Способы получения заготовок

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК

Заготовка может быть штучной (мерной) или непрерывной, например, пруток горячекатаного проката, из которого путем его разрезки в процессе изготовления могут быть получены отдельные штучные заготовки.

Заготовка каждого вида может быть получена одним или несколькими способами, родственными базовому. Так, например, отливка может быть получена литьем в песчаные, оболочковые формы, в кокиль и т. д.

Литьем получают заготовки практически любых размеров как простой, так и очень сложной конфигурации практически из всех металлов и сплавов. Годовой объем выпуска отливок в Российской Федерации составляет более 5000 тыс. тонн, из них на долю чугунных отливок приходится около 75 %, стальных - 18 %, отливок из цветных сплавов - до 7 %, однако доля последних постоянно возрастает [15], что, в принципе, соответствует мировым тенденциям развития литейного производства.

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки, а также машиностроительные профили. Ковка применяется в единичном, мелкосерийном производстве, а так­же при изготовлении очень крупных, уникальных заготовок и за­готовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки, близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых.

Максимальный объем выпуска поковок в Российской Федерации составлял около 8 млн. тонн. В объеме выпуска поковок на долю кованых приходится около 33 %, штампованных - около 67 %. В 1998 году выпуск штамповок в России составил 16 % их мирового производства.

Заготовки, получаемые путем разрезки проката, применяют в единичном - серийном производствах. Прокат выбранного профиля пре­вращают в штучные (мерные) заготовки, из которых последующей механической обработкой изготовляют детали. Совершенство за­готовки определяется близостью выбранного профиля проката поперечному сечению детали (с учетом припусков на обработку).

Сварные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых между собой с помощью различных способов сварки. В комбинированной заготовке, кроме того, каждый составной элемент представляет собой самостоятельную заготовку соответствующего вида (отливка, штам­повка и т. д.), изготовленную выбранным способом по самостоя­тельному технологическому процессу. Сварные и комбинирован­ные заготовки значительно упрощают создание конструкций сложной конфигурации. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробле­ние, пористость, внутренние напряжения), которые трудно испра­вить механической обработкой.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам очень точно соответствовать готовым деталям и требуют лишь незначительной, отделочной обработки.

Развитие машиностроения приводит к появлению новых ви­дов заготовок, в частности, заготовок из конструкционной керами­ки, применяемых при изготовлении теплонапряженных и (или) работающих в агрессивных средах деталей.

Заготовку перед первой технологической операцией процесса изготовления детали называют исходной заготовкой.

Как продукт заготовительного производства заготовку, в принципе, можно характеризовать теми же показателями качества, что и готовую деталь. Вместе с тем, заготовка не является ко­нечным продуктом машиностроительного производства в целом. Поэтому ее качество принято характеризовать лишь некоторыми из показателей качества, важнейшими из которых являются:

1) точность размеров основных (заданных) поверхностей;

2) отклонения пространственного расположения основных (заданных) поверхностей;

3) шероховатость основных (заданных) поверхностей;

4) глубина дефектного слоя основных (заданных) поверхностей;

5) твердость основного материала.

Качество заготовок деталей высокой ответственности допол­нительно могут характеризовать значения показателей физико-механических свойств, определяемых экспериментально в резуль­тате исследования образцов, вырезанных из заготовок, например, дисков турбин газо-турбинных двигателей (ГТД), а также сведения об ориентированности структуры материала заготовок рабочих лопаток турбин ГТД.

Качество заготовки зависит от технологических свойств ее: материала, ее вида и способа изготовления. Так, например, качест­во отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри сте­нок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаружива­ются только после черновой механической обработки.

Важнейшими показателями технологичности заготовки явля­ются: коэффициент использования материала, трудоемкость изго­товления, технологическая себестоимость.

Коэффициент использования материала (КИМ) определяют из выражения:

где m _Д - масса готовой детали; m _Р - масса всего израсходованного для ее изготовления материала, включая массу литников, облоя, окалины, брака и т. п. Различают также коэффициент выхода год­ного материала (металла) в заготовительном производстве (K_В.Г.) и коэффициент массовой точности (К_М.Т.):

где m _З - масса заготовки.

КИМ = K_В.Г. К_М.Т..

Коэффициент использования материала характеризует общий расход материала на изготовление данной детали. Большее значе­ние КИМ соответствует более совершенной (менее материалоемкой) заготовке. Коэффициент выхода годного материала характеризует рас­ход материала в заготовительном производстве, уровень брака, объемы технологических отходов и т.п.

Средние по машиностроению значения рассматриваемых ко­эффициентов для основных видов заготовок из черных металлов и сплавов представлены в табл. 3.1.

Стремление к максимальному ресурсосбережению, созданию безотходного производства делает насущной необходимостью по­вышение КИМ до уровня современных требований: при КИМ ≥ 0,98 производство (технологию) считают безотходными; при 0,9 ≤ КИМ < 0,98 производство считают малоотходным; современ­ному среднему уровню требований ресурсосбережения отвечает 0,78 ≤ КИМ < 0,9.