Поперечно-винтовая прокатка

Рис. 7. Диаграмма изотермического превращения аустенита углеродистой стали.

Rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr

Композиционные материалы — это материалы, армированные наполнителями, определенным образом расположенными в матрице Наполнителями чаще всего являются вещества с высокой энергией межатомных связей, высо­копрочные и высокомодульиые, однако в сочетании с хрупкими матрицами могут быть применены и высокопластичные наполнители [1, 2]

Связующие компоненты, или матрицы, в композиционных материалах могут быть различными — полимерными, керамическими, металлическими или смешанными. В последнем случае говорят о полиматрнчных композицион­ных материалах.

Матричные сплавы

В металлических композиционных материалах применяют преимущественно матрицы из легких деформируемых и литейных сплавов алюминия и маг­ния, а также из сплавов меди, никеля, кобальта, цинка, олова, свинца, се­ребра; жаропрочных никель-хромистых, титановых, циркониевых, ванадиевых сплавов; сплавов тугоплавких металлов хрома и ниобия (таблица 38 2).

38.2.4. Типы связи и структур поверхностей раздела в композиционных материалах

В зависимости от материала наполнителя и матриц, способов и режимов получения по поверхностям раздела композиционных материалов реализу­ются шесть видов связи (табл 38.3). Наиболее прочную связь между ком­понентами в композициях с металлическими матрицами обеспечивает хи­мическое взаимодействие. Распространенный вид связи — смешанный, пред­ставленный твердыми растворами и интерметаллидными фазами (например, композиция «алюминийборные волокна», полученная методом непрерывного литья) или твердыми растворами, интерметаллидными и окисными фазами (та же композиция, полученная прессованием плазменных полуфабрикатов) и т. д. [8, 9].

38.3. Способы производства композиционных материалов

Технология производства металлических композиционных материалов опре­деляется конструкцией изделий, особенно если они имеют сложную форму и требуют подготовки мест соединений сваркой, пайкой, склеиванием или клепкой, и, как правило, является многопереходной.

Элементной основой производства деталей или полуфабрикатов (лис­тов, труб, профилей) из композиционных материалов чаще всего служат так называемые препреги, или ленты с одним слоем армирующего наполни­теля, пропитанным или покрытым матричными сплавами; пропитанные ме­таллом жгуты волокон или индивидуальные волокна с покрытиями из мат­ричных сплавов.

Детали и полуфабрикаты получают соединением (компактироваиием) ис­ходных препрегов методами пропитки, горячего прессования, прокатки или волочения пакетов из препрегов. Иногда и препреги, и изделия из компози­ционных материалов изготавливают одними и теми же способами, напри­мер по порошковой или литейной технологии, ио при различных режимах и на разной технологической осиастке.

Способы получения препрегов, полуфабрикатов и изделий из компози­ционных материалов с металлическими матрицами можно разделить иа пять основных групп: 1) парогазофазиые; 2) химические и электрохимиче­ские; 3) жидкофазиые; 4) твердофазные; 5) твердожидкофазные [3, 4].

38.4. Свойства композиционных материалов с металлической матрицей

Композиционные материалы с металлическими матрицами имеют ряд не­оспоримых преимуществ перед другими конструкционными материалами, предиазначеииыми для работы в экстремальных условиях. К этим преиму­ществам относятся: высокие прочность и. жесткость в сочетании с высокой вязкостью разрушения; высокие удельные прочность и жесткость (отноше­ние предела прочности и модуля упругости к удельному весу а/у и Е/у); высокий предел усталости; высокая жаропрочность; малая чувствительность к тепловым ударам, к поверхностным дефектам, высокие демпфирующие свойства, электро - и теплопроводность, технологичность при конструирова­нии, обработке и соединении (табл. 38 4).

Существуют три основных способа прокатки, имеющих определенное отличие по характеру выполнения деформации: продольная, поперечная, поперечно – винтовая (рис.3).

Рис. 3 - Схемы основных видов прокатки: а – продольная; б – поперечная; в – поперечно – винтовая

При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис.3 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за счет сил трения. Этим способом изготавливается около 90 % проката: весь листовой и профильный прокат.

Поперечная прокатка (рис. 3.б). Оси прокатных валков и обрабатываемого тела параллельны или пересекаются под небольшим углом. Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения – в противоположном.

В процессе поперечной прокатки обрабатываемое тело удерживается в валках с помощью специального приспособления. Обжатие заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечивается профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят специальные периодические профили, изделия представляющие тела вращения – шары, оси, шестерни.

Поперечно – винтовая прокатка (рис. 3.в). Валки, вращающиеся в одну сторону, установлены под углом друг другу. Прокатываемый металл получает еще и поступательное движение. В результате сложения этих движений каждая точка заготовки движется по винтовой линии. Применяется для получения пустотелых трубных заготовок.

Поперечно-винтовая прокатка

Поперечно-винтовая прокатка занимает промежуточное положение между продольной и поперечной. Этот способ широко используется для получения полых трубных заготовок (гильз). Обрабатываемое тело (цилиндрической формы) проходя между валками, вращается и одновременно совершает поступательное движение, то есть каждая точка тела (за исключением расположенных на его оси) движется по винтовой траектории.

Особенности технологии изготовления фасонных отливок в песчаных формах обусловлены вращением формы и действием поля центробежных сил. Оно оказывает влияние: на скорость заполнения формы расплавом и его взаимодействие с рабочими поверхностями формы и каналами литниковой системы; на работу шлакоуловителей и прибылей.

Так, при назначение скорости вращения формы должно учитываться дополнительное давление расплава на ее стенки, которое может приводить к изменению геометрии рабочей полости (к подутию формы) и усилению механического пригара. При разработке литниковой системы обращается внимание на действие силы Кориолиса, например, на расплав текущий по литниковому ходу, расположенному в плоскости перпендикулярной оси вращения. Использование при этом прямых каналов может приводить к их размыванию расплавом и поражению отливок неметаллическими включениями.

Литейная форма проектируется с учетом факторов, исключающих наличие у нее значительного дисбаланса. В противном случае возможна вибрация машины и формы во время ее вращения и заливки, разрушение фундамента и преждевременный выход из строя машины.

Припуски на обработку резанием зависят от глубины располо­жения литейных дефектов в стенке отливки. В длинных отливках со свободной поверхностью глубина залегания усадочной зоны невелика вследствие небольших потерь теплоты от излучения. Припуск на обработку внутренней поверхности таких отливок тем больше, чем больше их диаметр и уменьшается с увеличением длины. Припуски на обработку наружных поверхностей цилиндрических отливок меньше, чем внутренних поверхностей, и составляют для различных толщин стенок отливок, материала покрытия форм и других факторов 2…12 мм.

Величина припусков зависит от состава заливаемого сплава. Минимальные припуски назначают для отливок из серого чугуна. Отливки из медных сплавов, аустенитных и ферритных сталей, из сплавов на никелевой основе имеют припуски больше (сплавы указаны в порядке возрастания припуска).

При изготовлении центробежным способом фасонных отливок их точность и припуски на обработку зависят от вида формы (металлическая, песчаная, керамическая) и соответствуют значе­ниям при обычной заливке.

Скорость заливки – важный параметр технологического про­цесса, влияющий на качество отливки. При небольшой массовой скорости заливки в отливке возможно возникновение дефектов – спаев, неслитин. Для получения качественных отливок со свободной поверхностью во всех случаях необходимо, чтобы в процессе заливки толщина затвердев­шего слоя была меньше толщины слоя залитого металла. С целью исключить первое и обеспечить второе условие в начале форму заливают с высокой скоростью, а в дальнейшем ее снижают. Это создает условия для направленного затвердевания отливки, снижает давление на затвердевающую оболочку и интенсивность ликвационных процессов.

Особенности технологии изготовления фасонных отливок в песчаных формах обусловлены вращением формы и действием поля центробежных сил. Оно оказывает влияние: на скорость заполнения формы расплавом и его взаимодействие с рабочими поверхностями формы и каналами литниковой системы; на работу шлакоуловителей и прибылей.

Так, при назначение скорости вращения формы должно учитываться дополнительное давление расплава на ее стенки, которое может приводить к изменению геометрии рабочей полости (к подутию формы) и усилению механического пригара. При разработке литниковой системы обращается внимание на действие силы Кориолиса, например, на расплав текущий по литниковому ходу, расположенному в плоскости перпендикулярной оси вращения. Использование при этом прямых каналов может приводить к их размыванию расплавом и поражению отливок неметаллическими включениями.

Литейная форма проектируется с учетом факторов, исключающих наличие у нее значительного дисбаланса. В противном случае возможна вибрация машины и формы во время ее вращения и заливки, разрушение фундамента и преждевременный выход из строя машины.

Припуски на обработку резанием зависят от глубины располо­жения литейных дефектов в стенке отливки. В длинных отливках со свободной поверхностью глубина залегания усадочной зоны невелика вследствие небольших потерь теплоты от излучения. Припуск на обработку внутренней поверхности таких отливок тем больше, чем больше их диаметр и уменьшается с увеличением длины. Припуски на обработку наружных поверхностей цилиндрических отливок меньше, чем внутренних поверхностей, и составляют для различных толщин стенок отливок, материала покрытия форм и других факторов 2…12 мм.

Величина припусков зависит от состава заливаемого сплава. Минимальные припуски назначают для отливок из серого чугуна. Отливки из медных сплавов, аустенитных и ферритных сталей, из сплавов на никелевой основе имеют припуски больше (сплавы указаны в порядке возрастания припуска).

При изготовлении центробежным способом фасонных отливок их точность и припуски на обработку зависят от вида формы (металлическая, песчаная, керамическая) и соответствуют значе­ниям при обычной заливке.

Скорость заливки – важный параметр технологического про­цесса, влияющий на качество отливки. При небольшой массовой скорости заливки в отливке возможно возникновение дефектов – спаев, неслитин. Для получения качественных отливок со свободной поверхностью во всех случаях необходимо, чтобы в процессе заливки толщина затвердев­шего слоя была меньше толщины слоя залитого металла. С целью исключить первое и обеспечить второе условие в начале форму заливают с высокой скоростью, а в дальнейшем ее снижают. Это создает условия для направленного затвердевания отливки, снижает давление на затвердевающую оболочку и интенсивность ликвационных процессов.

Дата добавления: 2015-08-13