Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Технологическая система производства черных металлов.Стр 1 из 8Следующая ⇒
Темы 1-4. Общие понятия в курсе СТОП. Технологическая система производства черных металлов. Обработка металлов давлением. Технология литейного производства. Нефть и нефтепереработка (Сост.: В.О. Омаров – Одесса, ОГЭУ, 2007 г. с. 37)
СОСТАВИЛИ: В.О. Омаров, канд. техн. наук, ст. преп.
ВВЕДЕНИЕ Данные методические указания предназначены для облегчения и упрощения работы студентов на лекциях и семинарах. Указания выполнены в форме конспекта лекционного курса и позволяют студентам сосредоточить внимание в ходе лекций не на механическую запись излагаемого материала, а на анализ его сути. Основное внимание в тексте уделяется зависимости технико-экономических показателей рассматриваемого технологического процесса от применения конкретных технологических мероприятий. Причем акцент делается на вскрытие системной зависимости рентабельности производства, как от правильности выбора технологического принципа, так и от применения технологических мероприятий. Кроме того, показывается органическая связь между различными производствами, которые образуют единый производственный комплекс. Использование данных методических указаний удобно при подготовке к семинарским занятиям, так как в них уже содержатся ответы на возможные контрольные вопросы. При подготовке к семинарским занятиям следует уделять внимание тексту, выделенному жирным шрифтом или курсивом, смысл которого может составлять суть вопроса на семинарском занятии.
Тема 1. Общие понятия в курсе “СТОП” Технология – алгоритм действий рабочей силы заданной квалификации с помощью определенных орудий труда по отношению к определенным предметам труда, в результате выполнения которого с заданной производительностью получается изделие с конкретными свойствами (параметрами). /Следует не путать понятия технология и техническое обеспечение (техника)./ Виды производственных процессов. Различают три вида производств - единичное, серийное и массовое производства. Единичное производство отличается тем, что при переходе с одного вида продукции на другой не требуется высоких затрат, связанных с закупкой дополнительного оборудования, а переналадка существующего осуществляется за счет внутренних резервов. Характерными чертами является: низкая загруженность оборудования, высокая квалификация рабочей силы, высокие затраты на единицу продукции. Примеры - производство космических кораблей, предметы кустарного промысла, автомобилей “Ролс-Ройс”.
Серийное производство отличается тем, что при переходе с одного вида продукции на другой требуются затраты (до ~ 15-25% стоимости производства) на закупку дополнительного оборудования и переналадку существующих производственных линий. Характерные черты - высокая загруженность оборудования, низкая квалификация рабочей силы, сравнительно низкие затраты на единицу продукции. Примеры - производство автомобилей, бытовой техники.
Массовое производство отличается тем, что при переходе с одного вида продукции на другой требуются затраты, сопоставимые со стоимостью всего производства, на закупку нового оборудования и новых технологических линий. Характерные черты - полная загруженность оборудования. Низкая квалификация рабочей силы, низкие затраты на единицу продукции. Примеры - производство спичек, серной кислоты, чугуна. Следует отметить, что данные определения носят скорее качественный характер и в некоторой степени условны. Доменный процесс. Суть доменного процесса заключается в ступенчатом восстановлении железа из его оксидов (основа железной руды), удалении вредных примесей с помощью флюсов и насыщении железа углеродом. Доменный процесс проводят в доменной печи относящейся к печам шахтного типа высотой ~ 30 м и диаметром ~12–15м. Печь состоит из 5-ти частей, изготовлена из листовой стали и выложена изнутри огнеупорным кирпичом и имеет систему водяного охлаждения. Каждая из частей печи, имеет свое специальное назначение и связана с друг с другом. Примерное соотношение размеров частей и их технологическое назначение рассматривается на нижерасположенной схеме. В доменной печи непрерывно движутся навстречу друг другу два потока: - вниз, под действием собственного веса, опускается шихта;
- вверх поднимается раскаленный газовый поток, в состав которого входит окись углерода СО, восстанавливающая железо из его оксидов, входящих в состав руды.
1- колошник – служит для порционной загрузки шихты и очистки от пыли доменных газов. 400 оС Шихта загружается слоями.
2- шахта - в ней происходят основные процессы косвенного восстановления железа из его оксидов с помощью СО.
700 оС
900 оС
3- распар – самая широкая часть печи, в которой самая высокая температура и происхо- дят процессы окончательного восстановления железа и насыщения его углеродом
4 -заплечики – в них находятся расположенные по окружности фурмы, через которые вдуваются раскаленные воздух, природный газ и водяные пары. 5- горн - в нем скапливаются расплавленные чугун (внизу) и шлак (вверху), которые периодически выпускаются через летки (нижнюю и верхнюю).
Кокс в кислороде воздуха сгорает с выделением большого количества тепла; образующийся углекислый газ (СО2) реагирует при высоких температурах с коксом (С), давая угарный газ (СО). Последний является хорошим восстановителем и ступенчато превращает оксид железа (руду) в губчатое железо, которое, насыщаясь углеродом, плавится и стекает в горн в виде чугуна. В нижней части шахты и распаре температура настолько высокая, что происходит и прямое восстановление железа углеродом кокса.
С + О2 СО2 + Q СО2 + С СО
+CO +CO +CO Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe -CO2 -CO2 -CO2
+С, температура -СО Кокс является источником тепла, опосредованным восстановителем, непосредственным восстановителем и науглераживающим компонентом. Так - как кокс является самой дорогой частью шихты и затраты на него составляют ~ 50% затрат по сырью, то экономия его - основная часть технологических мероприятий, связанных с подготовкой шихты и проведением доменного процесса. Недостатки прокатки. 1.Высокая капиталоемкость и материалоемкость. 2.Энергоемкость. 3.Поверхность изделия требует механической обработки (недостаточно точная и чистая). 4.Требуется термическая обработка изделий. Вывод: метод выгоден для крупносерийного производства заготовок, само производство обладает высокой конкурентоспособностью. Следовательно, организация прокатного производства, ввиду высокой капиталоемкости и низкой, но в то же время гарантированной прибыли, рентабельно при отсутствии конкурентов. Волочение. Суть метода заключается в протягивании заготовки (1) через отверстие инструмента под названием волока (2), диаметр которого меньше диаметра исходной заготовки (2); при этом диаметр изделия (3) уменьшается, а длина увеличивается. Волочение проводят в холодном состоянии, через несколько последовательно расположенных волок. Данным методом получают проволоку, калиброванные (с точным диаметром) прутки и тонкостенные трубы диаметром 0,002 - 5 мм. Исходным сырьем служит катанная (полученная прокаткой) проволока, прутья (арматура) и тонкостенные трубы.
1 2 3
К волоке, как инструменту, предъявляются следующие требования: -теплопроводность, -твердость, -сопротивление изгибу и удару. В соответствии с требованиями, материал для изготовления волок - специальная инструментальная сталь, металлокерамика, технические алмазы. Следовательно, стоимость волоки весьма значительна. Схема непрерывного волочения (схема 1.) 1 2 3
4 5
1 – подающий барабан, 2 – волоки, 3 – тянущий барабан, 4- редуктор, 5 – электродвигатель.
Общий алгоритм волочения. Исходное сырье очищают от окалины и ржавчины химическим способом - травят в фосфорной или соляной кислоте, удаляют технологически бракованные участки (участки с раковинами, слишком тонкие и т.п. вырезают, а годные - сваривают). Затем заделывают концы для того, чтобы их возможно было продеть через волоки и закрепить на барабан. Протягивают сырье - волочат - со скоростью, максимально возможной технологически. Волочение осуществляют на специальных волочильных станах (схемы 1,2). В ходе волочения волоки постоянно смазываются. По окончанию процесса - термическая обработка (при необходимости), контроль, разрезание на мерные части, консервационная смазка, маркировка. Достоинства волочения: 1.Высокая производительность. 2.Точная и чистая поверхность (не нуждается в механической обработке). 3.Не требуется нагрев. 4.Метод подвергается автоматизации. 5.Сравнительно низкие затраты на оборудование. 6.Меняя волоку, легко перейти на другой диаметр изделия. Недостатки волочения: 1.Высокая стоимость волоки. 2.Необходимость термообработки. 3.Низкая номенклатура изделий (получается только проволока, прутки и тонкостенные трубы). Вывод: производство обладает высокой прибыльностью при низкой конкурентоспособности. Прессование. Прессование - метод обработки металлов давлением, при котором изделию придается нужные форма и размеры при выдавливании нагретого до состояния высокой пластичности металла из полости контейнера через отверстие матрицы, форма и размеры которого соответствуют форме и размерам сечения будущего изделия. Полученное изделие называется профиль, т.е. имеет одинаковое сечение по всей длине. 1 2 3 1-контейнер 2-отверстие матрицы 3-изделие
4-металл 5-поршень 6-матрица 4 5 6
К металлу, из которого изготовлен контейнер и матрица предъявляются следующие требования: -жаростойкость, -сопротивление давлению, -низкая адгезия к выдавливаемому металлу. Контейнер и матрицу изготавливают из специальной высоколегированной стали, следствием чего является их высокая стоимость. Сырьем для прессования служат цветные металлы и сплавы, которые становятся пластичными при сравнительно низких температурах. Достоинства метода: 1.Высокая производительность. 2.Высокая точность и чистота поверхности. 3.Метод подвергается автоматизации. 4.Можно изготвливать сложные профили. 5.Легко перейти на изготовление другого профиля, поменяв матрицу. Недостатки метода: 1.Высокая стоимость контейнера и матрицы 2.Ограниченность номенклатуры по материалу. 3.Ограниченность номенклатуры профилями. 4.Высокие энергозатраты (нагрев металла) Вывод: метод выгоден для производства сложных профилей их цветных металлов и сплавов, при организации производства в виде производственного участка в цехе. Свободная ковка. Суть метода заключается в придании изделию нужных размеров и формы путем последовательных ударов молота или нажатий бойка пресса по заготовке, нагретой до состояния пластичности.
3 2 1 Р
1. Верхний боек. 2. Заготовка. 3. Нижний боек (наковальня)
Полученное изделие называется поковкой и служит, в основном, заготовкой для дальнейшей механической обработки. Различают ковку ручную и механическую. Ручная ковка служит для ремонта и единоразового получения мелких изделий. Механическая ковка позволяет получать изделия массой до нескольких сотен тонн и предполагает использование механического молота или механического пресса. Использование механического молота (массой падающей части может достигать 16-20 тонн) позволяет получать поковки массой до 2-х тонн. Пресс сложнее и дороже молота, однако позволяет осуществлять нажатие в значительно большем интервале давлений и получать крупные поковки массой до нескольких сотен тонн. Общий алгоритм ковки. По чертежу поковки определяют массу и вид заготовки, а затем - последовательность термических и кузнечных операций. После определяют вид и параметры оборудования. Проводится процесс формообразования согласно определенного ранее технологического режима. Основными операциями ковки являются: осадка, высадка, протяжка, рубка. По окончанию формообразования - термическая обработка, контроль, механическая обработка, маркировка, покраска. Недостатки ковки. 1.Низкая производительность. 2.Высокая стоимость оборудования. 3.Низкая точность и чистота поверхности - необходима механическая обработка, следовательно - высокий расход металла. 4.Высокие энергоемкость, связанная с нагревом заготовки. 5.Требуется высококвалифицированная рабочая сила. Достоинства ковки. 1.Единственный метод получения особо крупных изделий, к которым предъявляются особые требования к качеству внутренней кристаллической структуры, в связи сильными механическими нагрузками. Горячая объемная штамповка. Суть метода заключается в том, что нагретая заготовка принимает нужные форму и размеры с помощью специального инструмента - штампа. Причем в момент удара металл заготовки переходит в "мгновенно - текучее" состояние и заполняет полости штампа, называемые ручьями. Штамповкой можно получать изделия массой от нескольких грамм до 300 - 350 кг. Штамп состоит из двух частей. Верхняя часть - подвижная и прикрепляется к молоту или прессу, нижняя часть - неподвижная. В связи с тем, что штамп испытывает сильнейшие механические и термические нагрузки, его изготавливают из специальной высоколегированной стали. Причем заготовку для штампа подвергают термической обработке, с последующим вырезанием ручьев фрезерованием и их дальнейшей шлифовкой. Следовательно, стоимость штампа крайне высокая. Штампы бывают одноручьевыми и многоручьевыми, простыми и сложными, заготовительными и т.п.
1 2 4
3
5 1(5) – верхняя (нижняя) часть штампа, 2 – ручьи, 3 – облой, 4 – заготовка. Различают открытую и закрытую штамповку. При открытой штамповке масса заготовки больше массы готового изделия и лишний металл “вытекает” в специальную щель в штампе, называемую облойной, образуя заусенец - облой. Это связано с необходимостью полного заполнения ручьев во избежание брака. Масса заготовки при окрытой штамповке, также должна учитывать и массу угара, возникающего при нагреве. При закрытой штамповке облойная щель отсутствует и масса заготовки равна массе готового изделия, т.е. не происходит потеря металла на облой. Закрытая штамповка экономичнее, чем открытая, однако для закрытой штамповки требуется заготовка с формой, близкой к форме изделия и возможность нагрева металла без доступа кислорода во избежание образования угара. Следовательно, закрытая штамповка сложнее с технологической и организационной точки зрения и особо выгодна при производстве небольших изделий, где масса облоя в случае закрытой штамповки может составить значительную часть. Алгоритм штамповки аналогичен алгоритму ковки, но с учетом алгоритма изготовления штампа. Достоинства штамповки. 1.Очень высокая производительность. 2.Поверхность изделия точная, гладкая чистая, практически не требует механической обработки. 3.Внутренняя структура - сравнительно однородная, мелкокристаллическая. Изделие не требует термической обработки. 4.Метод легко подвергается автоматизации. 5.Не требует высококвалифицированной рабочей силы. Недостатки метода. 1.Высокая стоимость оборудования. 2.Ограниченность номенклатуры по массе и сложности поверхности. 3.Высокая утомляемость рабочей силы на конвейере. 4.Невозможно изготовить изделия с внутренней структурой особо высокого качества. Листовая штамповка. Листовая штамповка – получение плоских и объемных тонкостенных изделий из листового проката (лист, полоса, рулон). Этим методом получают кузова автомобилей, холодильников, изделия ширпотреба. Оборудованием листовой штамповки являются кривошипные и гидравлические прессы и штампы. Технологические операции листовой штамповки можно разбить на две группы: 1.Разделительная (отрезка, вырубка, пробивка, надрезка, зачистка);
Вырубка Обрезка
2. Формоизменяющая (вытяжка, гибка, обжим, формовка, отбортовка и т.п.) 1
2
3 4
1 – пуансон, 2 – заготовка, 3 – матрица, 4 – изделие.
Недостатки метода. 1.Ограниченность номенклатуры, обусловленная толщиной заготовки (не более 5 – 10 мм). 2.Высокая утомляемость рабочей силы на конвейере. 3.Низкие конструкционные свойства изделий, обусловленные исходным материалом («кипящая сталь»).
Вывод: штамповка выгодна для серийного и крупносерийного производства небольших изделий среднего и низкого качества из стали и цветных металлов и сплавов.
Подготовительный этап
Основной этап
Разрез формы с отливкой 1 2 3 4
5 6 7
| Поделиться:
| |
Читайте также:
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!
infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.144.18 (0.185 с.)