формы: от изначальной формы заготовки до требуемой формы изделия. В процессе металлообработки происходит упрочнение материала и снижение его пластичности. Для увеличения пластичности и уменьшения сопротивления последующим деформациям применяют межоперационные отжиги, особенно в случаях, когда осуществляется большое число переходов. Детали, изготовленные способом объёмной холодной штамповки, характеризуются высокой точностью: полые изделия, изготовленные этим способом, могут иметь толщину стенки, измеряемую в десятых и сотых долях мм. Технически, применение этой технологии позволяет изготавливать детали особо сложных форм, которые невозможно получить, используя другие методы обработки. Формовка металла без разрушения его целостности позволяет увеличить коэффициент использования материала до 95 % даже для деталей сложной конфигурации.
|
|
|
Листовую штамповку осуществляют в штампах, которые, как правило состоят, из подвижной и неподвижной частей, при сближении которых размещённая между ними заготовка претерпевает деформацию. Обе половины штампа прочно закрепляются в прессе. Неподвижная часть - на специальном столе, подвижная - на ползуне, который играет роль исполнительного механизма. Рабочие области штампов производят из инструментальных сталей. Если штамповка рассчитана на небольшую серию деталей из алюминия, то используют различные заменители, такие как прессованная древесина и пластмасса. Грамотная организация процесса листовой штамповки позволит создавать высококачественную продукцию, которую можно использовать практически во всех отраслях промышленности.
|
|
|
4. Сущность литейного производства
Литейное производство — отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок. Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5—500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т. д.). Для изготовления отливок применяют множество способов литья: литье в песчано-глинистые формы (до 80% всего объема выпуска отливок), в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, литье под давлением, центробежное литье, непрерывное литье и другие. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.
5. Классификация литых заготовок (литье в песчаные формы, литье в кокиль, литье под давлением)
В современном литейном производстве существует много вариантов получения литых заготовок, каждый из которых имеет свое назначение и область применения. Все способы можно разделить на две группы: - получение отливок в разовых формах, однократно заполняемых металлом (литье в сухие и сырые песчано-глинистые формы, литье в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям, литье по газофицируемым моделям, литье по растворяемым моделям и др.); - получение отливок в многократных формах, много раз заполняемых металлом, в количестве от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч отливок (литье в кокиль, под давлением, выжиманием, намораживанием, непрерывное литье, литье жидкой штамповкой и др.). Для этого используют металлические формы. Применяют также литейные формы, изготовляемые из огнеупорных материалов или металла, со сменными стержнями из песчаных смесей (облицованный кокиль, кокиль со сменным разовым стержнем, центробежное литье в футерованную изложницу или со стержневой вставкой, литье в формы из огнеупорных материалов – шамотные, керамические, асбестоцементные, графитовые). Область применения перечисленных способов определяется объемом производства, требованиями к отливкам по точности и чистоте поверхности, технологическими свойствами литейных сплавов, экономической целесообразностью использования того или иного способа. Точность литых заготовок характеризуется величиной отклонения их по форме и размерам от заданных чертежом. Чем меньше эти отклонения, тем точнее отливка. Точность зависит от способа получения отливок и имеет большое значение для их последующей механической обработки. Литье в песчаные формы очень разнообразно и применяется для изготовления отливок почти любой «конфигурации из большинства известных литейных сплавов. В настоящее время литьем в песчаные формы изготавливается около 80 % всех отливок по массе Технологический процесс производства отливок в данном способе литья разнообразен, по уровню механизации (особенно при изготовлении литейных форм и стержней), начиная от ручного труда и кончая автоматизированными формовочно-заливочными комплексами с электронной схемой управления. Основные преимущества: - главное преимущество литья в песчаные формы состоит в том, что это самый простой и дешевый способ изготовления отливок по сравнению с другими способами литья; - почти не ограничен по размерам, массе и «конфигурации изготовляемых отливок, так же «как и по применяемому сплаву для ее изготовления; - имеет наименьшую продолжительность освоения новой технологии по сравнению с другими способами, и не ограничен по серийности производства, а при индивидуальном производстве это самый экономически выгодный способ производства. Основные недостатки: - использование больших производственных площадей и энергоемкого технологического и подъемно-транспортного оборудования; - сложность, иногда невозможность изготовления мелких, тонкостенных отливок; - сложность изготовления отливок с высокими требованиями по точности (невысокая точность изготовления отливок требует назначения завышенных припусков на механическую обработку). Литьё в песчаные формы является традиционной технологией литья в формы с разрушаемыми (теряемыми) песчаными формами. Формы отливки изготавливаются из кварцевого песка, как основного материала формы, с применением связующих средств. Изготовление форм производится копированием моделей из дерева, металла или пластмассы и позволяет получать отливки сложной формы путём разъёма и разделения модели и формы. После застывания отливок песчаные формы разрушаются, а песчаные стержни, служащие для достижения недоступных и необрабатываемых полостей, вытряхиваются или вымываются. Чистый процесс литья в песчаные формы (форма и стержни изготовлены из песка) производится методом свободной заливки форм или методом литья под низким давлением. На рисунке 1 показано литьё в песчаные формы методом свободной заливки форм.
|
|
|
|
| Рис |
1. Разливочный ковш
2. Литник
3. Песчаная форма
Рисунок 1
Литье в кокиль. Литьё в кокиль это процесс формирования отливки многоразовой форме при ее заливке расплавленным сплавом под действием гравитационных сил. Стержни применяемых в кокиле, могут, изготавливается из песчаных смесей различными способами с применением различных связующих веществ. Песчаные стержни применяют преимущественно при изготовлении в кокиль стальных и чугунных отливок. Металлические стержни применяются при изготовлении в кокиль отливок из магниевых, цинковых, алюминиевых и медно-цинковых сплавов. Важным элементом кокиля является защитное покрытие его рабочей поверхности (защитные краски и облицовки). Они позволяют снизить интенсивность теплопередачи отливки форме и соответственно, термические напряжения, возникающие в кокиле. При свободном литье в кокиль заполнение формы происходит исключительно под влиянием действующей на металл силы тяжести при атмосферном давлении. Отливка производится вручную или на частично или полностью автоматизированных литейных машинах. При данном методе существует достаточно большая свобода конструирования, поскольку возможно применение песчаных стержней (рисунок 2). Таким образом, реализуемы также разрезы сзади или полости, недостижимые механообработкой. Благодаря быстрому, направленному застыванию расплава при методе свободного литья в кокиль по сравнению с литьём в песчаные формы достигается более тонкая структура, более высокая прочность, а также неограниченные возможности по работе с теплом.
|
| про |
1 Разливочный ковш 2 Литник 3. Гидроцилиндр 4. Кокиль 5. Литниковая система 6. Песчаный стержень
Рисунок 2
Литье под низким давлением. При литье под низким давлением литые формы (в основном металлические — кокиля) заполняются расплавом снизу под давлением до 100 кПа,
поднимается в кокиль и при этом давлении застывает. Давление заполнения поддерживается до тех пор, пока не произойдёт затвердевание, от самого удалённого места до среза сифонного литника (входное отверстие литейной формы). Тем самым почти идеально происходящее, направленное затвердевание и заполнение формы без турбулентности являются существенным основанием высокой ценности отливок под низким давлением. Как и при свободном литье в кокиль, и при данном методе применимы стержни из песка, дающие в достаточной степени простор для конструирования формы.
|
| Рисунок 3 |
1. Гидроцилиндр 2. Стальной кокиль 3. Сифонный литник 4. Литейная печь с расплавом 5. Подъёмный стол 6. Подъёмное приспособление
Литьё под давлением. Литье под давлением является одним из наиболее совершенных способов массового производства отливок. При этом способе достигается хорошая заполняемость литейной формы, высокая размерная и поверхностная точности отливок. При литье пол давлением применяется металлическая форма многоразового использования, которая называется пресс-формой. Эта форма заполняется, расплавом под действием внешней силы значительно превосходящей силу тяжести. Затвердевание отливки в пресс-форме происходит при избыточном давлении. Заполнение пресс-формы расплавом поддержание избыточного давления осуществляется специальным узлом прессования, который, включает в себя камеру прессования и поршень. Камера прессования соединена с полостью пресс-формы литниковым ходом (щелевым питателем. Технология литья под давлением отличается очень коротким циклом. Давление поддерживается в процессе затвердевания металла. Это позволяет получить самую точную передачу формы по сравнению с другими методами литья. Тем самым достижимы узкие поля допусков размеров, резкость контуров и качество поверхности с малыми припусками на обработку. Благодаря высокому съёму продукции с квадратного метра площади речь идёт об очень экономичном методе литья. Этот метод имеет, однако, также определённые недостатки. Так, увеличивающая прочность двойная термообработка, в общем, невозможна, поскольку заключённые в материале пузырьки воздуха или газовые поры, образующиеся из-за толчкообразного наполнения формы, при определённых условиях создадут трудности. Также следует назвать ещё имеющуюся в настоящее время ограниченную свободу конструирования, поскольку при литье под давлением не могут быть применены для литейных полостей никакие обычно применяемые песчаные стержни. Обычно применяемые песчаные стержни были бы разрушены высоким давлением литья и сделали бы отливку непригодной. Однако происходит дальнейшее развитие литейной технологии. В настоящее время разрабатываются такие песчаные стержни, которые могут выдерживать высокое давление литья в процессе литья под давлением.
|
| Рисунок 4 |
1. Разливочный ковш 2. Отверстие заполнения 3. Поршень прессования 4. Камера прессования 5. Гидроцилиндр 6. Стальная форма
6 Метод порошковой металлургии.
Порошковая металлургия – это отрасль технологии, занимающаяся изготовлением изделий из порошков металлов, их окислов и смесей металлических и диэлектрических порошков. Методы и средства технологии порошковой металлургии, или технологии металлокерамики как ее называют, отличаются высокой экономичностью при изготовлении изделий, позволяют получать материалы и детали, характеризующиеся высокой механической прочностью, жаростойкостью и особыми физико-механическими свойствами. Порошковая металлургия позволяет получать псевдосплавы из таких несплавляющихся металлов, как, например, медь-вольфрам, серебро-вольфрам, композиционные металлы на основе металлов и окислов (серебро-окись кадмия), обладающих высокой электропроводностью и стойкостью к электроэрозионному изнашиванию. Металлокерамические твердые сплавы характеризуются высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Они являются основой для изготовления режущих инструментов, применяемых для обработки материалов высокой прочности и твердости. Твердые сплавы изготовляют на основе карбидов тугоплавких металлов (WC, TiC, TaC) и связующего материала (кобальта). Порошковой металлургией изготавливают алмазно-металлические материалы, характеризуемые высокими режущими свойствами и применяемые в качестве режущих инструментов при изготовлении изделий из полупроводников и пьезоэлектрических монокристаллов. В качестве связки алмазных порошков используют металлические порошки (медные, никелевые и др.) или сплавы. Порошковую металлургию широко применяют для получения материалов и изделий с электромагнитными свойствами (ферриты, магнитодиэлектрики, постоянные магниты из высококоэрцитивных сплавов и т.д.). Изготовление изделий методами порошковой металлургии наиболее экономически эффективно при крупносерийном и массовом производстве. Автоматизация всех технологических операций позволяет не только повысить производительность процесса и снизить трудоемкость, но и обеспечить высокое качество изготовляемых изделий. При этом механические свойства (предел прочности и пластичность) изделий повышаются с уменьшением пористости. Для получения изделий с хорошими механическими свойствами используют более сложные технологические процессы, включающие двойное (тройное) прессование порошка, калибровку, горячее прессование и т.д. Основным содержанием технологии порошковой металлургии являются процессы изготовления порошков, процессы формирования изделий и процессы спекания. Способы изготовления порошков бывают двух видов: механические и физико-химические. Механические способы состоят в измельчении исходного сырья (стружки, кусочков проволоки, осадков, получаемых электролизом, и т.д.) в шаровых или вихревых мельницах. При применении механических способов не происходит изменение химического состава исходного материала. К физико-химическим способам получения порошков относятся восстановление металла из окислов, электролиз, диссоциация карбонилов и т.д. Физико-механические способы более универсальны, чем механические. Порошки из тугоплавких металлов, а также порошки сплавов и соединений на их основе могут быть получены только физико-химическими способами. После приготовления порошков их подвергают отжигу для снятия наклепа и восстановления оксидов при температуре Т = (0,5 – 0,6) Тпл (Тпл – температура плавления) в защитной или восстановительной среде. Отжигу подвергают порошки, полученные механическим измельчением, электролизом и разложением карбонилов. Для получения однородности порошков по размеру частиц их подвергают механической сепарации на вибрационных ситах. В порошки вводят технологические присадки различного назначения: пластификаторы (парафин, стеарин, олеиновую кислоту и др.), облегчающие прессование и получение изделий высокого качества; легкоплавкие присадки, ускоряющие процесс спекания. Подготовленные порошки смешивают в шаровых, барабанных и других смешивающих устройствах. Формообразование деталей из порошков производят прессованием. Применяют два вида прессования – холодное и горячее. В качестве технологического оборудования для прессования в пресс-формах применяют гидравлические прессы, развивающие усилие от 0,25 до 90 МН, механические, кривошипные, эксцентриковые и специальные пресс-автоматы. Гидростатическое прессование применяют для получения металлокерамических заготовок, к которым не предъявляются высокие требования по точности геометрических размеров. В качестве рабочей жидкости, передающей давление на эластичную форму, применяют масло, воду, глицерин и др. В последнее время для гидростатического прессования применяют методы, развивающие высокие давления в небольшой промежуток времени: прессование с помощью электрогидравлического эффекта, быстро сгорающих сжатых газовых смесей и др. При горячем прессовании формообразование совмещают с процессом спекания. Благодаря нагреву уплотнение порошковой массы протекает гораздо интенсивнее, чем при обычном холодном прессовании. Горячим прессованием получают материал, с высокой плотностью и повышенной прочностью. Этот способ применяют для получения деталей из таких плохо прессуемых и плохо спекаемых порошковых композиций, как тугоплавкие металлоподобные соединения (карбиды, бориды, силициды и т.д.). Спекание – это термическая обработка спрессованных из порошков заготовок, в результате которой происходит формирование структуры и физико-механических свойств материала. В процессе спекания происходят следующие явления: восстановление оксидов, диффузия, рекристаллизация, миграция вакансий, дислокаций и др. Характер протекания этих явлений зависит от температуры и времени спекания, среды, в которой осуществляется спекание, и других факторов. Спекание проводят в три этапа: 1) нагрев до Т = 150 - 200 оС, в результате которого удаляются пластификаторы; 2) нагрев до температуры, равной 0,5 температуры спекания (снятие упругих напряжений и активное сцепление частиц); 3) окончательный нагрев до температуры спекания, выдержка в течение 30 - 90 мин. и охлаждение. Продолжительность этапов и температуры выбирают в зависимости от состава и зернистости порошка. Спекание проводят в восстановительной атмосфере, способствующей удалению оксидов, или в вакууме. Механическая обработка металлокерамических деталей применяется в тех случаях, когда прессованием нельзя получить изделия заданных формы и размеров с высокой точностью. Наиболее распространенными видами механической обработки являются точение, сверление и шлифование. Обработку резанием (точение, сверление) выполняют режущими инструментами из твердых сплавов при больших скоростях и малых подачах. Для обработки изделий из материалов высокой твердости применяют электрофизические методы: электроискровой, ультразвуковой, электронно-лучевой. Защиту деталей от коррозии и создание декоративных покрытий осуществляют электрохимическими способами, оксидированием, фосфатированием и т.д. Преимуществами производства заготовок МПМ является возможность получения: - изделий из разнородных порошков (медь-вольфрам, железо-графит и др.); - пористых изделий (фильтроэлементов, самосмазывающихся подшипников и др.); - изделий, требующих минимального объема механической обработки резанием для получения деталей с заданной точностью и качеством поверхностного слоя. К недостаткам получения заготовок относятся: - ограниченность размеров получаемых деталей; - остаточную пористость изделий, условия работы которых связаны с воздействием динамических напряжений большой интенсивности; - высокую стоимость порошков (примерно в 3 раза дороже традиционных сталей того же химического состава). Типовыми деталями, изготовляемыми из порошковых заготовок, являются шестерни, кулачки, звездочки, шайбы, заглушки, гайки, втулки, фланцы и пр.
7. Пайка изделий из металла.
Пайкой называется процесс соединения металлов посредством введенного между ними расплавленного связующего материала - припоя. Последний заполняет зазор между соединяемыми деталями и, застывая, прочно соединяется с ними, образуя неразъемное соединение. При пайке припой нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления, но не достигающей точки плавления металла соединяемых деталей. Становясь жидким, припой смачивает поверхности и заполняет все зазоры за счет действия капиллярных сил. Происходит растворение основного материала в припое и их взаимная диффузия. Застывая, припой прочно сцепляется с паяемыми деталями. Применение пайки широко и многообразно. Ею соединяют медные трубы в теплообменниках, холодильных установках и всевозможных системах, транспортирующих жидкие и газообразные среды. Пайка является основным способом крепления твердосплавных пластин к металлорежущему инструменту. При кузовных работах с ее помощью крепят тонкостенные детали к тонкому листу. В виде лужения используют для защиты некоторых конструкций от коррозии. Широко используется пайка и в домашних условиях. Ею можно соединять между собой детали из различных металлов, уплотнять резьбовые соединения, устранять пористость поверхностей, обеспечивать плотную посадку втулки разболтавшегося подшипника. Везде, где использование сварки, болтов, заклепок или обычного клея по каким-либо причинам невозможно, затруднительно или нецелесообразно, пайка, сделанная даже своими руками, оказывается спасительным выходом из ситуации. Виды пайки. Классификация пайки носит довольно сложный характер из-за большого числа классифицируемых параметров. Согласно технологической классификации по ГОСТ 17349-79 пайка металлов подразделяется: по способу получения припоя, по характеру заполнения припоем зазора, по типу кристаллизации шва, по способу удаления оксидной пленки, по источнику нагрева, по наличию или отсутствию давления в стыке, по одновременности выполнения соединений. Одной из основных является классификация пайки по температуре плавления используемого припоя. В зависимости от этого параметра пайку подразделяют на низкотемпературную (используются припои с температурой плавления до 450°C) и высокотемпературную (температура плавления припоев выше 450°C). Низкотемпературная пайка более экономична и проста в исполнении, чем высокотемпературная. Ее преимуществом является возможность применения на миниатюрных деталях и тонких пленках. Хорошая тепло- и электропроводность припоев, простота выполнения процесса пайки, возможность соединения разнородных материалов обеспечивают низкотемпературной пайке ведущую роль при создании изделий в электронике и микроэлектронике. К преимуществам высокотемпературной пайки относится возможность изготовления соединений, выдерживающих большую нагрузку, в том числе и ударную, а также получение вакуумно-плотных и герметичных соединений, работающих в условиях высоких давлений. Основными способами нагрева при высокотемпературной пайке, в единичном и мелкосерийном производстве, является нагрев газовыми горелками, индукционными токами средней и высокой частоты. Композиционная пайка применяется при пайке изделий, имеющих некапиллярные или неравномерные зазоры. Она осуществляется с использованием композиционных припоев, состоящих из наполнителя и легкоплавкой составляющей. Наполнитель имеет температуру плавления выше температуры пайки, поэтому он не расплавляется, а лишь заполняет собой зазоры между паяемыми изделиями, служа средой распространения легкоплавкой составляющей. По характеру получения припоя различают следующие виды пайки. Пайка готовым припоем - самый распространенный вид пайки. Готовый припой расплавляется нагревом, заполняет зазор между соединяемыми деталями и удерживается в нем благодаря капиллярным силам. Последние играют очень важную роль в технологии пайки. Они заставляют расплавленный припой проникать в самые узкие щели соединения, обеспечивая его прочность. Реакционно-флюсовая пайка, характеризующаяся протеканием реакции вытеснения между основным металлом и флюсом, в результате которой образуется припой. В процессе пайки между припоем и паяемым металлом возникают межкристаллитные формы связи. При этом основным технологическим условием создания паяного соединения является обеспечение такого взаимодействия припоя с паяемым металлом, при котором атомы жидкого припоя вступают во взаимодействие с атомами паяемого металла, т. е. происходит смачивание жидким металлом твердого. Для качественной пайки необходимо, чтобы возникшие при смачивании механические связи сохранились и после полного затвердевания припоя.
8. Сварка и её виды.
Сва́рка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого. Неразъёмное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварку применяют и для неметаллов — пластмасс, керамики или их сочетания. Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде. Автоматическая сварка под флюсом. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва. Электронно-лучевая сварка. Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. данная технология является монопольной при сварке микродеталей. Плазменная сварка. источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве. Диффузионная сварка. Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др. Контактная электрическая сварка. Нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. Холодная сварка. Соединение заготовок при холодной сварке осуществляется путем пластического деформирования при комнатной и даже при отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлической связи при сближении соприкосающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатомных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые поверхности металлов. Свариваемые поверхности должны бы
|
|
|
