Заготовка – предмет производства, из которого различными методами путем изменения формы, размеров, физических и механических свойств материала, качества поверхности получают деталь.
Заготовки в машиностроении бывают четырех видов – бунтовые (проволока или лента, свернутые в бунт), прутковые (прутки, полосы, тяги), штучные (отливки, поковки, штучные из прутков) и порошковые (пресс-порошки, гранулы, таблетки) для получения пластмассовых, металлокерамических и керамических деталей.
Из бунтовых заготовок большой длины можно получить очень большое число деталей, меньшее число – из прутковых заготовок и только одну деталь – из штучной заготовки. Небольшие по размерам и массе детали целесообразно изготавливать из бунтовых и прутковых заготовок. Для получения высокого коэффициента использования материала необходимо применять штучные заготовки, по форме и размерам близкие к готовой детали. Из порошков и гранул получают штучные заготовки или готовые детали, дальнейшая обработка которых почти не требуется.
Основные способы изготовления заготовок приведены на рисунке 5.1.
Правильно выбрать способ получения заготовки – означает определить рациональный технологический процесс её получения с учётом материала детали, требований к точности её изготовления, технических условий, эксплуатационных характеристик и серийности выпуска.
Машиностроение располагает большим количеством способов получения деталей.
Максимальное приближение геометрических форм и размеров заготовки к размерам и форме готовой детали – главная задача заготовительного производства.
Рисунок 5.1 Классификация заготовок
Заданные конструктором форма, размеры и марка материала детали во многом определяют технологию изготовления.
Таким образом, выбор вида заготовки происходит в процессе конструирования, так как при расчёте деталей на прочность, износостойкость или при учете других показателей эксплуатационных характеристик конструктор исходит из физико-механических свойств материала детали.
На себестоимость изготовления детали влияют конструктивные, производственные и технологические факторы.
То, насколько полно в заготовке учтено влияние факторов первой и второй групп, позволяет судить о технологичности заготовки.
Под технологичностью заготовки принято понимать, насколько данная заготовка соответствует требованиям производства и обеспечивает долговечность и надежность работы детали при эксплуатации.
Выпуск технологичной заготовки в заданных масштабах производства обеспечивает минимальные производственные затраты, себестоимость, трудоемкость и материалоемкость.
Оптимальное решение при выборе заготовок может быть найдено только при условии комплексного анализа влияния на себестоимость всех факторов, в том числе и способа получения заготовки.
В себестоимости изготовления детали значительную долю составляют затраты на материал.
Наиболее широко для получения заготовок в машиностроении применяют следующие методы:
- литье;
- обработка пластическим деформированием;
- резание;
- сварка;
- а также комбинация этих методов.
Каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок.
Литье – получение заготовок путем заливки расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки.
Обработка пластическим деформированием – технологические процессы, которые основаны на пластическом формоизменении металла.
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений из металлов и сплавов в результате образования атомно-молекулярных связей между частицами соединяемых заготовок.
Резание – получение заготовки из проката, полученного пластическим деформированием, отрезкой или вырезкой.
При выборе метода необходимо ориентироваться в первую очередь на материал и требования к нему с точки зрения обеспечения служебных свойств изделия (литье – чугун, стали с обозначением Л и т.п.).
Выбор способа получения заготовки сложная задача.
Способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим высокое качество детали, производительным, нетрудоемким.
Для мелкосерийного и единичного производства характерно использование в качестве заготовок
- горячекатаного проката;
- отливок полученных в песчано-глинистых формах;
- поковок, полученных ковкой.
Это обуславливает большие припуски, значительную трудоемкость последующей механической обработки.
В условиях крупносерийного и массового производств рентабельны способы получения заготовок:
- горячая объемная штамповка;
- литье в кокиль;
- литье под давлением;
- литье в оболочковые формы;
- литье по выплавляемым моделям.
Применение этих способов позволяет значительно сократить припуски, снизить трудоемкость изготовления детали.
Материалы для изготовления заготовок должны обладать необходимым запасом определенных технологических свойств – ковкостью, штампуемостью, жидкотекучестью, свариваемостью, обрабатываемостью.
Для деформируемых материалов необходимым технологическим свойством является технологическая пластичность. Особо жесткие требования по технологической пластичности предъявляются к сплавам, из которых детали получают холодной обработкой давлением – выдавливанием, вытяжкой, гибкой, формовкой.
Если металл обладает низкой жидкотекучестью, высокой склонностью к усадке, то не рекомендуется применять литье в кокиль и литье под давлением, так как из-за низкой податливости металлической формы могут возникнуть литейные напряжения, коробление отливки, трещины. Для этих случаев целесообразно применять оболочковое литье и литье в песчано-глинистые формы.
Для ответственных, тяжело нагруженных деталей (валы, шестерни, зубатые колеса), для которых предъявляются определенные требования к качеству металла и к физико-механическим свойствам – целесообразно использовать поковки, так как в процессе деформирования создается мелкозернистая, направленная волокнистая структура, значительно повышающая физико-механические свойства материала.
Использование точных способов обеспечивает достаточную чистоту поверхности и высокую точность заготовок. Совершенствование ковки и штамповки обеспечивают параметры шероховатости и точность размеров, соответствующих механической обработке и даже финишных операций.
Калибровка, холодное выдавливание обеспечивают получение готовых деталей (заклепки, гайки, болты).
Вопросы для самоконтроля
- Дать определение термину «Заготовка». Виды заготовок.
- Способы изготовления заготовок.
- Что понимается под технологичностью заготовки?
- Пояснить суть основных методов получения заготовок: литье, сварка, пластическое деформирование, резание.
- Основные технологические свойства заготовок.