На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Технология производства длинномерных изделий

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 27.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И.Носова» 

Кафедра   Машины и технология  обработки давлением. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа по предмету: «Технология производства длинномерных изделий» 
 
 
 
 

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Магнитогорск 

                                                   Содержание

Введение

 
Назначение  процесса волочения и сортамент изделий 

    Обработка металла волочением, т. е. протягивание прутка через отверстие, выходные размеры  которого меньше, чем исходное сечение  прутка, находит широкое применение в металлургической, кабельной и  машиностроительной промышленностях. Волочением получают проволоку с минимальным диаметром 0,002 мм, прутки диаметром до 100 мм, причем не только круглого сечения, трубы главным образом небольшого диаметра и с тонкой стенкой. Волочением обрабатывают стали разнообразного химического состава, прецизионные сплавы, а также практически все цветные металлы (золото, серебро, медь, алюминий и др.) и их сплавы. Изделия, полученные волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения. Если изделию требуется придать в основном эти характеристики, то такой вид обработки называют калибровкой.
  Волочение чаще всего выполняют при комнатной  температуре, когда пластическую деформацию большинства металлов сопровождает наклеп. Это свойство в совокупности с термической обработкой используют для повышения некоторых механических характеристик металла. Так, например, арматурная проволока диаметром 3.. .12 мм из углеродистой конструкционной стали (0,70...0,90%С) при производстве ее волочением обеспечивает предел прочности 1400... 1900 МПа и предел текучести 1200... 1500 МПа.
  Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок.
  Волочением  можно изготовлять полые и  сплошные изделия часто сложного поперечного сечения, производство которых другими способами не всегда представляется возможным (например, тонкие изделия, прутки значительной длины). 

Теоретические основы процесса волочения 

  Волочение представляет собой один из древнейших способов обработки металла давлением. Впервые волочение начали применять 3...3,5 тыс. лет до н. э. Однако, систематическое опытное и теоретическое изучение процесса по существу началось лишь в ХХ в.
   Неравномерное деформирование сечения прутка некоторые  исследователи объясняют также  появлением искажения плоского среза заднего конца прутка в процесс е волочения. На основании этого же явления иногда утверждают о разности скоростей течения отдельных слоев прутка при деформировании, хотя по данному вопросу имеется и другое мнение. О характере и условиях деформирования металла при волочении можно судить по изменению твердости или разнице размера зерна в сечении прутка после волочения. Неравномерность напряженного состояния можно также наблюдать оптическим методом при волочении образцов из оптически активных материалов (синтетических смол).
     Рассматривая процесс волочения, можно видеть, что взаимодействие деформируемого металла с волокой характеризуется наличием трения скольжения по всей контактной поверхности. Это существенно влияет на силовые условия процесса, вызывает неравномерное распределение деформации по диаметру протягиваемого прутка. В любом слое, находящемся на некотором расстоянии от центрального, как указывал С. И. Губкин, элементы слоя испытывают не только растяжение, но и деформацию дополнительного сдвига и деформацию изгиба, причем тем большую, чем дальше слой удален от оси протягиваемого прутка. При волочении в результате имеющихся сил трения на контактной поверхности металла и инструмента возникает задерживающее действие поверхностных слоев прутка, что наряду с влиянием других факторов процесса создает условия для появления разности продольных скоростей по сечению деформируемого тела. Однако ввиду целостности прутка и сдерживающего действия его внешних, недеформируемых в данный момент участков скорости течения периферийных и центральных слоев, как показали опыты И.К.Суворова и др., принудительно выравниваются. Вследствие этого появляются продольные растягивающие напряжения в поверхностных слоях и сжимающие - в центральных.
  Возможность протягивания прутка через отверстие  волоки ограничивается предельными  условиями: усилие волочения Q не должно вызывать в переднем конце прутка пластическую деформацию, иначе передний конец будет иметь остаточную деформацию и в конечном итоге произойдет его разрыв. По этой причине волочение горячего металла или металла с низким значением предела текучести может бьпь использовано весьма ограниченно вследствие уменьшенной прочности переднего конца. Поскольку прилагаемое усилие волочения к переднему концу прутка определяется податливостью металла пластическому' деформированию, значением контактного трения и площадью соприкосновения прутка с волокой, то, следовательно, для данной геометрии волочильного очка усилие волочения будет тем выше, чем больше степень деформирования и чем больше контактные силы трения. Установлено, что до 30...50%, а иногда и до 80% общего усилия волочения расходуется на преодоление контактного трения. Это ограничивает практическое значение единичной вытяжки Ц, которое чаще всего составляет 1,2... 1,3 и редко поднимается до 1,5.
   Кроме того, контактные силы трения и работа деформации, большая часть которой  превращается в теплоту, повышают среднюю температуру проволоки до 2500С, а температуру контактной поверхности - до 7000С. Это создает условия повышенного износа инструмента, налипания металла на контактную поверхность, увеличивает обрывы деформируемого тела и пр. Поэтому всегда стремятся уменьшить силы трения. Наряду с улучшением качества самой смазки большое значение имеет способ подачи смазки на контактные поверхности. Наибольший эффект обеспечивает гидродинамический ввод смазки. Теория и исследования этого способа ввода смазки принадлежат В. Л. Колмогорову и его сотрудникам. В основу метода положено использование сборной волоки, состоящей из напорного и рабочего твердосплавных вкладышей.
  Заметный  эффект увеличения вытяжки может  дать противонатяжение, т. е. усилие, приложенное к заднему концу прутка. Противонатяжение снижает сопротивление металла деформированию, уменьшает влияние контактного трения и, следовательно, разогрев волок, а в конечном итоге обеспечивает увеличение вытяжки ?.
  Большое влияние на условия волочения  оказывает выбор профиля волочильного отверстия, поскольку это определяет условия деформации металла и возможность успешной подачи смазки на рабочие поверхности, т. е. снижение отгона смазки. Заметное снижение сопротивления трению и необходимого усилия волочения наблюдается при замене обычной волоки роликовой (дисковой). Но применение роликовых волок ограничено их конструктивной сложностью.
  В  процессе  волочения  металлу  придают определенную  форму,  необходимые размеры и специальные свойства. Схема волочения представлена на рис. 1.1.

          Рис. 1.1. Схема волочения: 1 — проволока; 2 — волока
   От  других процессов обработки металлов давлением волочение отличается разноименной схемой главных напряжений и симметричной схемой главных деформаций (рис. 1.2). 


    Рис. 1.2.  Схема главных напряжений (а) и главных деформаций (б) при волочении
Разноименная  схема главных напряжений характеризуется  высоким к.п.д. деформации и пониженным расходом энергии. Растягивающее напряжение способствует охрупчиванию металла при волочении, а максимально допустимая величина ограничивает степень деформации за переход. Сжимающие напряжения и вызывают внешнее трение в канале волоки. По условию пластичности при волочении сплошных круглых тел соотношение между главными напряжениями в данном случае выражается зависимостью:

  Симметричная    схема    деформации    способствует    образованию    волокнистой структуры в проволоке - определяющего фактора в формировании ее свойств.
Степень    деформации    при    волочении    выражается:    абсолютным обжатием (обжатием по диаметру)

относительным обжатием (обжатием по поперечному  сечению)  
 
 

 

и коэффициентом  вытяжки 


где do и d - диаметры проволоки до и после волочения;
    Fo и F - соответствующие площади ее поперечного сечения. 

Между относительным  обжатием и вытяжкой существует связь

   Для построения маршрута (переходов) волочения удобнее деформацию выражать вытяжкой, так как имеется простая связь между единичными (в одной волоке) и суммарными (во всех волоках) деформациями:
   
где - суммарная вытяжка за п переходов;
- единичные вытяжки за первый, второй,... и n-й переходы.
Суммарная вытяжка

   Площадь поперечного сечения при волочении  изменяют при помощи волок. Волоки в основном готовят на основе карбидов вольфрама и кобальта. Для волочения тончайшей проволоки используют волоки из алмазов.
   Основными параметрами волоки являются: углы входного и выходного конусов, рабочий угол волоки и длина калибрующий зоны (рис. 1.3).

 Величины  углов входного конуса, рабочего конуса и выходного конуса волоки зависят от ряда технических причин, механических свойств проволоки и применяемой смазки. На практике наибольшее распространение имеют волоки с углом входного конуса 24°, а выходного 90° и углом рабочего конуса 6-12°.
 В большинстве случаев металл, обрабатываемый волочением, предварительно не нагревают: он входит в волочильный канал при комнатной температуре, а образующееся в канале тепло деформации и внешнего трения отводят, непрерывно омывая волоки охлаждающей эмульсией, водой, или окружающим воздухом. При таком холодном волочении с надлежащей смазкой и инструментом протянутый металл имеет гладкую блестящую поверхность и достаточно точные размеры поперечного сечения.
 В некоторых  специальных случаях, когда деформируемый  металл обладает недостаточной пластичностью, при комнатной температуре или высоким сопротивлением деформированию, волочение ведут в предварительно нагретом состоянии. Например, при волочении цинковой проволоки для увеличения пластичности заготовки ее предварительно подогревают до 80—90°, погружая моток в нагретую воду. В очаге деформации температура проволоки доходит до 120—150°, т. е. до температуры, при которой образуется максимальное количество систем скольжения. 
 
 
 
 

1. Задание на проектирование.

Разработка  технологического процесса изготовления стальной проволоки. 

Диаметр заготовки D,мм
Предел  прочности ?,МПА
1,8 1600

2. Выбор маршрута  волочения

 
Процесс волочения  осуществляют обычно в несколько  переходов, т.е. применяется дробный  процесс пластической деформации. Осуществить всю деформацию в один переход в большинстве случаев не удается по многим причинам: требуются чрезмерно большие усилия волочения, возникают обрывы проволоки и т.д. Поэтому, важное значение имеет распределение единичных деформаций по маршруту волочения, поскольку от этого зависит стабильность процесса (отсутствие обрывов), энергозатраты, а также формирование заданных физико-механических свойств.

2.1. Определение размера  исходной заготовки  для волочения

 
Выбор размера проволоки (заготовки) или прутков, предназначенных для волочения, сводится к определению их диаметра и является ответственной задачей   при   построении технологического процесса их производства. Во многих случаях необходимо знать, какие свойства должен иметь металл заготовки после волочения. Диаметр   заготовки   для получения проволоки или прутков, которые будут протягиваться на меньший диаметр после промежуточной термической обработки или подвергаться окончательной термической обработке в готовом состоянии (в этих случаях после волочения  не  требуется   иметь   строго   ограниченные физико-механические    свойства),   всецело    определяется пластичностью металла,   его   способностью   протягиваться через волоку. 
 

Задается:  C = 0,35?1,0% - содержание углерода в стали.
                   Q = 80?95 % - суммарное обжатие.
                   ?  = 20?30% – единичное обжатие. 

Задаем: С=0,5%;   Q=80%;   ? =28%. 

Расчет  диаметра заготовки:
   

2.2. Расчет маршрута  волочения

 
       Выбирая ряд последовательных, весьма малых  единичных обжатий неблагоприятно отражается на равномерность течения металла и однородность деформаций по его сечению, а так же снижается производительность и повышаются энергозатраты.
       Принимая  ряд последовательных, больших единичных  обжатий, заметно снижается пластичность и допустимое суммарное обжатие.
       Наиболее  эффективен маршрут, при котором  первое единичное обжатие дается пониженным для того чтобы обеспечить лучшее слоя смазки на протягиваемом обжатии, затем в зоне высокой пластичности металла.  

Расчет числа  протяжек:

Тогда маршрут  волочения будет следующий:


Рисунок 1 – График маршрута волочения. 

Расчет диаметров проволоки:
, где 



Расчет суммарного обжатия:
 

Расчет среднего единичного обжатия 


 

Определим оставшиеся диаметры

 

Определение технологической вытяжки:
 
;  
;   
;

Определим суммарную деформацию: 

        

       

 

3. Расчет энергосиловых  параметров при  волочении

3.1 Определение свойств исходной заготовки и их изменение в процессе волочения

 
 
Временное сопротивление  разрыву проволоки:

- временное сопротивление разрыву  заготовки;
- прирост предела прочности;
=(100•C+53-dзаг)•10=(100•0,5+53-4,02)•10=989,8 МПа 

Находим прирост  предела прочности в результате волочения: 

 

 


Прирост предела  прочности за одну протяжку:
 

Определим предел прочности





 

3.2 Определение силы волочения:







3.3 Определение скорости волочения:







3.4 Расчет напряжений волочения

 
 
;





3.5 Расчет мощности волочения

 
, где 




     
 
 
 
 

                                                  Результаты расчетов сведем в таблицу 1
Показатели Заготовка 1 2 3 4 5
1 Диаметр проволоки, мм 4,02 3,59 3,12 2,71 2,0 1,8
2 Единичное обжатие
- 20 24 24 24 20
3 Вытяжка
- 1,25 1,31 1,31 1,31 1,25
4 Суммарная деформация, Q - 20 39 54 75 80
5 Предел  прочности
- 1112,36 1234,86 1357,36 1479,86 1602,36
6 Напряжение  волочения
- 380,5 462,4 508,7 554,1 557,2
7 Сила  волочения Т, Н - 3846,8 3533,3 2930,1 1739,9 1393
8 Скорость  волочения
- 2,79 3,49 4,58 6 7,91
9 Мощность  волочения N, кВт - 12,1 14 15,24 11,8 12,5

4. Патентирование заготовки.

 
          Патентирование - термообработка, применяемая  для получения высокопрочной   проволоки. Проволоку нагревают в проходной печи до температур на 150-200 градусов выше Ас3 , пропускают через свинцовую или соляную ванну при температур(450-550 0С) и наматывают на приводной барабан.  
           Патентирование -изотермическое превращение переохлажденного аустенита в так называемой первой степени, когда происходит непосредственный распад аустенита на смесь, состоящую из феррита и цементита. Так же представляет собой превращение  аустенита в области температур (450….550 0С) охлаждающей среды.
             Высокая температура нагрева необходима для гомогенизации  аустенита. Скорость движения проволоки должна быть такой, чтобы время пребывания в ванне было несколько больше времени окончания перлитного превращения. Иначе, при выходе проволоки из ванны аустенит, не успевший претерпеть перлитный распад, превращается в нижний бейнит или мартенсит и пластические свойства проволоки резко снижаются. 
        При этом температуры между началом и концом превращения и температурой охлаждающей среды меньше, а распределение ферритоцементитных составляющих тем равномернее, чем тоньше патентируемая проволока при прочих равных условиях
            При выходе из ванны проволока имеет ферритно-цементитную структуру с очень малым межпластинчатым расстоянием и отсутствием зерен избыточного феррита. Благодаря этому проволока  способна выдерживать большие обжатия при холодной протяжке без обрывов.
       Увеличение  концентрации углерода ускоряет процесс преобразования аустенита с уменьшением содержания углерода следует повышать температуру нагрева, так как в этом случае уменьшается скорость превращения перлита в аустенит, повышается температура превращения Fe2 в Fe, снижается склонность стали к обезуглероживанию и отслоению.
       При увеличении диаметра проволоки так  же необходимо повышать температуру  нагрева, так как это улучшает свойства проволоки после волочения  и создает предпосылки для увеличения скорости патентирования. Даже в том случае, если температура нагрева достаточна, нельзя допустить, чтобы было увеличение потому что процессы связанные превращением сопровождаются в полной мере.
       Эти процессы также завися от продолжительности  пребывания проволоки в печи при  заданной температуре и технологии нагрева. Процесс патентирования протекает в зоне температур перлитного превращения в довольно узком интервале температур 420  --540 0С. В процессе патентирования в производственных условиях проволока под действием различных причин соверщает некоторое движение. Характер микроструктуры патентирования проволоки определяют скоростью охлаждения, устойчивость аустенита и температурой охлаждающей среды.
       .
1. Минимальная  температура нагрева проволоки, 
СО:tн=900•50•С+10•Dк=900-50•0,6+10•4,38=826,2 0C.
2. Время пребывания в печи:
     tmin = 30 + 5• D2к=30+5•4,382=2,09 часа.
3. Средняя  температура охлаждающей среды
    Тв = 490 + 60•С - 15•D = 490 + 60•0,85 - 15• 4,38 = 491,50 С.

5. Подготовка поверхности металла к волочению

5.1 Строение и количество окалины

 
Окалина, образующаяся при обычном нагреве, горячем деформировании и охлаждении стального изделия, а также при его термической обработке, представляет собой комплекс химических соединений железа и других элементов с кислородом (оксидов, гидратов, силикатов, сульфидов, карбидов и др.).
Основными составляющими структуры окалины  являются оксиды железа; доля других элементов, а также их более сложных соединений незначительна и зависит главным образом от марки стали и способа ее раскисления.
В начальной  стадии окисления металла протекает химическая реакция его с окисляющим газом, при этом на поверхности металла образуется тончайший слой оксидов. Дальнейшее окисление происходит путем реакционной диффузии ионов кислорода и металла навстречу друг другу сквозь непрерывно утолщающийся слой окалины.
В окалине  присутствуют также сложные соединения других элементов, которые попадают в сталь при раскислении (например, алюминия, кремния, марганца) или при легировании (например, хрома, марганца, никеля, вольфрама и др.)- Эти соединения образуют промежуточный слой, располагающийся между основным металлом и окалиной.
Окалина углеродистой стали, образующаяся при  температурах выше 600 °С, состоит из оксидов железа FeO (вюстит), Fe3O4 (магнетит) и Fe2O3 (гематит). Оксиды располагаются слоями в соответствии с уменьшением содержания кислорода в направлении от наружного слоя к внутреннему (рис.21).
Вюстит (FeO) —наиболее мягкая и рыхлая составная часть окалины с небольшой абразивностью. Он хорошо растворяется в кислотах и полностью может быть удален механическим путем. Поэтому окалина в виде вюстита предпочтительнее других оксидов.
Магнетит  (РезО4) обладает значительной    абразивностью и почти не растворим в кислотах.
Гематит  (РегОз)  обладает высокой абразивностью  и      плохо растворяется в кислотах.
При твердости  металла по Виккерсу в 140 ед. твердость FeO составляет 270—350, Fe3O4 420—500, Fe2O3 1030 ед.
Следует иметь в виду разницу между  окалиной и ржавчиной: первая является комплексом химических соединений железа и других элементов в стали, образующихся при высоких температурах; вторая представляет собой    продукт окисления металла при нормальной температуре в условиях действия на него влаги и загрязненного воздуха.
В составе  этого продукта в основном находятся Fe(OH)  коричневого   цвета    (гидротизированный   магнетит   F3O42О), хлориды, сульфаты и другие соединения. Указанные соединения не образуют на поверхности изделия плот-  ной пленки. При слишком долгом хранении металла ржавчина стареет и ее трудно удалить как кислотами, так и механическими способами. Поэтому следует избегать чрезмерно долгого хранения катанки в условиях сырой и за-  грязненной атмосферы.
Количество  и структура окалины при прокатке катанки зависят от температуры, скорости и способа ее охлаждения.
Выше 950 °С и при избытке кислорода  медленно охлажденная катанка имеет очень пористую окалину в количестве до 30 кг/т, почти целиком состоящую из магнетита и гематита. В случае ускоренного одностадийного охлаждения катанки окалина состоит в основном из FeO в количестве 12—16 кг/т. Регулируемое ускоренное двухстадийное
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.