Оснастка, гибка, пробивка, прошивка металла при изготовлении инструмента, приспособлений и изделий

Деформация – изменение формы и размеров твердого тела под воздействием приложенных к нему нагрузок. Различают деформацию упругую (обратимую) и пластическую (необратимую)

Упругой деформацией называют такую, которая исчезает после снятия нагрузок, т.е. тело восстанавливает свою первоначальную форму. Пластическая деформация остается после снятия внешней нагрузке, (тело не восстанавливает первоначальную форму и размеры).

Пластическая деформация сопровождается смещением одной части кристалла относительно другой на расстояние, значительно превышающие расстояния между атомами в кристаллической решетке металлов и сплавов.

Величина пластической деформации не безгранична, при определенных ее значениях может начинаться разрушение металла.

В зависимости от температурно-скоростных условий деформирования различают холодную и горячую деформацию.

Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла. При холодной деформации формоизменение сопровождается изменением механических и физико-химических свойств металла. Это явление называют упрочнением (наклепом). Изменение механических свойств состоит в том, что при холодной пластической деформации по мере ее увеличения возрастают характеристики прочности, а характеристики снижаются. Металл становится более твердым, но мене пластичным. Упрочнение возникает вследствие поворота плоскостей скольжения, увеличение искажений кристаллической решетки в процессе холодного деформирования(накопление дислокаций у границы зерен).

Изменение, внесенные холодной деформацией в структуру и свойства металла не обратимы. Они могут быть устранены, например с помощью термической обработки (отжигом).

В этом случае происходит перестройка, при которой за счет дополнительной тепловой энергии, увеличивается подвижность атомов и в твердом металле без фазовых превращений из множества центров растут новый зерна заменяющие собой вытянутые “деформированные зерна”.

Явление зарождения и роста, новых равнооснах зерен взамен деформированных, вытянутых, происходящее при определенных температурах, называется рекристаллизацией. Для чистых металлов рекристаллизация начинается при абсолютной температуре, равной 0,4 абсолютной температуре плавления металла.

Горячая обработка металлов давлением производится при температурах, значительно превышающих температуру их рекристаллизации, когда скорость процесса упрочнения, вызванного деформацией. При этом микроструктура металла после обработки давлением оказывается равноосной, без следов упрочнения. Зерна в металле получаются тем мельче, чем больше степень деформации.

Перед горячей обработкой давлением металлы и стали нагревают до определенной температуры (начало горячей обработки давлением) для повышения их пластичности и уменьшения сопротивления деформации. Однако в процессе обработки температура металла понижается. Минимальная температура, при которой можно производить обработку, называется температурой окончания обработки давлением. Область температуры между началом и окончанием, в которой металл или сплав обладает наилучшей пластичностью, наименьшей склонностью к росту зерна и минимальным сопротивлением деформированию, называют температурным интервалов горячей обработки давлением.

При этом температура нагрева металла выбирается такой, чтобы не возник, пережег либо перегрев. Пережег, характеризуется окислением металла на границе зерен, в результате чего он становится хрупким и при ударе разрушается. Перегрев сопровождается резким ростом размеров зерен, вследствие чего ухудшаются механические свойства.

Каждый металл и сплав имеет свой строго определенный температурный интервал горячей обработки давлением. Например, алюминиевый сплав АК4 – 470-350С; медный сплав БрАЖМц – 900-750С; титановый сплав Вт8 -1100-900С; сталь 45 – 1200-750С.

Заготовка должна быть равномерно нагрета по всему объему до требуемой температуры. Нагрев осуществляется в различных печах и нагревательных устройствах. Выбор способа нагрева заготовок определяется технико-экономических соображениями.

Способы обработки металлов давлением

К основным способам обработки металлов давлением относятся процессы прокатки, волочения, прессования (выдавливания), свободной ковки, горячей и холодной объемной штамповки, а также листовой или холодной штамповки.

Гибка – образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы.

 

Рисунок 14. Гибка

Гибка листового металла осуществляется в результате упруго-пластической деформации. При гибке происходит растяжение наружных и сжатие внутренних слоев материала изгибаемой детали. После гибки растянутые и сжатые слои стремятся возвратиться в исходное положение под действием упругих сил. В следствие этого форма детали после гибки не будет соответствовать форме штампа на некоторый угол за счет упругости, что необходимо учитывать при изготовлении инструмента.

Подготовка кромок к сварке. Оборудование рабочего места.

 

Перед сборкой заготовок проверяют чистоту поверхности металла, который должен быть тщательно очищен от грязи, ржавчины, окалины, масел и инородных включений. Проверяют габариты заготовок, качество разделки кромок и углы их скоса, а при сварке алюминия и его сплавов — качество очистки поверхности от пленки окиси.

Разделка кромок под сварку и зазоры между свариваемыми деталями определены для ручной электродуговой сварки ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75, для автоматической и полуавтоматической сварки — ГОСТ 8713-79 и ГОСТ 11533-75, а также техническими условиями на данную свариваемую конструкцию. Как известно, от качества подготовки кромок под сварку и величины зазоров между свариваемыми деталями в значительной степени зависит качество сварного соединения и производительность сварочных работ. Например, уменьшение угла скоса кромок приводит к непровару корня шва, а увеличение его повышает количеств наплавленного металла и его усадку и соответственно увеличивав деформации.

Узлы и детали конструкций собирают под сварку в сборочных приспособлениях или на выверенных стеллажах. Основными контролируемыми размерами при сборке являются:

- для стыковых швов — зазор между кромками, притупление и угол раскрытия шва;

- для нахлесточных соединений — ширина нахлестки и зазор между листами;

- для тавровых соединений — угол и зазор между свариваемыми деталями, притупление и угол скоса кромок;

- для угловых соединений — зазор между свариваемыми деталями и угол между ними.

Рабочим местом электросварщика является закрепленный за рабочим или бригадой участок производственной площади, оснащенной в соответствии с требованиями осуществляемого технологического процесса определенным оборудованием, инструментом, приспособлениями и т.д.
При обслуживании рабочего места необходимо:

- своевременно получать сменные задания, наряды и чертежи;

- поддерживать оборудование в работоспособном состоянии;

- своевременно доставлять на рабочее место материалы, заготовки, электроды и т.п.;
- контролировать качество изготавливаемой продукции;

- поддерживать надлежащий порядок на рабочем месте.

Рабочее место электросварщика называют сварочным постом. Он может быть стационарным или передвижным.

В зависимости от выполняемой работы и габаритов свариваемых конструкций сварочный пост располагают в специальных сварочных кабинах или непосредственно на изделии.

Рабочие кабины служат для защиты сварщиков от излучения дуги в постоянных местах сварки.

При сварке небольших изделий рабочие места оборудуют сварочными кабинами размером 2000x2000 или 2000х3000 мм. Стены кабин имеют высоту 1800...2000 мм, а для лучшей вентиляции подняты над полом на 200...300 мм. В качестве материала для стен используют тонколистовую сталь или несгораемые материалы.

 

Рисунок 15. Планировка сварочной кабины

1 – источник питания дуги; 2 – заземеление; 3 – пускатель источников питания; 4 и 5 – прямой и обратный токопроводящие провода; 6 – стол; 7 – вентиляция; 8 – коврик; 9 – электроды; 10 – щиток; 11 – электродержатель; 12 – стул; 13 – ящик для отходов; 14 – дверной проём.

Стены окрашивают в светлые тона огнестойкой краской, хорошо поглощающей ультрафиолетовые лучи сварочной дуги. Дверной проем в кабине закрывают брезентовым занавесом на кольцах, пропитанным огнестойким составом. Полы в кабинах настилают из огнеупорного материала: кирпича или бетона. Кабины должны быть освещены дневным или искусственным светом, а также оснащены вентиляцией. Кроме общей вентиляции в них устанавливают местные отсосы, поглощающие вредные газы и пыль непосредственно из зоны сварки.

 

Рисунок 16. Схема отсоса газов, выделяющихся при сварке, от сварочного поста: 1 – воздухопровод; 2 – шибер; воздухоприёмник; 4 штампованная решётка; 5 – козырёк.

Для сборки и сварки деталей внутри кабины устанавливают металлический сварочный стол высотой 500...600 мм для работы сидя и около 900 мм для работы стоя площадью около 1м2. К столу приваривают стальные болты для крепления токоподводящего провода от источника сварочного тока и для провода заземления стола. Сбоку стола имеются гнезда для хранения электродов или присадочной проволоки. В выдвижном ящике стола хранят инструмент, а также технологическую документацию. Для удобства работы в кабине устанавливают металлический стул с подъемным винтовым сиденьем, изготовленным из неэлектропроводного материала (дерево, пластмасса и др.). Под ногами у сварщика должен находиться резиновый коврик.
Основной вид оборудования сварочных постов — источники питания дуги. Они могут быть одно- или многопостовыми. На рабочем месте обычно размещают однопостовые источники питания. При питании сварочных постов от многопостовых источников сварочный ток разводят по кабинам с помощью токоподводящих проводов или шин. В кабине устанавливают рубильник или магнитный пускатель для включения сварочного тока.
При механизированной сварке в кабине размещают полуавтоматы и автоматы для дуговой сварки и необходимое вспомогательное оборудование и приспособления.
Для выполнения сварочных работ сварщик должен иметь определенный набор инструментов и принадлежностей.