Министерствообразования Российской Федерации
ТольяттинскийГосударственный Университет
Кафедра«Технология машиностроения»
Лабораторнаяработа
по дисциплине«Технология машиностроения»
Студент:Введенский Д.И.
Группа: М-402
Преподаватель:Солдатов А.А.
г. Тольятти, 2005 г.
Содержание:
Сущность пайки и её виды
Классификация фрезерных станков
Токарно-карусельные станки
Производство чугуна
Сущностьпайки и её виды
Пайка — это процессполучения неразъемного соединения металлических материалов и деталей из них расплавленнымприпоем. Припой — это металл или сплав, температура плавления которого гораздоменьше, чем у соединяемых изделий. В зависимости от температуры плавленияразличают следующие типы припоев: мягкие (легкоплавкие) — температура плавленияне более 450 °С, твердые (среднеплавкие) — 450—600 °С; высокотемпературные(высокоплавкие) — свыше 600 °С. Для домашних работ, как правило, пользуютсямягкими оловянно-свинцовыми припоями марки ПОС. Маркировка их означаетследующее: цифра в марке припоя — содержание олова в процентах; так, в припоеПОС 90 — 90% олова, в ПОС 40 — 40%, и т.д.; следующие за обозначением марки (т.е. за буквами «ПОС») буквы означают добавку элемента, формирующего специальныесвойства припоя: ПОССу4-6 — припой с добавкой сурьмы, ПОСК50 — кадмия, ПОСВ33 —висмута. Чтобы предохранить соединяемые поверхности (предварительно хорошоочищенные) от окисления, используют паяльный флюс — вещество, очищающее поверхностии припой от оксидов и загрязнений и предотвращающее образование оксидов, атакже увеличивающее растекаемость расплавленного припоя. Каждый флюс эффективентолько в определенном интервале температур, за пределами которого он сгорает.Припой выбирают в зависимости от свойств соединяемых металлов, припоя,требований прочности спаянного соединения и некоторых других условий.
/>
Рис. 1. Электропаяльник
/>
Рис. 2 Паяльные лампы:
1 — горелка; 2 — воздушный баллон; 3 — рукоятка для регулирования пламени; 4 — нагревательныйлоток; 5 — насос; 6 — ручка; 7 — бачок для горючего
Паяльный инструмент. Кнему относятся паяльник (рис. 1), паяльная лампа (рис. 2), паяльная горелка(рис. 3).
/>
Рис. 3 Паяльные горелки:
а — с подогревом открытымпламенем; б — с подогревом в закрытой камере
Паяльник применяется дляпрогревания места спайки и расплавления припоя. Рабочая часть паяльника —медный наконечник, нагреваемый от внешних источников. При пайке мелких деталей,например, деталей радиосхем, используют наконечники в форме отвертки массой0,1—0,2 кг; для пайки более габаритных изделий (скажем, листов металлическойкровли) — тяжелые наконечники в виде молотка массой 0,5—10 кг. Нагревпаяльников осуществляется разными способами — как в пламени горелки, так и спомощью электрического тока (электропаяльники). Последние (бытового назначения)выпускаются различной мощности — от 25 до 100 Вт в зависимости от целиприменения. Подогрев может происходить обычным теплом (за несколько минут) илис форсированной скоростью. В последнем случае электропаяльники называютсяпаяльными пистолетами; они употребляются для мелких паяльных работ (пайкиэлектропроводов, например). Перед началом паяния наконечник паяльника нужнозалудить, т.е. очистить с помощью напильника либо шлифовальной шкурки, нагреть,окунуть во флюс, приложить к припою и держать, пока тот не начнет плавиться.Это надо повторить несколько раз — до тех пор, пока рабочая поверхностьнаконечника не покроется ровным слоем припоя.
Паяльная лампапредставляет собой легкую переносную горелку (рис. 2) с направленным пламенем,работающую на спирте, бензине или керосине. Ее функции — нагревание наконечникапаяльника при пайке с твердым или мягким припоем, расплавление припоя, а такженагревание металлов при гибке, правке и т.д., удаление остатков старых лаков,красок, масел с деревянных оснований, металлических деталей, штукатурки.Паяльная горелка (рис. 3) тоже представляет собой легкую переносную горелку снаправленным (открытым или закрытым) пламенем. Работает она на жидком газе —пропане или бутане, который поступает из баллона или из зарядных устройств.Паяльная горелка предназначена для пайки твердым припоем (и, конечно, мягким),разогрева металлических деталей при их правке и сгибании, оплавления старойкраски. При работе с паяльной горелкой необходимо использовать огнеупорнуюподкладку — плитки из искусственного камня, шамота, кирпича и т.д.
Классификацияфрезерных станков
В станках шестой(фрезерной) группы (по классификации ЭНИМС) инструмент имеет вращательноедвижение резания, а движения подачи чаще всего получает заготовка, закрепленнаяна столе или барабане станка. Станки имеют много разновидностей: вертикальные игоризонтальные консольные, непрерывные, копировальные, бесконсольныевертикальные, широкоуниверсальные, продольные и др. Обычные фрезерные станкипредназначены для работы насадными, торцовыми, концевыми и другими фрезами приобработке плоскостей, пазов, канавок и т. п.
В основу классификациистанков фрезерной группы положены следующие признаки: положение оси шпинделя,выполняемая работа, конструктивные особенности стола, траверсы, наличиепрограммного управления и некоторые другие. Различают:
1. Вертикально-фрезерныеконсольные станки; предназначены для выполнения широкого круга фрезерных работ,выполняемых торцовыми, концевыми и другими фрезами, которые крепятся в цанговыхпатронах и на оправках, оставляющих свободными цилиндрическую и торцовую по-,верхности фрезы. Отличительной приметой этих станков является вертикальноерасположение шпинделя и наличие консоли — выступающей корпусной детали,поддерживающей стол с заготовкой и осуществляющей их подъем и спуск. Станкипозволяют использовать режущие свойства быстрорежущего и твердосплавногоинструмента. Заготовки устанавливаются на прямоугольные столы размером от 200 х800 до 630 х 1600 мм или круглый накладной стол диаметром 320 мм и более.
На ряде этих станковвозможно как встречное, так и попутное фрезерование, что обеспечиваетсяспециальным механизмом, поддерживающим постоянный натяг между винтом и гайкоймеханизма продольной подачи. Подача может выключаться от упоров и вручную. Рядстанков имеет преселективные устройства для включения новой подачи или новойчастоты вращения шпинделя, автоматизированные циклы обработки заготовок всерийном производстве, поворот шпинделя в пределах ± 45° относительно горизонтальнойоси и т. п. Станки этого вида удобны для перевода на числовое программноеуправление. Некоторые станки имеют повышенную быстроходность, что позволяетпроизводительно обрабатывать заготовки из легких сплавов.
Рассматриваемые станкиотносятся к первому типу фрезерных станков, что находит отражение в обозначениимодели: 6Н11, 6А12Р, 6С12Ц и т. д.
2. Станки непрерывногофрезерования бывают карусельно-фрезерные, у которых стол с заготовками(карусель) поворачивается относительно вертикальной оси, и барабанно-фрезерные,с горизонтальной осью поворота барабана (стола) также при круговой подаче.Станки применяют в условиях серийного и массового производства, причем частозагрузка-выгрузка заготовок на карусель или барабан осуществляется на ходу,без. их остановки. Отдельные станки имеют больше одного шпинделя. Коробкаскоростей таких станков зачастую включает сменные колеса, которые подбираютсядля обработки конкретной заготовки. Есть станки и с обычной коробкой скоростей.
Эти станки относятся ковторому типу фрезерных станков, например, модели 621М, 6М23, 6А23 и др.
3. Копировально-фрезерныестанки выполняются универсальными и специализированными, для обработкиконкретной детали (шинных пресс-форм, профиля плоских шаблонов, лонжеронов,лопаток турбин и т. п.). Универсальные копировальные станки позволяют делатьгравировку или изготовлять штампы, матрицы, пресс-формы и другие детали срельефными поверхностями и контурами. Собственно копирование осуществляется поразметке с ручным управлением, по плоскому шаблону, по объемной модели (изгипса, дерева, металла), по программе, записанной на магнитной пленке, или покопиру. Станки этого типа работают специальными или обычными стандартнымифрезами.
К четвертому типу станковотносятся модели 6Л463, 6А426, 6М42К, 6441Пр и др.
4. Продольно-фрезерныестанки, одностоечные и двухстоечные, с одним или несколькими шпинделямипозволяют фрезеровать вертикальные, горизонтальные и наклонные плоскости, пазыи т. п. на самых длинных и крупных заготовках (массой до 30 т) или группызаготовок одновременно в условиях серийного производства с применениембыстрорежущих и твердосплавных цилиндрических, торцовых, концевых, дисковых,угловых и фасонных фрез. Некоторые станки позволяют вести встречное и попутноефрезерование, а также фрезерование по полуавтоматическому циклу: подвод фрезы —фрезерование — останов — разгрузка — возврат фрезы в исходное положение —загрузка и т. д. Оптимальные режимы фрезерования устанавливаются путембесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя и величины подачи.Значительные припуски обрабатываемых заготовок приводят к образованию стружки,которая отводится вибротранспортером. Одной из главных характеристик станковэтого видаявляется площадь стола; у серийных станков она определяется габаритамиот 400 х 1250 мм (мод. 6304 одностоечная) до 2500 х 8000 мм (мод. 6625 двухстоечная).
Шестой тип станковвключает модели 6604, 6605, 6606, 6Г608 и другие двухстоечные станки(одностоечные стайки относят к третьему типу).
5. Широкоуниверсальныефрезерные станки могут работать с горизонтальным, наклонным или вертикальнымрасположением одного или двух шпинделей при обработке средних по величинедеталей различной формы цилиндрическими, дисковыми, торцовыми фрезами и наборомфрез. Эти станки оснащаются большим набором принадлежностей: угловыми и круглымистолами, тисками, делительными головками и столами, быстроходными головками ит. п… Стол станка имеет размеры от 200 х 500 мм (мод. 675) до 400 х 1600 мм (мод. 6М83Ш). Станки находят применение в условиях единичного исерийного производства.
К седьмому типу станковотносятся модели 675, 675П, 676П и др.
6.Горизонтально-фрезерные консольные станки отличаются наличием консоли игоризонтальным расположением шпинделя при обработке цилиндрическими, угловыми ифасонными фрезами плоских и фасонных поверхностей заготовок из различныхматериалов. Могут также использоваться торцовые и концевые фрезы. Универсальныестанки этого вида отличаются тем, что их стол может поворачиваться относительновертикальной оси ±45°, что позволяет вести обработку винтовых канавок нацилиндрических поверхностях с использованием делительной головки. Столы этихстанков имеют размер от 160 х 630 мм (мод. 6Н80Г) до 400 х х 1600 мм (мод. 6М83) и имеют продольные Т-образные пазы для установки различных приспособлений. Ширинаэтих пазов обычно 14—28 мм. Этот размер следует учитывать при подборе иликонструировании приспособления.
К восьмому типу относятсямодели 6Н804Г, 6Н81Г, 6М83Г и др.
7. Разные станкифрезерной группы включают металлорежущее оборудование, предназначенное дляобработки конкретных заготовок или видов поверхностей: резьбофрезерные,шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные, а также станки для обработки шлицевкорончатых гаек, канавок спиральных и центровочных сверл, канавок шпоночных идисковых фрез, плоскостей слитков и т. д.
Токарно-карусельныестанкиСпецификации 1512ПФ1 1516ПФ1 1525ПФ1 1Л532Ф3 1П540Ф1/Ф4 Наибольший диаметр устанавливаемой детали, мм 1250 1600 2500 3150 4000 Наибольшая высота устанавливаемой детали, мм 1000 1000 1600 1600 2500 Наибольшая масса устанавливаемой детали, кг - - - 50 100 Частота вращения план-шайбы, об/мин 1,25-315 1-250 0,5-120 0,4-100 0,63-63 Мощность главного привода, кВт 30/60 30/60 45/75 55/70/63 125 Система управления -/ци -/ци -/ци CNC/ци CNC/ци Занимаемая площадь, кв.м. 24,3 26,4 37,3 50 121,55
/>/>
Карусельные станкипредназначены для обработки тяжёлых заготовок большого диаметра и малой длины.На этих станках можно производить все виды токарных работ, включая обтачиваниенаружных и внутренних поверхностей, сверление, зенкерование и развёртываниеотверстий, расположенных по оси вращения детали, нарезание резьбы метчиками.Эти станки могут быть снабжены дополнительными приспособлениями дляфрезерования и шлифования.
Производствочугуна
1. Исходные материалы.
Железные руды. Главныйисходный материал для производства чугуна в доменных печах – железные руды. Кним относят горные породы, содержащие железо в таком количестве, при которомвыплавка становится экономически выгодной.
Железная руда состоит изрудного вещества и пустой породы. Рудным веществом чаще всего являются окислы,силикаты и карбонаты железа. А пустая порода обычно состоит из кварцита илипесчаника с примесью глинистых веществ и реже – из доломита или известняка.
В зависимости от рудноговещества железные руды бывают богатыми, которых используют непосредственно, ибедными, которых подвергают обогащению.
В доменном производствеприменяют разные железные руды.
Красный железняк(гематит) содержит железо в виде безводной окиси железа. Она имеет разнуюокраску( от темно-красной до темно-серой). Руда содержит много железа(45-65 %)и мало вредных примесей. Восстановим ость железа из руды хорошая.
Бурый железняк содержитжелезо в виде водных окислов. В нем содержится 25- 50% железа. Окраска меняетсяот желтой до буро-желтой. Пустая порода железняка глинистая иногдакремнисто-глиноземистая.
Магнитный железняксодержит 40-70% железа в виде закиси-окиси железа.
Руда обладает хорошовыраженными магнитными свойствами, имеет темно-серый или черный с различнымиоттенками цвет. Пустая порода руды кремнеземистая с примесями других окислов.Железо из магнитного железняка восстанавливается труднее, чем из других руд.
Шпатовый железняк(сидерит) содержит железо в виде углекислой соли. В этом железняке содержится30-37 % железа. Сидерит имеет желтовато-белый и грязно-серый цвет. Он легкоокисляется и переходит в бурый железняк. Из всех железных руд он обладаетнаиболее высокой восстановимостью.
Марганцевые руды содержат25-45% марганца в виде различных окислов марганца. Их добавляют в шихту дляповышения в чугуне количества марганца.
2. Производство чугуна вдоменной печи.
Выплавка чугунапроизводится в огромных доменных печах, выложенных из огнеупорных кирпичейдостигающих 30 м высоты при внутреннем диаметре около 12 м.
Разрез доменной печисхематически изображен на рисунке.
/>
Верхняя ее половина носитназвание шахты и заканчивается наверху отверстием – калашником, котораязакрываетсяподвижной колонкой – кколашниковым затвором. Самаяширокая часть печи называется распаром, а нижняя часть – горном. Черезспециальные отверстия в горне(фурмы) в печать вдувается горячий воздухили кислород.
Доменную печь загружаютсначала коксом, а затем послойно агломератом и коксом. Агломерат – этоопределенным образом подготовленная руда, спеченная с флюсом. Горение инеобходимая для выплавки чугуна температура поддерживаются вдуванием в горнподогретого воздуха или кислорода. Последний поступает в кольцевую трубу,расположенную вокруг нижней части печи, а из нее по изогнутым трубкам черезфурмы в горн. В горне кокс сгорает, образуя СО2, который, поднимаясь вверх ипроходя сквозь слои наколенного кокса, взаимодействует с ним и образует СО.Образовавшийся оксид углерода и восстонавливает большую часть руды, переходяснова в СО2.
Процесс восстановленияруды происходит главным образом в верхней части шахты. Его можно выразитьсуммарным уравнением:
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Пустую породу в рудеобразуют, главным образом диоксид кремния SiO2.
Это – тугоплавкоевещество. Для превращения тугоплавких примесей в более легкоплавкие соединенияк руде добавляются флюс. Обычно в качестве флюса используют CaCo3. При взаимодействии его с SiO2 образуется CaSiO2, легко отделяющийся в виде шлака.
При восстановлении рудыжелезо получается в твердом состоянии. Постепенно оно опускается в болеегорячую часть печи – распар — и растворяет в себе углерод; образуется чугун.Последний плавится и стекает в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются наповерхности чугуна, предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки выпускают помере накопления через особые отверстия, забитые в остальное время глиной.
Выходящие из отверстияпечи газы содержат до 25% СО. Их сжигают в особых аппаратах-кауперах, предназначенныхдля предварительного нагревания вдуваемого в печь воздуха. Доменная печьработает непрерывно. По мере того как верхние слои руды и кокса опускаются, впечь добавляют новые их порции. Смесь руды и кокса доставляется подъемниками наверхнюю площадку печи и загружается в чугунную воронку, закрытую снизу колошниковымзатвором. При опускании затвора смесь попадает в печь. Работа печи продолжаетсяв течение нескольких лет, пока печь не потребует капитального ремонта.
Процесс выплавки можетбыть ускорен путем применения в доменных печах кислорода. При вдувании вдоменную печь обогащенного кислородом воздуха предварительный подогрев егостановится излишним, а значит, отпадает необходимость в громоздких и сложныхкауперах и весь процесс упрощается. Вместе с тем производительность печиповышается и уменьшается расход топлива. Такая доменная печь дает в 1,5 разабольше железа и требует кокса на ¼ меньше чем обычная.