Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет водного господарства та природокористування
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Контрольна розрахункова робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет водного господарства
та природокористування
Кафедра експлуатації гідромеліоративних систем
Контрольно-розрахункова робота
з дисципліни «Основи промислової технології і матеріалознавства»
Рівне-2008
Розрахункова робота
Тема 1. Розрахунок матеріального балансу технологічних процесів
Завдання № 1
Скласти матеріальний баланс першого та другого технологічних процесів одержання клінкеру шляхом випалювання вапняку, мергелю та вугілля при надходженні повітря; за результатами розрахунків обґрунтувати раціональний процес.
В процесах випалювання клінкеру одержують додаткову продукцію – кисень. Загальну кількість початкової сировини і матеріалів, інші дані прийняти по таблиці 1.1 згідно варіанту(за двома останніми цифрами залікової книжки).
Розрахунки представити у формі таблиць матеріального балансу технологічних процесів з розділенням сировини і матеріалів на тверду, рідку та газову складові. Додатково визначити витрати сировини на одиницю основної продукції (матеріалоємність).
1.1. Теоретичні основи розрахунку
Під технологічним балансом в промислових технологіях розуміють результати розрахунків, проведених у вигляді рівнянь або таблиць, що відображають кількість введених у технологічний процес та отриманих в результаті перетворення матеріалів та енергії. В основу складання технологічного балансу покладені природничі закони збереження матерії й енергії. У кожному матеріальному балансі будь-якого процесу має дотримуватись головна вимога: кількість введених у виробничий процес матеріалів і енергії повинна дорівнювати кількості одержаних основних й допоміжних продуктів й відходів виробництва. Невиконання цієї умови говорить про неточність розрахунків або наявність виробничих втрат матерії, які не враховані в розрахунках.
При складанні технологічного балансу процесу, в якому відбувається перетворення речовин та хімічна взаємодія (що є характерним для більшості промислових процесів) користуються стехіометричними та термохімічними розрахунками, в інших випадках - фізичними та фізико-хімічними закономірностями зміни початкового стану та будови речовин і матеріалів.
Технологічний баланс складається з матеріального і енергетичного балансів. Матеріальний та енергетичний баланси мають важливе значення для аналізу ефективності технологічних процесів. За їх допомогою встановлюють фактичний вихід продукції, коефіцієнти використання сировини матеріалів й енергії, витрати й втрати сировини, палива і інші матеріалів.
Складання технологічного балансу проводиться у дві стадії. Спочатку складають основний – матеріальний баланс, а потім, на його основі, - енергетичний або тепловий баланс.
Матеріальний баланс є кількісним виразом закону збереження маси і стосовно до окремих стадій виробничого процесу говорить про те, що маса речовин (сировини, матеріалів), які надійшли на технологічну операцію або процес , дорівнює масі одержаних речовин (продукції), що складає відповідно прихід на переробку і витрату.
Матеріальний баланс складають за рівнянням хімічної реакції з врахуванням паралельних та побічних реакцій, фізичних перетворень. В балансах необхідно співставляти маси основних компонентів та домішок первинної сировини і матеріалів з масою відходів виробництва, основних та побічних продуктів. Матеріальний баланс, в якому глибоко не аналізують хімічні, фізичні, фізико-хімічні перетворення має наближений характер і використовується для попередньої оцінки технологічного процесу.
В більшості випадків визначення мас речовин відбувається окремо для твердої, рідкої та газоподібної фаз. Тоді рівняння матеріального балансу набуває вигляду:
, (1.1)
де: Мm, Мр, – відповідно маси твердих, рідких та газоподібних матеріалів, що надійшли на переробку; - маси одержаних твердих, рідких та газоподібних матеріалів; - маса виробничих втрат матеріалів, що розраховується за результатом балансу. Рівняння матеріального балансу може складатись не тільки для визначення втрат матеріалів, а також для визначення окремих складових вхідних матеріалів або кількості одержаних матеріалів. В практичних розрахунках необхідно враховувати, що не завжди реагують усі три фази речовин, окрім того, необхідно враховувати, що частина матеріалів може не брати участь у перетвореннях, частина отримується у вигляді викидів, відходів тощо.
Для складання матеріального балансу необхідно знати всі компоненти сировини, їх хімічний склад, фізичні та фізико-хімічні властивості, склад, властивості основної та побічної продукції.
Результати балансових розрахунків наводять у вигляді таблиці, що складається із двох частин: «сировина і матеріали» та «продукція і втрати». В кожній із частин таблиці всі статті балансу наводять у вагових або об’ємних одиницях та у відносних одиницях до загальної маси речовин. Це дозволяє наглядно відображати ступінь використання речовин та полегшує процес аналізу.
Балансовий метод аналізу технологічних процесів практично використовується у всіх галузях промислового виробництва: машинобудування, металургії, хімічної промисловості, агропромислового комплексу, будівництва тощо.
1.2. Приклад розрахунку
Дано: загальна початкова маса використаних матеріалів і сировини 4000 кг, в ній сухого вапняку, мергелю та вугілля відповідно 18%, 26%, та 2%. Вологість мінеральної сировини 24%, вологість повітря 58%. Маса використаного повітря невідома. В першому процесі одержано 1100 кг клінкеру та 65% кисню, в другому 1300 кг клінкеру та 55% кисню.
1.3. Розв’язання
Визначаємо всі вхідні початкові матеріали: в процесі переробки використовують вапняк, мергель, вугілля, повітря, які вміщують вологу (необхідно врахувати наявність вологи і показати її окремо).
Визначаємо маси вапняку, мергелю та вугілля в сухому стані за відносною кількістю від початкової маси всієї сировини:
кг;
кг;
кг;
Визначаємо загальну масу мінеральної сировини в сухому стані:
720 + 1040 + 80 = 1840 кг.
4. Розраховуємо загальну масу мінеральної сировини з водою:
кг
5. Розраховуємо масу води, яка знаходиться в мінеральній сировині:
2453,3 -1840=613,3 кг
6. Визначаємо із умов балансу кількість повітря, що використовується в процесі випалювання клінкеру:
4000 – 2453,3 =1546,7 кг.
7. Розраховуємо кількість вологи в повітрі за його вологістю:
кг
8. Визначаємо кількість сухого повітря:
1546,7 – 897,1 =649,6 кг
9. Визначаємо загальну кількість вологи (води) що була в матеріалах:
897,1 + 613,3 = 1510,4 кг.
10. Перевіряємо баланс вхідних матеріалів у твердій, рідкій та газовій фазах (вапняк, мергель, вугілля, вода, повітря) :
1840+ 1510,4 +649,6 =4000
11. Визначаємо кількість одержаного кисню в першому та другому процесах:
кг;
кг;
12. Розраховуємо загальну масу одержаної продукції в першому та другому процесах:
1ТП: 1100+ 2600= 3700кг;
2 ТП:1300 + 2200 = 3500кг
13. Розраховуємо кількість виробничих втрат матеріалів в першому та другому технологічних процесах:
1ТП: 4000 – 3700= 300 кг;
2ТП:4000 – 3500 = 500 кг
14. За результатами розрахунків складаємо таблиці матеріального балансу для першого та другого технологічних процесів, розраховуємо в таблицях кількість матеріалів у відносних одиницях (процентах):
Матеріальний баланс 1ТП
Сировина і матеріали
Продукція та втрати
Назва
Маса, кг
%
Назва
Маса, кг
%
ВВапняк сухий
720
18,0
Клінкер
1100
27,5
ММергель сухий
1040
26,6
Кисень
2600
65,0
ВВугілля сухе
80
2,0
Втрати
300
7,5
ППовітря сухе
649,6
16,24
ВВода
1510,4
37,7
Всього
4000
100
Всього
4000
100
Матеріальний баланс 2ТП
Сировина і матеріали
Продукція та втрати
Назва
Маса, кг
%
Назва
Маса, кг
%
Вапняк сухий
720
18,0
Клінкер
1300
32,5
Мергель сухий
1040
26,6
Кисень
2200
55,0
Вугілля сухе
80
2,0
Втрати
500
12,5
Повітря сухе
649,6
16,24
Вода
1510,4
37,7
Всього
4000
100
Всього
5500,0
100
15. Визначаємо витрати мінеральної сировини на одиницю основної продукції:
16. Аналізуємо результати розрахунків і за кількістю відходів та питомою витратою мінеральних ресурсів визначаємо більш раціональний технологічний процес: за витратами – перший, за матеріалоємністю та виходом основної продукції – другий.
Висновки: врахувавши скільки потрібно сировини і матеріалів для
технологічних процесів, згодом ми обрахували, яку кількість клінкеру
для здійснення 1ТП і 2ТП. У результаті у нас вийшло, що під час 1ТП
клінкеру знадобилося 1100 кг., а витрат залишилося 300 кг. Щодо дру-
гого ТП, то клінкеру знадобилося 1300 кг., а витрат теж відповідно
більше 500кг. Але ми провели ще деякі обрахунки, адже визначити,
який технологічний процес краще ми не спроможні. Отже, провівши
все-таки обрахунки стало відомо, що витрати мінеральних сировин на
на одиницю основної продукції у 1ТП становить 1,67, а у 2ТП – 1,41.
Отже, 2ТП, хоч і має більше витрат, але він є більш доцільнішим і
економнішим, ніж 1ТП.
Тема 2. Економічна ефективність технологічних процесів
Завдання № 2
Питомі поточні витрати, що припадають на одиницю продукції машинобудівного підприємства в першому технологічному процесі рівні а1, в другому процесі – а2. Одноразові капітальні витрати на виготовлення заданого об’єму випуску продукції за рік (N) технологічних процесів ТП1 і ТП2 відповідно складають в1 та в2. За параметрами технологічних процесів визначити собівартість заданого об’єму випуску продукції ТП1 та ТП2 і розрахувати критичний об’єм продукції рівноцінності порівнюваних технологічних процесів. Зробити економічне порівняння та оцінку двох технологічних процесів використовуючи графічні побудови. Вихідні дані взяти за таблицею 2.1. і 2.2 згідно варіанту (за двома останніми цифрами залікової книжки). Додатково визначити вартість одиниці продукції.
2.1. Теоретичні основи розрахунку
Економічну ефективність технологічного процесу визначають за собівартістю виробленої продукції в порівняльних варіантах технологічного процесу.
Собівартість виготовлення одного виробу або штучна собівартість визначається за формулою:
, (2.1.)
де а – сума всіх поточних витрат, які припадають на одну деталь;
b – одноразові витрати на виготовлення заданої кількості деталей;
N – кількість виготовлених деталей за рік.
Собівартість заданої партії деталей (річної програми):
(2.2.)
Поточні витрати (а) визначаються такими складовими:
(2.3)
де m – витрати на матеріали і технологічне пальне, у.о.,
– заробітна плата за партію деталей, у.о.,
В – витрати, які пов’язані з роботою обладнання, витрати на утримання керівного персоналу, нараховуються у % до заробітної плати, у.о..
Вартість матеріалів (2.4.)
де – середня вартість одного kg матеріалу, у.о.,
– чиста масса деталей за кресленням, kg,
- коефіцієнт використання матеріалу:
(2.5.)
де Н – норма витрат матеріалу на деталь,kg.
Заробітна плата ,
де ЗГ – середня годинна заробітна плата, у.о./h,
- сума калькуляційного часу на виготовлення деталей, h.
Одноразові витрати b визначаються:
(2.6.)
де Сн – заробітна плата наладчиків обладнання, у.о.;
I – вартість спеціальної оснастки тривалого користування (штампи, прес-форми, інструменти тощо);
k – коефіцієнт, який враховує термін роботи оснастки і витрати на її експлуатацію;
З – затрати на заробітну плату основним робітникам.
(2.7)
де tшт – норма штучного часу;
- тарифна ставка на дану кваліфікацію (розряд) і фах;
n – кількість операцій;
Заробітна плата наладчиків (без обліку нарахувань):
(2.8.)
де Тп.з. – норма підготовчо-завершального часу;
- годинна заробітна плата наладчика, у.о.;
r – кількість переналагоджень верстата у певний термін часу, що розглядається (наприклад, за рік).
Економічну оцінку двох варіантів технологічного процесу можна зробити, якщо побудувати графік (рис.2.1.) за двома рівняннями:
(2.9.)
(2.10)
Рис.2.1. Графік порівняння собівартості виготовлення партії виробів різних технологічних варіантів
За річного випуску Nn<Nкр(Nкр – критична партія виготовлених деталей) - економічно доцільно використовувати перший варіант технологічного процесу, тому що S1<S2. При річній програмі випуску Nn>Nкр, доцільно прийняти другий варіант технологічного процесу, тому що S1<S2.
Розмір критичної партії Nкр визначається за формулою:
При N=Nкр обидва варіанти технологічного процесу економічно рівноцінні.
2.2. Приклад розрахунку
Дано: Річна програма машинобудівного підприємства (задана партія продукції) складає 105 шт.; маса одної деталі 4 кг; вартість одного кілограму матеріалів 1,0грн.; коефіцієнт використання матеріалу в ТП1 складає 0,64, в другому – 0,74; заробітна плата наладчиків в першому ТП 8100 грн., в другому 5100 грн.; вартість спеціальної технологічної оснастки відповідно 9100 грн. та 4200 грн.; норма штучного часу технологічних операцій в ТП1 – 50 год., в ТП2 – 49 год.; кількість технологічних операцій в ТП1 – 10 штук, в ТП2 - 8 штук; тарифна ставка виконання операцій відповідно 2 грн./год. та 3 грн./год.; норма відрахувань на соціальні потреби 34%; накладні витрати поточного характеру для ТП1 – 41%, для ТП2 – 56%, коефіцієнт терміну використання оснастки в першому процесі дорівнює 0,8, в другому – 0,6.
2.3. Розв’язання
1. Розраховуємо масу початкового матеріалу для виготовлення всієї партії деталей: в ТП1: кг;
в ТП2: кг;
2. Визначаємо вартість матеріалу:
в ТП1: грн.;
в ТП2: грн.
3. Розраховуємо заробітну плату основних робітників, задіяних в технологічному процесі:
в ТП1:грн.;
в ТП2:грн.
4. Визначаємо величину нарахувань на заробітну плату:
в ТП1: грн.;
в ТП2:грн.
5. Визначаємо заробітну плату основних робітників з нарахуваннями:
в ТП1: грн.;
в ТП2: грн.
6. Визначаємо накладні витрати поточного характеру:
в ТП1: грн.;
в ТП2: грн.
7. Розраховуємо поточні витрати на виготовлення заданої партії деталей:
в ТП1: грн.;
в ТП2:грн.;
8. Розраховуємо одноразові поточні витрати на створення технологічних ліній:
для ТП1: грн.;
для ТП2: грн.
9. Визначаємо розмір критичної партії продукції двох технологічних процесів:
шт.
10. Будуємо графік порівняння собівартості виготовлення партій деталей за першим та другим технологічними процесами (рис.2.2).
тис. грн.;
тис. грн.
Рис.2.2. Графік порівняння собівартості процесів
11.Висновки за результатами розрахунків:
За річного випуску продукції менше 50 шт. економічно доцільно використовувати другий варіант технологічного процесу, при річній програмі від 50 і більше доцільно прийняти також другий варіант технологічного процесу, оскільки собівартість випуску продукції є меншою.
12. Визначаємо собівартість одної деталі в заданій партії:
ТП1:
ТП2:
Тема 3. Визначення коефіцієнта використання матеріалів
Завдання № 3
Визначити коефіцієнт використання матеріалу при виготовленні деталей в однорядних штампах послідовної або комбінованої дії з металевої стрічки товщиною t і довжиною L.
Вихідні дані прийняти за табл. 3.1.
3.1. Теоретичні основи розрахунку
Коефіцієнтів використання матеріалу є одним з найважливіших техніко-економічних показників виробництва. Його визначають як відношення маси виготовленої продукції до маси використаного матеріалу у відсотках:
Методика визначення КВМ залежить від виду продукції та технології її виготовлення. Так, наприклад, для виробництва деталей та виробів з різноманітних металевих та неметалевих матеріалів (полімерів, шкіри, текстилю, паперу та інших) широко використовують листове штампування. Для цього використовують вихідні матеріали, прокат, у вигляді листів, штаб, стрічок. Листи стандартних розмірів застосовують для штампування деталей значних розмірів, наприклад, облицювання автомобілів: деталі середніх розмірів штампують із штаб та стрічка, які отримують шляхом розрізання стандартних листів, а дрібні деталі та вироби штампують з металевих стрічок, які поставляють у рулонах.
Листове штампування здійснюють на швидкохідних механічних пресах за допомогою спеціальних інструментів – штампів, які за принципом дії поділяють на прості та комбіновані. Цим способом виготовляють просторові деталі з листового металу за рахунок його пластичної деформації. Слід зауважити, що у більшості операцій листового штампування товщина матеріалу практично не змінюється. Тому при визначенні коефіцієнта використання матеріалу можна користуватися формулою:
де Fпр – площа або поверхня продукції;
Fмат – площа листового матеріалу, який використовується.
Для виготовлення плоских деталей застосовують тільки розділювальні штампи та операції, основними з яких є вирубування (відокремлення деталі від заготовки по зовнішньому контуру) і пробивання отворів (відокремлення відходу від деталі по внутрішньому контуру). Просторові вироби типу коробок, банок, стаканів, каструль та інші виготовляють у формозмінювальних штампах за допомогою таких операцій як витягування, гнуття, сортування і формування. Так, наприклад, для виготовлення деталей типу стакан діаметром D і висотою h необхідно спочатку вирубувати заготовку у формі круга діаметром D0 , а потім витягнути стакан. Діаметром заготовки D0 визначають за умови:
Тоді
Плоскі деталі, а також круглі заготовки просторових деталей вирубують з листа, штаби або стрічки, розміри яких визначають з урахуванням надійної роботи штампів і зручності видалення відходів з робочої зони. Так, наприклад, при штампуванні дрібних деталей із штаби або стрічки в штампах комбінованої дії між краями штаби і контуром вирубуваної деталі або заготовки, а також між контурами суміжних деталей і заготовок у штабі (стрічці) передбачають кромки і перемички, розміри яких залежать від товщини матеріалу і форми контуру, що вирубується.
Таблиця 3.2.
Розміри кромки (а) і перемичок (в) при вирубанні листових
заготовок і деталей в штампах послідовної дії
Товщина листа, мм
0,8
1,0
1,2
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Ширина кромки (а),мм
1,5
1,6
1,7
1,8
2,1
2,4
2,6
2,9
Ширина перемички (в),мм
1,3
1,35
1,4
1,5
1,8
2,0
2,3
2,5
При вирубуванні круглих заготовок і деталей за даними табл.3.2.вибирають розмір перемички між контурами деталей, а ширину кромок беруть рівною ширині перемички. Якщо контури деталі прямолінійні, то при відсутності особливих вимог щодо якості контуру перемички не передбачаються. Розміри кромок враховують при визначенні ширини штаби або стрічки, а розміри перемичок – для визначення кроку подачі штаби або стрічки в штампах послідовної дії.
Для визначення КВМ при листовому штампуванні в штампах послідовної дії спочатку складають схему розміщення деталей або заготовок в стрічці (розкладку) з урахуванням кромок і перемичок, а також технології штампування. Потім обчислюють ширину стрічки і крок подачі:
В=М+2а; К=D+в,
де М і D - відповідно найбільші розміри контуру, що вирубується у стрічці в напрямах ширини стрічки і її подачі. Їх значення округлюють до цілих чисел міліметрів. Далі визначають кількість деталей, які можна виготовити із стрічки довжиною L, при застосуванні штампу з боковими упорами за формулою і округлюють до цілого числа; обчислюють площу або поверхню деталі з урахуванням її розмірів і конфігурації, використовуючи відомі формули геометрії для визначення площ поверхонь простих фігур. Радіусами заокруглень 3-5 мм нехтують. Коефіцієнт використання матеріалу визначають за формулою:
3.2. Приклад розрахунку
Визначити коефіцієнт використання матеріалу при виготовленні стаканів з отвором у дні ескізу в однорядному штампі з металевої стрічки товщиною 2,2 мм і довжиною 1500 мм. Намалювати схему розкладки деталей в стрічці.
3.3.Розв’язання
Намалюємо ескіз деталі (рис.3.1.,а)
Виходячи з конфігурації деталі встановлюємо, що всі її елементи розміщені в одній площині, тобто деталь відноситься до групи плоских деталей. Для її виготовлення необхідно здійснити дві операції:
1 – вирубування шестигранного контуру;
2 – пробивання круглого отвору.
Для штампування даної прокладки доцільно використати штамп послідовної дії, у якому по ходу подачі стрічки послідовно виконуються дві операції: спочатку пробивається отвір ( 95 мм, потім вирубується круг. Обидві операції здійснюються за кожний робочий хід повзуна преса.
Виходячи з конфігурації деталі та технології її штампування намалюємо схему розкладки деталей в стрічці (рис.3.1.,б).
Рис.3.1. Схема розкладки деталей в стрічці
Перемички між контурами деталей не передбачені (в=0), оскільки контури утворені прямими лініями. Наведена розкладка забезпечує видалення відходів і максимальне використання матеріалу. Крок подачі дорівнює найбільшому розміру деталі у напрямі подачі. Тобто К=D+в=279
Тоді потрібна стрічка або штаба мінімальною шириною В=М+2а=70+2*2=74мм. Округляємо ширину стрічки до 74мм.
Визначимо кількість деталей, яку можна виготовляти із стрічки довжиною L=1800мм. Якщо використати штамп з боковим отвором
шт
Обчислюємо площу деталі:
площа шестигранника
Fк – площа круглого отвору:
Тоді
Коефіцієнт використання матеріалу
3.Завдання до виконання контрольної роботи
3.1
Виготовлення виробів тиском
Обробка металів тиском ґрунтується на використанні однієї з основ них властивостей металів - пластичності. Вона проявляється в незворот-ній зміні форми та розмірів тіла під дією зовнішніх сил без порушення його цілісності, яка супроводжується зміною структури та механічних вла стивостей металу.
Пластична деформація полягає в переміщенні одних атомів щодо ін ших на відстані, більші від міжатомних в одній кристалографічній пло щині. При зміщенні атомів без зміни відстаней між кристалографічними площинами силова взаємодія атомів не зникає, деформація відбувається без порушення суцільності тіла за рахунок ковзання (зсуву) однієї части ни кристалу щодо іншої .Проте цей зсув відбувається не при одночасному зміщенні атомів, а поступовим переміщенням мікростриб-ками вздовж площини ковзання порушень (дефектів) кристалічної будо ви. При одночасному зсуві частин кристалів потрібні були б напруження
в тисячі разів більші, ніж ті, що спостерігаються при деформації реальних
металів.
При пластичній деформації, на відміну від пружної, немає лінійної за лежності між напруженнями та деформаціями.
Методи формоутворення при обробці тиском здебільшого є об'ємни ми. Вони можуть бути також одноразовими, послідовними і періодични ми, статичними і динамічними.
Оскільки при обробці тиском виготовлення виробів досягається плас тичним переміщенням частинок металу, вона відзначається раціональним використанням матеріалу і незначними відходами. В цьому основна від мінність і перевага обробки тиском порівняно з обробкою різанням, при якій форма виробів досягається вилученням частини заготовки. Водно час завдяки використанню об'ємних одноразових чи послідовних мето дів формоутворення обробка тиском є високопродуктивною. Ці особли вості зумовлюють зростання ролі обробки тиском у машинобудуванні. Такій обробці піддається близько 90 % сталі й більше ніж 50% кольоро вих металів.
До основних видів обробки металів тиском належать прокатування, пресування, волочіння, кування, об'ємне і листове штампування.
Прокатуванням називають обтискання металу обертовими валками. За його допомогою отримують вироби з однаковою по дов жині формою поперечного перерізу (прутки, дріт, рейки, листи, труби) або з формою, що періодично змінюється по довжині.
Пресування полягає у витисканні нагрітого металу із замкненої порож нини крізь отвір у матриці Форма та розміри поперечного перерізу пресованих виробів відповідають конфігурації та розмірам цьо го отвору.
Волочіння - це протягування заготовки крізь отвір у волочильній мат-риці-волоці. Волочінням отримують тонкі сорти дроту, каліб ровані прутки, тонкостінні труби.
Теоретичні положення обробки тиском становлять основу раціональ ної побудови всіх технологічних процесів обробки металів тиском. Вони дають можливість обгрунтувати визначення умов деформації, які б забез печили раціональний вибір і розрахунок заготовок, найвищу пластичність і обробку з найменшими зусиллями і витратами енергії.
Теоретичні аспекти обробки тиском
1. Основні закони пластичного деформування є основою теорії оброб ки тиском. Такими законами є:
закон незмінності об'єму металу до і після деформації, на основі якого роблять розрахунки заготовок, а також розрахунки переходів формоутво рення при різних операціях обробки тиском;
закон подібності, який стверджує, що при пластичному деформуван ні в однакових умовах геометрично подібних тіл з однакового матеріалу відношення зусиль деформування дорівнює квадрату, а відношення ви трачених робіт - кубу відношень відповідних лінійних розмірів. Цей прин цип забезпечує можливість моделювання процесів обробки тиском;
закон найменшого опору, за яким кожна з точок деформованого тіла, що може переміщуватися в різних напрямах, переміщується в напрямі най меншого опору. Використання цього закону дає можливість для раціо нального вибору форми перерізу заготовок для конкретних умов оброб ки. Наприклад, одержати осадкою круглі в перерізі поковки можна із за готовок з квадратним перерізом.
Слід враховувати, що в реальних умовах деформування через вплив певних факторів (зокрема, контактного тертя між інструментом і заготов кою) може бути деяке відхилення від наведених вище закономірностей пластичного деформування.
2. Механічна схема деформації. Для аналізу процесів обробки тиском потрібно знати напружений і деформований стан металу.
Напружений стан в малому елементарному об'ємі визначають схемою головних напружень. Головні напруження - це нормальні напруження, що діють в трьох взаємно перпендикулярних площинах, на яких дотичні напруження дорівнюють нулю.
Деформований стан визначається схемою головних деформацій, тобто деформацій у напрямах, перпендикулярних до площин, на яких немає дотичних напружень .При цьому згідно з законом незмін ності об'єму Є) + є2 + є3 = 0.
Сукупність схем головних напружень та головних деформацій назива ють механічною схемою деформації, яка відтворює схему діючих сил і ви значає характер формоутворення.
Опір деформуванню залежить від схеми головних напружень, а схема головних деформацій зумовлює характер зміни фізико-механічних влас тивостей металу при деформуванні.
4. Фактори, що впливають на пластичність металу
1. Вплив складу. Найбільшу пластичність мають чисті метали. Спла ви - тверді розчини більш пластичні, ніж сплави, що утворюють хімічні сполуки. Компоненти сплавів впливають також на їхню пластичність. З підвищенням кількості вуглецю пластичність сталі зменшується. Сталі, що містять понад 1,5 % вуглецю, майже не піддаються куванню. Силіцій знижує пластичність сталі, тому киплячу маловуглецеву сталь (08кп, Юкп) з малим вмістом силіцію застосовують при виготовленні деталей холод ним штампуванням глибоким витяганням.
У легованих сталях хром і вольфрам зменшують, а нікель та ванадій підвищують пластичність сталі. Сірка з залізом утворює сульфід (FeS), що у вигляді евтектики розміщується на границях зерен і при нагріванні до 1000 °С розплавляється. Внаслідок цього зв'язок між зернами порушу ється, і сталь стає крихкою. Таке явище називається червоноламкістю. Манган, утворюючи тугоплавку сполуку MnS, нейтралізує шкідливу дію сірки. Фосфор збільшує міцність, твердість сталі, але зменшує, особливо при низьких температурах, пластичність та ударну в'язкість, спричиню ючи холодноламкість сталі.
2. Вплив температури. З підвищенням температури нагріву пластичність металів зростає, а міцність зменшується. Проте у вуглецевих сталей при температурі 100...400 °С пластичність знижується, а міцність підвищуєть ся. Цей інтервал температур називається зоною крихкості, або синьолам кості, сталі, що пояснюється появою найдрібніших частинок карбідів, ні тридів на площинах зсуву деформації.
При температурі близько 1000 °С міцність сталі зменшується більше ніж у 10 разів.
3. Швидкість деформації - зміна ступеня деформації є за одиницю часу dzldt. (Від швидкості деформації слід відрізняти швидкість деформуван ня, що дорівнює швидкості переміщення деформуючого інструмента.)
Механічні властивості металів визначаються при швидкості деформу вання до 10 мм/с. Обробку тиском на пресах та кувальних машинах вико нують при швидкості робочих органів 0,1...0,5 м/с, а на молотах у момент удару - 5... 10 м/с. При цьому швидкість деформації становить 200...250 1/с. Ще більші швидкості виникають при штампуванні на високошвидкісних молотах (20...30 м/с), штампуванні вибухом та електромагнітному.
З підвищенням швидкості деформації границя міцності зростає, а пластич ність зменшується. Особливо різко зменшується пластичність деяких високо-легованих сталей, магнієвих та мідних сплавів. При обробці тиском нагріто го металу це можна пояснити впливом двох протилежних процесів: зміцнен ням при деформації та знеміцнюванням внаслідок рекристалізації. При вели ких швидкостях деформації знеміцнювання може відставати від зміцнення.
4. Напружений стан значно впливає на пластичність металу. Залежно від схеми напруженого стану пластичність металів можна змінювати в широких межах. При однакових за схемою головних деформацій і нас лідками процесах обробки тиском, наприклад пресуванні й волочінні (рис. IV.4), можуть бути різні схеми головних напружень і, отже, різна пластичність.
Чим більші стискальні й менші розтягувальні напруження, тим вища пла стичність металу. Найсприятливішими для обробки тиском є умови увсебічного нерівномірного стискання (див. рис. IV.З, а). Тому пресуванням можна обробляти тиском навіть крихкі метали. При куванні стискальні напружен ня можна підвищити, використовуючи замість плоских фігурні бойки.
5. Холодна та гаряча обробка металів тиском
1. Зміцнення та рекристалізація металів. При деформації металів під вищується щільність дефектів кристалічної будови та зростає опір їх пе реміщенню. З підвищенням ступеня деформації границі міцності й теку чості, а також твердість зростають, а пластичність і в'язкість зменшують ся, зростають залишкові напруження. Зміцнення металів при пластичній деформації називається наклепом. Унаслідок зміцнення пластичні влас тивості металів можуть погіршитися настільки, що подальша деформа ція спричинить руйнування.
При зміцненні метал переходить до термодинамічно несталого стану з підвищеним рівнем внутрішньої енергії, тому він намагається самочинно перейти до більш сталого стану. При нагріванні зміцненого металу до температури, що становить 0,2...0,3 від температури плавлення Гпл (повер ненні), частково зменшуються спотворення кристалічної решітки та внут рішні напруження без істотної зміни мікроструктури та властивостей де формованого металу.
При нагріванні деформованих металів вище ніж 0,4 Тт утворюються нові рівноважні зерна, і властивості металу відновлюються до їхніх вихід них значень перед деформацією. Процес утворення нових центрів крис талізації та нових рівноважних зерен у деформованому металі, що супро воджується зменшенням міцності, зростанням пластичності та відновлен ням інших властивостей, називається рекристалізацією. Найменша тем пература, при якій починаються рекристалізація та знеміцнювання мета лу, є температурою рекристалізації. Розмір зерна після рекристалізації залежить від ступеня та швидкості деформації, а також від температури та тривалості нагрівання.
2. Холодне та гаряче деформування. Залежно від температурно-швидкіс них умов при деформуванні можуть відбуватися два протилежних проце си: зміцнення, спричинене деформацією, та знеміцнення, зумовлене рекрис талізацією. Відповідно розрізняють холодне та гаряче деформування. Холодне деформування відбувається при температурах, нижчих від темпе ратури рекристалізації, і супроводжується зміцненням металу. Гаряче де формування проходить при температурах, вищих від температури ре кристалізації. При гарячому деформуванні відбувається також зміцнення металу (гарячий наклеп), але воно повністю знімається в процесі рекрис талізації. Під час рекристалізації пластичність металу вища, а опір дефор муванню приблизно в 10 разів менший, ніж при холодному деформуван ні. Деформування, після якого відбувається тільки часткове знеміцнюван ня, називається неповним гарячим деформуванням.
3.2
Особливості оформлення документів на процеси технічного контролю.
Одним з основних критеріїв випуска підприємством продукції високої якості являетея контроль якості продукції. Основними злементами контролю якості продукції являетея, технічний контроль. Відповідно до ДЕРЖСТАНДАРТУ 16504-81 технічний контроль визначаться , як "перевірка відповідності об’єкта установленим технічним вимогам". Технічний контроль повинен здійснюватися в процесах усього циклу виготовлення виробу, починаючи від вхідного контролю вступників на підприємства матеріалів і комплектуючих виробів і кінчаючи контролю готової продукції.
Для описання технологічних операцій і технологічних процесів технічного контролю в складі ЕСТД розроблений ДЕРЖСТАНДАРТ 3.150-85 "ЕСТД. Форми й правила оформлення документів на технічний контроль". Стандарт установлює форми й правила оформлення двох документів, застосовуваних при розробці технологічної документації на технічний контроль - відомість операцій (ВОП) і операційна карта (ОК).
Відомість операцій (ВОП) призначена для операційного описання технологічних операцій технічного контролю в технологічній послідовності із вказівкою переходів, технологічних режимів даних про застосовані засоби технологічного оснащення й норм часу, у випадку наявності в техлогичному процесі великої кількості операцій технічного конролю. Застосування ВОП у цьому випадку скорочує об’єм технологічної документації.
Операційна карта (ОК) призначена для описання технологічної операції технічного контролю із вказівкою змісту й послідовності виполнения переходів із вказівкою контрольованих параметрів, даних про застосовувані засоби технологічного відношення й норм часу.
Форми документів, установлені стандартом, являються универсальними, т.є. не залежать від застосовуваних методів проектування.
Залежно від складності виробу й об’єма контрольованих параметрів, операцій технічного контролю можуть бути складовими формами технологічних процесів, спеціалізованих по методах обробки, формоутворення й збору або входити в самостійний технологічний процесії технічного контролю.У першому випадку операціям технічного контролю присвюються порядкові номери операцій у технологічній послідовності виконання технологічного процесу,спеціалізованого по методу выготовления, наприклад:
005. Штампування;
010. Контроль;
015. Фрезерна;
020. Свердлильна;
025. Термічна обробка;
030. Контроль;
035. Цинківання;
040. Контроль.
У другому випадку операціям присвоюються порядкові номери в технологічній послідовності проведення технологічного процесу технічного контролю, наприклад:
005. Контроль зовнішнього вигляду;
010. Контроль маси;
015. Контроль геометричних параметрів;
020. Контроль технічного стану;
025. Контроль електричних величин.
Як ВОП, так й ОК повинні входити в комплект технологічних документів незалежно від того, являютея операцій технічного контролю частиною технологічного процесу, спеціалізованого по методах виготовления виробу або технологічного процесу технічного контролю. Іншими словами, і ВОП, і ОК повинні застосовуватися разом з маршрутною картою (МК) або заменяющими її картою технологічного процесу (КТП), або картою типового (групового) технологічного процесу (КТТП) залежно від того, разрабатмваетея комплект документів на единичний або типовий (груповий) технологічний процес, і мати своє позначення. Позначення документам привласнюється за ДСТ 3.1201-85. Так, наприклад, ВОП, що входить у комплект документів на единичний технологічний процес, буде мати позначення 72102.00017, ще перші п'ять цифр позначають код характеристики документа, а останні п'ять цифр - його порядковий регістраційний номер. ОК, що входить у комплект документів на одиничний технологічний процес, буде мати позначення 60102,00183, де перші п'ять цифр також позначають код характеристики документа, а останні п'ять цифр - його порядковий регістраційний номер.
Операції технічного контролю залежно від типу виробництва, можуть бути описані в маршрутному, маршрутно-операційному операційному описі.
При маршрутному й маршрутно-операційному описі, которие рекомендуетея застосовувати при одиничному й дрібносерійному виробництві, операції технічного контролю з метою скорочення використованих різновидів форм документів рекомендуетея описувати у МК.
Як уже було сказано, ВОП й ОК застосуються при операційному описі. При необхідності разом з ВОП й ОК можуть застосовувати карти зскізів (КЗ) за ДСТ 3.1105-84,на яких розміщується графічне зображення і вказуються параметри. Графічні зображення можуть міститися й на самих формах ВОП й ОК. Цією метою в нижній частині форми на рівні 6 - 8 рядків горизонтальні розділові лінії рядків не виконують.
Треба відзначити що з метою скорочення застосовуваних форм документів допускається розробляти ОК на формах ВОП, а також розробляти ОК і ВОП на формах МК за ДСТ 3.11 ЇЙ-82. У цьому випадку в графі 28 блоку Б6 основного напису за ДСТ 3.1103-82 вказується умовна позначка форми документа й через дріб умовна позначка документа, у якості якого застосовується дана форма документа ...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора