CC BY
18ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Этс. во-первых: сдерживает производительность труда, посколэку рабочий вынужден тратить много времени на очистку зоны обработки и, как следствие - невозможность многостаночного обслуживания. Во-вторых, если при чистовой обработке стружка сходит в сторону обработанной поверхности, то ухудшается качество обработки. В-третьих, усложняется дальнейшая транспортировка такой стружки, так как она занимает большой объем. В результате использование различного рода транспортирующих средств затруднено, что приводит к необходимости исгользования труда вспомога-тельньх рабочих, а это в свою очередь увеличивает себестоимость обработки. В-четвертых, дальнейшая переработка стружк/1 потребует использования различного рода прессов, дробилок и тому подобных устройств, потому что, при переплавке такой несбрикетированной стружки до 50% от ее массы просто сгорает.
Но с другой стороны, современное развитие способов дробления стружки позволяет добиться устойчивого стружкодробления. Но опять же, если стружка сильно мелкодробленая, то уменьшается время стойкости инструмента, что опять снижает производительность обработки, увеличивает себестоимость. Мелкие частицы такой стружки попадают на базовые поверхности приспособлений, и снижает точность обработки, и как следствие, необходимо затратить временные и материальных ресурсы на очистку базовых поверхностей, что приводит к снижению производительности и увели-
Условия образования бвйнитной структуры зернистой морфологии при сварке с программируемым тепловложением
Е. А. ИВАНАЙСКИЙ, доцент, канд. техн. наук, А. А. ИВАНАЙСКИЙ, аспирант, АлтГТУ им. И. И. Ползунова, г. Барнаул
Считается, что в качестве надежного конструктивного материала могут быть использованы стали с содержанием углерода 0,20 - 0,40 % и легирующих элементов 3-5%, обладающие после низкого отпуска пределом прочности около 2000 Н/мм2. Попытки применения сталей с большой прочностью в сложнонагруженных условиях работы изделий пока не привели к успеху из-за возрастающей чувствительности к хрупкому разрушению сварного соединения.
Однако, несмотря на высокую экономическую эффективность использования данных сталей, снижение металлоемкости и повышение надежности конструкций, в настоящее время наблюдается тенденция замены высокопрочных сталей углеродистыми сталями обыкновенного качества.
Современные технологии сварки сталей бейнитного класса предусматривают предварительный подогрев при сварке и последующую термообработку изделия, что значительно увеличивает трудоемкость и себестоимость конструкции.
В этих условиях важнейшей задачей является регулирование и управление структурообразованием в шве и около-шовнсй зоне при воздействии на металл термических циклов сварки.
Усыновлено, что структура бейнита зернистой морфологии и продуктов его распада при отпуске является наиболее предпочтительной, с точки зрении комплекса механических свойств, в сравнении с другими закалочными структурами -мартенситом, верхним и нижним бейнитом.
Исследования условий формирования бейнитной структуры зернистой морфологии при непрерывном охлаждении показали, что интервал распада переохлажденного аустени-та, в котором образуется зернистый бейнит от 0,73 до 4,9 ОС/с. В зависимости от конкретной скорости охлаждения в структуре стали наряду с зернистым бейнитом могут присут-
чению себестоимости обработки.
То есть, стружка должна быть не прэсто дробленой, а иметь определенные размеры и форму, которые будут являться благоприятными с точки зрения протекания процесса токарной обработки, а также удобными для ее дальнейшей транспортировки, переработки.
Таким образом, обеспечение стабильного, благоприятного стружкодробления есть один из способов повышения производительности и снижения себестоимости обработки.
Устранению данной проблемной ситуации мешает разрозненность, а иногда и противоречивость методик по определению режимов, параметров, при которых обеспечивается стружкодробление. Это создает определенные, как материальные, так и временные трудозатраты при технологической подготовке производства.
Но решение такой задачи, путем создания обобщенной методики технологического обеспечения стружкодробления, дающей оптимальное соотношение производительности труда, качества'обработки и себестоимости, позволит повысить производительность труда, экономить на транспортировке и переработке стружки, обеспечить сбережение человеческих и материальных ресурсов.
В настоящее время на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» БТИ АлтГТУ проводятся работы, связанные с созданием обобщенной методики технологического обеспечения стружкодробления.
ствовать структурно свободный феррит, перлит, верхний, нижний бейнит и мартенсит. Это затрудняет получение сварного соединения с заданными механисескими свойствами.
Своеобразная структура зернистой морфологии образуется при изотермическом распаде аустенита диапазоне температур 550 - 450°С промежуточной области низкоуглеродистых низколегированных сталей. Наиболее вероятной представляется следующая схема формирования данной структуры: как только зародыш достигает критического размера, он начинает быстро расти, причем скорость образования новой фазы повышается с понижением температуры. Растущий феррит постепенно окружает обогащенные углеродом аусте-нитные области, которые при последующем охлаждение распадаются на бей-нитную альфа фазу и карбиды. По окончании процесса охлаждения может сохраниться небольшое количество не превращенных аустенитных участков, обогащенных углеродом.
Для правильной оценки процесса сварки низколе- Рис. 1. Микроструктура стали 24Х2НАч при гированных низко- изотермической выдержке 550°С в течении углеродистых ста- 60 секунд с последующей закалкой лей его следует
рассматривать с точки зрения термодеформационных циклов, происходящих при сварке и существенно влияющих на
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
качество соединения. Термические циклы определяют условия одновременного и последовательного появления дополнительных деформаций, движения дислокации, а также напряжений и деформаций в различных температурных областях ЗТВ. В настоящее время находит применение шагодуго-вая сварка низколегированных сталей, при которой дуга осуществляет возвратно-псступательные движения вдоль оси шва.
Анализ микроструктуры сварного соединения показал, что при данном способе сварки наблюдается особый характер кристаллизации металла шва. Несмотря на то, что шов по всей длине выполняется за один проход, можно выделить несколько последовательных слоев кристаллизации. Слоистость кристаллизации объясняется цикличностью ввода теп-поты и характером перемещения дуги вдоль кромок. Толщина кристаллитов приблизительно такая же, как и при многопроходной сварке. Встреча их в центре происходит под углом, близким к нулю. т.е. в центре шва кристаллизация идет снизу вверх, что и способствует получению бездефектного шва по его оси. Слоистая кристаллизация при шагодуговой сварке происходит в условиях, когда очередной слой жидкого металла, накапливается на предыдущем, еще полностью не закристаллизовавшемся, то есть на жидкой прослойке. Это обеспечивает всплытие цлака на поверхность шва.
Термический цикл сварки обеспечивает проведение многократной термообработки шва и околошовной зоны. Проведенные предварительные расчеты термического цикла сварки показали, что возмохен выбор режимов при котором в
^ Насче! термммскси о цикла а»ог о* угонов свлрки
ШЯШ
ЕЩ
;о.гоаш4?7г о я* $«,го7&;. ожагоо.тбэ ;
0,»0(514.5€2 021Й 1061.45:.]
о.эоои$г1.34л]
:0ЖИ17ЭТ77 0.5 154109-. ! ояа 1212,41,. 05 'ШЗДЭП. 0.40« 905,161 I 0.Е 329.433 - I 0,6001951,96* \ 8 г0.89Х>86,В12;; I 0 ЗОМ 732232 I
10 Хй« 821 074
11 0Да91гЭС8>'
12 06Э5Й 846.010^-п
13 ^0600(790.261:.
14 0 ЖИ 743,450,
15
16 0.3X1761,5» |
■та 4 > (4 13.1 ПЛ »5 »2 93 41« Ш ».«
Рис. 2. Термический цикл шагодуговой сварки.
сварном соединение образуется бейнитная структура зернистой морфологии.
Применение данного способа сварки позволит выполнять сварные соединения низколегированных высокопрочных сталей без предварительного подогрева, что позволилит значительно сократить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия.
Ресурсосберегающие электрошлаковые технологии в производстве заготовок втулок
К. М. ТРАШКОВ, инженер, М. А. ФЕДУСИК, инженер, Н. В. ШАБАПИН, студент, АлтГТУ им. И. И. Ползунова, г Барнаул
В машиностроении широкое применение имеют детали типа втулок, изготовляемые из черных и цветных металлов.
По действующей в промышленности технологии стальные заготовки таких деталей получают в основном ковкой, штмпов-кой, прошивкой и т.д.
При этом большое число промежуточных операций, сопровождающихся нагревом металла до высоких температур, приводит к заметным его потерям и обуславливает высокую трудоемкость получения заготовок, а коэффициент использования металла не превышает 0,1...0,3.
Перспективным направлением решения проблемы экономии как черного, так и цветного мшалла является замена кованых заготовок отливками, имеющими минимальные припуски на механическую обработку.
Однако в последнее время в связи со значительно возражающими требованиями к качеству литых деталей по структуре металла, наличию и величине дефектов, к обеспечению гарантированной надежности работы литых деталей в условиях их длительного использования, актуальным является вопрос совершенствования традиционных литейных процессов и повышения качества литых заготовок. Качество литых деталей определяется осиэвными технологическими процессами, главными из которых являются плавка, заливка и кристаллизация жидкого металла. Поэтому с целью улучшения качества литья увеличивается применение нетрадиционных и специальных способов литья таких, как направленная кристаллизация, бестигельная плавка, электрошлакоЕое литье и его разновидности, новые электрошлаковые технологии с разделением плавления и затвердевания металла [1].
Электрошлаковое литье - метод получения отливок фа-
сонных изделий в водоохлаждаемой металлической литейной форме (кристаллизаторе) на основе применения электрошлакового процесса плавления расходуемого электрода. Электрошлаковое литье (ЭШЛ) совмещает в себе все достоинства электрошлакового переплава - получение металла самого высокого качества и отливки изделий разнообразной формы. ЭШЛ в отличие от приемов обычного литья предусматривает одновременное непрерывное приготовление и расходование жидкого металла в едином для литейной формы агрегате.
При ЭШЛ жидкий металл защищен шлаковой ванной, и шлаковая ванна служит надежной защитой металла от окисления во время заливки металла в форму. Методом ЭШЛ сегодня успешно отливают многие детали и заготовки для различных отраслей промышленности.
Электрошлаковое литье постоянно развивается. Возникли новые направления электрошлакового литья - фасонное, кокильное V центробежное электрошлаковое литье [2]. Своим высоким качеством литой электроилаковый металл, прежде всего, обязан рафинирующему действию ЭШП. Литой металл ЭШП содержит в 2-3 раза меньше неметаллических включений, в 3-4 раза меньше вредных примесей, в 1,5 раза меньше газов (Ог, Нг, N2), что сущестзенно улучшает его пластические свойства, микроструктуру, плотность металла, уменьшает склонность сталей к трещинообразованию [3].
В тяжелом машиностроении, энеэгомашиностроении все шире применяется технология электрошлакового приплавле-ния, когда к заранее приготовленной детали или заготовке приплавляют выступающие части (штуцера, втулки, бобышки и т.п.) или соединяют в одно целое две или более заготов-
