СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛООГИИ
Курс лекций по дисциплине «Современные технологии»
для студентов направления 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»,
всех форм обучения
Сарапул
Кафедра «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»
Составитель ст. преподаватель Лунин Денис Анатольевич
Методические указания составлены на основании государственного образовательного стандарта высшего образования и утверждены на заседании кафедры
Протокол № 10 от 01 сентября 2016 г.
Современные технологии: Конспект лекций по дисциплине «Современные технологии»/ Составитель Лунин Д.А.- Сарапул, 2016 – 32с.
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел №1. Резка материалов. 3
Лекция №1. Плазменная резка. 3
Лекция №2. Электроэрозионная резка. 5
Лекция №3. Лазерная резка. 7
Раздел №2. Современные технологии формообразования. 16
Лекция №4. Намотка. 16
Лекция №5. Методы поверхностного пластического деформирования. 20
Лекция №6. Накатывание зубьев зубчатых колес. 23
Лекция №7. Отделочная обработка сложных профилей. 26
Лекция №8. Создание прототипов. 30
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 31
Раздел №1. Резка материалов
Лекция №1. Плазменная резка
Заключается в проплавлении разрезаемого металла за счет теплоты, генерируемой сжатой плазменной дугой, и интенсивном удалении расплава плазменной струей.
Плазма представляет собой ионизированный газ с высокой температурой, способный проводить электрический ток. Плазменная дуга получается из обычной в специальном устройстве – плазмотроне – в результате ее сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа. Различают две схемы:
- плазменно-дуговая резка и
- резка плазменной струей.
Рис. 1. Схемы плазменной резки
При плазменно-дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.
При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания.
Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется реже и преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.
Столб дуги заполняет формирующий канал. В дуговую камеру подается плазмообразующий газ. Он нагревается дугой, ионизируется и за счет теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз, что заставляет его истекать из сопла плазмотрона со скоростью до 2–3 км/c и больше. Температура в плазменной дуге может достигать 25000–30000°С.
Таблица 1. Наиболее распространенные плазмообразующие газы
| Газ | Обрабатываемый металл | ||
| Алюминий, медь и сплавы на их основе | Коррозионно-стойкая сталь | Углеродистая и низколегированная сталь | |
| Сжатый воздух | Для заготовительной машинной резки | Для экономичной ручной и машинной резки | |
| Кислород | Не рекомендуется | – | Для машинной резки повышенного качества |
| Aзотно-кислородная смесь | Не рекомендуется | Для машинной резки с повышенной скоростью | |
| Азот | Для экономичной ручной и машинной резки | Для ручной и полуавтоматической резки | – |
| Aргоно-водородная смесь | Для резки кромок повышенного качества | Не рекомендуется |
Плазменная резка экономически целесообразна для обработки:
- алюминия и сплавов на его основе толщиной до 120 мм;
- меди толщиной до 80 мм;
- легированных и углеродистых сталей толщиной до 50 мм;
- чугуна толщиной до 90 мм.
Таблица 2. Ориентировочные режимы воздушно-плазменной резки металла
| Разрезаемый материал | Параметры режима | ||||||
| Толщина (мм) | Диаметр сопла (мм) | Сила тока (А) | Напряже- ние (В) | Расход воздуха (л/мин) | Скорость резки (м/мин) | Средняя ширина реза (мм) | |
| Алюминий | 5–15 | 120–200 | 170–180 | 2–1 | |||
| 30–50 | 280–300 | 170–190 | 40–50 | 1,2–0,6 | |||
| Медь | 160–180 | 40–60 | |||||
| 1,5 | 3,5 | ||||||
| 0,7 | |||||||
| 0,5 | 4,5 | ||||||
| 0,3 | 5,5 | ||||||
| 3,5 | 0,4 | 6,5 | |||||
| Сталь 12Х18Н10Т | 5–15 | 250–300 | 140–160 | 40–60 | 5,5–2,6 | ||
| 10–30 | 160–180 | 2,2–1 | |||||
| 31–50 | 170–190 | 1–0,3 |
Преимущества плазменной резки по сравнению с газовыми способами резки
- значительно выше скорость резки металла малой и средней толщины;
- универсальность применения – плазменная резка используется для обработки сталей, алюминия и его сплавов, меди и сплавов, чугуна и др. материалов;
- точные и высококачественные резы, при этом в большинстве случаев исключается или заметно сокращается последующая механическая обработка;
- экономичность воздушно-плазменной резки – нет потребности в дорогостоящих газах (ацетилене, кислороде, пропан-бутане);
- возможность вырезать детали сложной формы;
- очень короткое время прожига (при кислородной резке требуется продолжительный предварительный прогрев);
- более безопасная, поскольку отсутствуют взрывоопасные баллоны с газом;
- низкий уровень загрязнения окружающей среды.
Недостатки плазменной резки по сравнению с газовыми способами резки:
- максимальная толщина реза обычно составляет 80–100 мм (кислородной резкой можно обрабатывать чугун и некоторые стали толщиной до 500 мм);
- более дорогое и сложное оборудование;
- повышенные требования к техническому обслуживанию;
- угол отклонения от перпендикулярности реза не должен превышать 10–50º в зависимости от толщины детали (в противном случае существенно расширяется рез, что приводит к быстрому износу расходных материалов);
- практически отсутствует возможность использования двух ручных резаков, подключенных к одному аппарату;
- повышенный шум вследствие истечения газа из плазматрона с околозвуковыми скоростями;
- вредные азотсодержащие выделения (при использовании азота) – для уменьшения разрезаемое изделие погружают в воду.