МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИТКИ
Кафедра материаловедения
КОМПЛЕКСНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА:
«Разработка технологии изготовления детали по заданному чертежу».
Выполнил:
Ст-т гр. МТМ - Б14 Жмурин А. И.
Проверил:
Малынкин В.Г.
Для получения заготовки используем латунь ЛЦ30А3, так как она обладает хорошими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, малой усадкой, не склонна к образованию газовых пор – поэтому отливки выходят плотными и герметичными.
Основу материала данной детали составляет медь (содержание в сплаве – 67%, цинка – 30%, и 3% алюминия), ее получают пирометаллургическим способом из сульфидных руд. Поскольку медные руды содержат только 1 – 2% меди, их подвергают обогащению. В основном, обогащение проводят методом флотации, основанном на различном смачивании водой металлосодержащих частиц и частиц пустой породы. В ванну флотационной машины подают пульпу – взвесь тонкоизмельченной руды в воде, смешанную со специальными реагентами, создающими на поверхности металлосодержащих частиц гидрофобную пленку. После быстрого перемешивания и аэрации вокруг них возникают пузырьки воздуха. Они всплывают, увлекая за собой металлосодержащие частицы, и образуют на поверхности ванны слой пены, которую потом снимают и фильтруют, получая концентрат, содержащий10 – 35% меди.
|
|
Дальше медные концентраты обжигают с целью удаления серы. Она выходит в виде SO2. Наиболее прогрессивным является обжиг в кипящем слое, сущность которого состоит в окислении частиц сульфида при температуре 600⁰С кислородом воздуха, поступающим через отверстия в поде печи. Обожженный материал переливается через порог печи.
Плавка концентрата на штейн проводится в пламенных печах, работающих на газообразном топливе. Температура рабочего пространства 1500 - 1600⁰С. При этом на поде печи скапливается расплавленный штейн – сплав сульфидов меди Cu2S и железа FeS, содержащий 20 – 60% Cu, 10 – 60% Fe и 20 – 25% S. В расплавленном состоянии (температура порядка 1000⁰С) штейн поступает на переработку на черновую медь.
Черновую медь получают продувкой штейна воздухом в цилиндрическом конвертере с основной футеровкой. Воздушное дутье подается через 40 – 50 фурм. Процесс выплавки делится на два периода:
1) Окисление FeS кислородом воздушного дутья по реакции:
2FeS+3O2→2FeO+2SO2.
Образующийся оксид железа отшлаковывается кремнеземом флюса. К концу первого периода железо удаляется почти полностью. Штейн состоит из Cu2S и содержит до 80% меди.
|
|
2) Создаются условия для протекания реакций:
2CuS+3O2→2CuO+2SO2;
Cu2S +2Cu2O →6Cu+SO2.
На выходе получается черновая медь, содержащая 1 – 2% примесей.
Плавку разливают в слитки и направляют на рафинирование (очистку от примесей), которое осуществляется огневым и/или электролитическим способом.
Огневое рафинирование, сущность которого состоит в том, что такие примеси как цинк или олово, окисляющиеся легче самой меди, могут быть удалены в виде оксидов, проводят в пламенных печах. Этот процесс состоит из двух этапов: окислительного и восстановительного.
В окислительном периоде расплавленный металл продувается воздухом, подаваемым через трубы, погруженные в ванну для рафинирования. Легко возгоняемые оксиды удаляются с печными газами, другая часть примесей переходит в шлак. В этот же период окисляется и медь: 4Cu+O2→2Cu2O.
Задача восстановительного периода – раскисление меди, т.е. восстановление Cu2O и дегазация металла. Окислительный шлак полностью удаляют, а на поверхность засыпают слой древесного угля, что предохраняет металл от окисления. Затем проводят «дразнение» меди: в расплавленный металл погружают сначала сырье, а затем сухие жерди (шесты), и в результате сухой перегонки древесины выделяются пары воды и газообразные углеводороды, которые перемешивают металл и способствуют удалению растворенных в нем газов. Они же раскисляют медь по реакции: 4Cu2O+CH2→8Cu+CO2+2H2O. После такого рафинирования медь содержит 0,3 – 0,6% сурьмы и других вредных примесей. Для достижения большей чистоты медь направляют на электролитическое рафинирование.
Оно обеспечивает получение наиболее чистой, высококачественной меди. Электролиз проводят в ваннах из железобетона и дерева, внутри футерованных свинцом или винилпластом. Электролитом служит раствор сернокислой меди и серной кислоты. Катоды представляют собой тонкие листы, изготовленные из электролитической меди. В качестве анодов выступают пластины рафинируемой меди. При протекании постоянного тока аноды растворяются, медь переходит в раствор в виде катионов Cu2+. На катоде происходит разрядка анионов и выделяется металлическая медь: Cu2++2e→Cu.
При электролизе на катоде выделяется и растворяется в меди водород, вызывающий охрупчивание металла. Поэтому катодную медь перед дальнейшим использованием переплавляют в плавильных печах. При этом удаляется водород.
Для получения латуни ЛЦ30А3 медь сплавляют с цинком и алюминием в соотношении 67% меди, 30% цинка и 3% алюминия.
Получение заготовки.
Заготовку для детали получим литьем в металлические формы. Несмотря на их газонепроницаемость, вероятность образования газовых пор мала, так как при использовании латуни в качестве материала отливки заготовка будет дегазироваться образованием паров цинка.
Поскольку кокили имеют большую теплопроводность, то при таком способе литья обеспечивается быстрое затвердевание отливки, а значит, деталь будет иметь мелкозернистую структуру и, следовательно, лучшие прочностные характеристики.
Литье в кокиль дает лучшее качество поверхности отливки, что сильно снижает затраты на последующую механическую обработку Для повышения стойкости кокиля на его внутреннюю поверхность наносят огнеупорные покрытия и краски, которые также регулируют скорость охлаждения и оказывают влияние на свойства металла и качество поверхности. Точность отливок достигает 12 – 15 квалитетов, шероховатость 25 – 2,5мкм. Коэффициент годных отливок при литье в кокиль достигает 75 – 90%.
Сущность метода состоит в получении отливок путем свободной заливки расплава в кокиль. Конструкции кокилей бывают разъемными и неразъемными. Для получения данной отливки выберем разъемный кокиль.
|
|
Технология литья в металлические формы включает в себя:
- подготовку кокиля к работе;
- сборку кокиля;
- заливку кокиля расплавом;
- извлечение готовой отливки;
- извлечение из отливки песчаного стержня, обрезка литников, прибылей и выпаров;
- термообработка (при необходимости).
Технология обработки.
№ | Последовательность обработки | Эскиз заготовки | Технологическая оснастка | Норма времени | Профессия | Инструментальные указания | |||
Инструмент | Приспособления | ||||||||
Режущий | Вспомогательный | Измерительный | |||||||
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X |
Закрепляем заготовку в трехкулачко-вом патроне на токарном станке и обрабатываем поверхности А и Б | резец упорный | трехкулачковый патрон | |||||||
Снимаем часть внешней стенки, делаем сопряжения | резец прорезной | штангенциркуль | трехкулачковый патрон | ||||||
Снимаем участок внутренней стенки, делаем галтельные переходы | резец прорезной отогнутый | штангенциркуль | трехкулачковый патрон | ||||||
Растачиваем дно заготовки | резец расточной упорный | штангенциркуль | трехкулачковый патрон | ||||||
протачиваем канавку у дна заготовки | резец прорезной отогнутый | штангенциркуль | трехкулачковый патрон | ||||||
Закрепляем деталь в тисках на сверлильном станке, протачиваем крепежные отверстия | сверло диаметром 6 мм. | штангенциркуль | тиски | ||||||
Закрепляем деталь в тисках на фрезеровоч-ном станке растачиваем крепежные отверстия | концевая фреза | штангенциркуль | тиски | ||||||
Закрепляем деталь в тисках на сверлильном станке, растачиваем отверстия под резьбу | сверло диаметром 5 мм. | штангенциркуль | тиски | ||||||
Снимаем фаски у отверстий под резьбу | сверло диаметром 6 мм с централь-ным углом 90⁰ | штангенциркуль | тиски | ||||||
Закрепляем деталь в ручных тисках и на глубину 10 мм нарезаем резьбу М5 в отвертиях, просверлен-ных на этапе 8 | метчик М5 | штангенциркуль | тиски | ||||||
Закрепляем заготовку в трехкулачко-вом патроне на токарном станке и снимаем фаски 1 и 2 | резец проходной | штангенциркуль | трехкулачковый патрон | ||||||
Перез-акрепляем заготовку в трехкулачко-вом патроне на токарном станке и обрабатываем поверхности I и II | резец упорный | трехкулачковый патрон |
|
|