Выбор заготовок в машиностроении

Васильев А.С., Кондаков А.И.

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 г.

1. ВИДЫ ЗАГОТОВОК И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1.1. Общие сведения о заготовках

Заготовкой в машиностроении называют предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхностей и (или) материала изготовляют деталь. Заготовительное производство является неотъемлемой начальной фазой любого машиностроительного производства.

Заготовки принято различать по виду, отражающему характерные особенности базового технологического метода их изготовления. Выделяют следующие виды заготовок:

1) получаемые литьем (отливки);

2) получаемые обработкой давлением (кованые и штампованные заготовки);

3) заготовки из проката;

4) сварные и комбинированные заготовки;

5) получаемые методами порошковой металлургии.

Заготовка может быть штучной (мерной) или непрерывной, например пруток горячекатаного проката, из которого путем его разрезки в процессе изготовления могут быть получены отдельные штучные заготовки.

Развитие машиностроения привело к появлению еще одного вида заготовок — получаемых из конструкционной керамики.

Заготовка каждого вида может быть получена одним или несколькими способами, родственными базовому. Например, отливка может быть получена литьем в песчаные, оболочковые формы, в кокиль и т. д.

Литьем получают заготовки практически любых размеров как простой, так и очень сложной конфигурации практически из всех металлов и сплавов. Качество отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри стенок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки, а также машиностроительные профили, Ковку применяют в единичном, мелкосерийном производстве, а

также при изготовлении очень крупных, уникальных заготовок и заготовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки, близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых.

Машиностроительные профили изготовляют прокаткой, прессованием, волочением.

Заготовки из проката применяют в единичном и серийном производстве. Прокат выбранного профиля путем разрезки превращают в штучные (мерные) заготовки, из которых последующей механической обработкой изготовляют детали. Совершенство заготовки определяется близостью выбранного профиля проката поперечному сечению детали (с учетом припусков на обработку).

Сварные и комбинированные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых с помощью различных способов сварки. В комбинированной заготовке, кроме того, каждый составной элемент представляет собой самостоятельную заготовку соответствующего вида (отливка, штамповка и т. д.), изготовленную выбранным способом по самостоятельному технологическому процессу. Сварные и комбинированные заготовки значительно упрощают создание конструкций сложной конфигурации. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям и требовать лишь незначительной, чаще отделочной обработки.

Заготовки из конструкционной керамики применяют при создании теплонапряженных и (или) работающих в агрессивных средах деталей.

Заготовку перед первой технологической операцией процесса изготовления детали называют исходной заготовкой.

1.2. Отливки

Отливка - изделие или заготовка, полученные технологическим методом литья. Применяемые в литейном производстве сплавы разделяют следующим образом: 1) чугуны и стали; 2) бронзы и литейные латуни; 3) алюминиевые литейные сплавы; 4) магниевые литейные сплавы; 5) тугоплавкие (на основе титана, вольфрама, ниобия, ванадия), цинковые, легкоплавкие (на основе висмута, олова, свинца, кадмия) и другие сплавы. Бронзы, латуни, алюминиевые, магниевые и цинковые сплавы называют цветными сплавами. Около 75 % всех отливок (по массе) изготовляют из чугуна, примерно 20 % — из сталей и до 4 % — из цветных сплавов.

В зависимости от массы чугунные и стальные отливки разделяют на мелкие (до 100 кг), средние (100... 1000 кг), крупные (1000...5000 кг), тяжелые (5000...20 000 кг) и особо тяжелые (свыше 20 000 кг).