Технология обработки

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