Для получения детали из прессовки необходимо проточить вторую внутреннюю фаску и просверлить отверстие. Для образования фаски используем токарный одношпиндельный автомат, там же сверлим отверстие. Для этого можно использовать автомат мод. 1Б140 предназначенный для изготовления в массовом и крупносерийном производстве деталей, требующих обтачивания, подрезания торцов, сверления, зенкерования, нарезания резьбы и т. п. Технологический метод формирования поверхностей заготовок точением характеризуется двумя движениями: вращательным движением заготовки (главное движение резания) и поступательным движением режущего инструмента – резца (движение подачи).движение подачи осуществляется параллельно оси вращения заготовки (продольная подача), перпендикулярно оси вращения заготовки (поперечная подача), под углом к оси вращения заготовки (наклонная подача).
Револьверная головка с шестью гнездами для инструментов имеет горизонтальную поперечную ось поворота в револьверном суппорте . Суппорт имеет продольную рабочую подачу Sп и может быстро отводиться от заготовки после завершения перехода обработки для смены инструмента в гнезде путем поворота головки на 1/6 часть оборота.
1.3 Схема пресс-формы
1.Пресс-форма – основной инструмент при прессовании порошков, основными деталями которой являются:
- матрица, которая обеспечивает формирование боковой поверхности прессовки;
- нижний пуансон, который формирует нижнюю поверхность прессовки и обеспечивает функцию выталкивания детали после прессования;
- верхний пуансон, который формирует верхнюю часть прессовки и передающий усилия от ползуна пресса на порошок.
При конструировании пресс-форм учитываются основные требования:
· Формирование детали заданных форм и размеров;
· Равномерная плотность по всему объему прессовки;
· Возможность наиболее простого извлечения изделия, т.е. выпрессовки;
· Простота в изготовлении, в т.ч. обеспечение простоты и доступности ремонта;
· Надежность эксплуатации;
· Долговечность, а значит рабочие детали должны иметь высокую поверхностную стойкость, прочность для противостояния деформации, стиранию, износу и т.д. [3]
2. Классификация детали по группе сложности
Все виды прессуемых из порошковых материалов изделий можно разделить на семь групп по сложности конфигурации:
· I группа – детали без отверстий с неизменным сечением по высоте, ограниченными двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными направлению прессования;
· II группа – детали с неизменным сечением по высоте, ограниченные двумя параллельными плоскостями, с одним или несколькими отверстиями в направлении прессования с соотношением высоты изделия к толщине стенки h/δ ≤ (8÷10);
· III группа – детали второй группы, но соотношением h/δ > (8÷10);
· IV группа – детали с наружным или внутренним буртом и отношением h/δ ≤ (6÷8);
· V группа – детали четвертой группы, но с соотношением h/δ > (6÷8);
· VI группа – детали без отверстий, имеющие по высоте несколько сечений и переходов;
· VII группа – детали с отверстием, имеющие несколько наружных и внутренних переходов по высоте и детали, ограниченные не параллельными плоскостями или криволинейными поверхностями; [3]
Предложенная деталь «втулка» относится ко III группе, т.к. сечение данной детали не изменяется по высоте, она ограниченна двумя параллельными плоскостями, но имеется одно отверстие диаметром 10 мм.
Высота изделия равна 20мм, а толщина 5мм, т.е. соотношение высоты изделия к толщине стенки h/δ = (20÷5), т.е. h/δ > (8÷10).
3. Расчет состава шихты аналитическим способом
Деталь формируется на основе следующих порошковых материалов: порошок железа; порошок графита; порошок меди.
Формирование шихты с использованием железа и графита позволяет обеспечить химические состав и структуру аналогичную углеродистым сталям. Содержание графита от 1 до 4% позволяет обеспечить структуру преимущественно доэвтектоидных сталей. Это связано с тем, что не весь графит взаимодействует с железом, образуя соответствующие фазы (феррит – твердый раствор углерода в α-железе, цементит – химическое соединение Fe3C, перлит – тонкая механическая смесь феррита и цементита).Часть графита (до 75%) остается в свободном виде.
Медь нужна для стабилизации усадки при спекании детали.
Состав шихты: 92,4 Fe + 3,0 C + 4,6 Cu
Подшихтовка: 91,3 Fe + 2,5 C + 6,2 Cu
Решение:
92,4 Fe + 3,0 C + 4,6 Cu = 100% (на 7 кг порошка)
m (Fe) = 7,0/10,0*9240,0 = 6,468 кг
m (C) = 7,0/10,0*300 = 0,210 кг
m (Cu) = 7,0/10,0*460 = 0,322 кг
Подшихтовка:
91,3 Fe + 2,5 C + 6,2 Cu = 100%
Расчет производим по С, т.к. в разы большее увеличение произошло именно по С:
100 г (шихты) – 3 г (С)
Х г – 2,5 г (С)Х =2,5/3*100 = 83,33 г
Отсюда:
Х (Fe) = 92,4*83,33/100 = 76,36 г
Х (Cu) = 4,6*83,33/100 = 3,83 г
92,4 Fe + 3,0 C + 4,6 Cu = 100
76,36 Fe + 2,5 C + 3,83 Cu = 83,33
14,34 Fe + 0 С + 2,37 Cu = 16,67
Это количество чистых компонентов, которое необходимо добавить к 83,33 г. шихты материала I для получения 100 г. шихты материала II.
4. Определение массы навески порошков
Общепринятой считается расчётная формула для величины навески:
Q = γк * V* (I - Пс / 100)* К1*К2
Где Q - навеска порошка, г
γк — плотность беспористого материала, г/см
V - объём изделия после спекания, см3
Пс— фактическая плотность спечённого изделия, %
К1 — коэффициент, учитывающий потери порошка при прессовании и зависящий от точности изготовления деталей пресс-формы.
К2 - коэффициент, учитывающий потерю массы прессовкой при спекании в результате восстановления оксидов и удаления примесей, в том числе и смазки.
γк= 100/ (a1/ γ1+ а2/ γ2 + а3/γ3+.. .+аn/γn)
где γ1, γ2, γ3, γn - плотности отдельных компонентов
а1, а2, а3, аn — содержание отдельных компонентов в смеси.
γк = 100/ (92,4/7,6 + 3,0/2,2 + 4,6/8,8) = 100/(12,16 +1,36 + 0,52) = 100/14,04 = 7,123 г/см3
V = π*R2*H- π*r2*H-Vфаски
V = 3,14*202*20-3,14*152*20 – 359,79 = 25132,74 - 14137,17 - 359,79 = 10635,78 мм3 = 10,6358см3
Q = 7,123 * 10,6358* (1-15/100)* 1,006* 1,02 = 66,08 грамм
5. Разработка схемы участка порошковой металлургии
5.1 Выбор пресса
Некоторые детали машин должны обладать настолько специфическими свойствами, что для их изготовления непригодны монолитные металлы. Например, детали должны быть пористыми или содержать компоненты, не образующие сплавов с железом, медью и т. п. В таком случае детали изготовляют из металлических порошков или их смесей (шихты) с другими компонентами на специальных прессах-автоматах.
В зависимости от типа привода различают механические (кривошипные) и гидраалические прессы-автоматы. Механические прессы-автоматы имеют более сложное устройство и довольно дорогие, их выпускают с номинальным усилием до 1,6 МН. Гидравлический привод позволяет упростить конструкцию, но производительность таких прессов-автоматов ниже, чем механических.
Отличительные особенности прессов-автоматов для изготовления деталей из металлических порошков обусловлены свойствами исходной «сыпучей заготовки» и характером процесса деформации. Так называемый насыпной объем «заготовки» намного превышает объем летали. Поэтому в процессе деформации «заготовку» равномерно уплотняют по всему объему до заданной плотности. Для этого в инструменте необходимо предусмотреть независимость движения его отдельных частей - верхних и нижних пуансонов, матрицы, стержня выталкивателя - с использованием соответствующих механизмов.
Oтпрессованная из шихты заготовка - это еще не готовая детать, поскольку сцепление деформированных частиц порошка остается слабым. Поэтому се подвергают химико-термической обработке спеканию в специальных печах. В ходе спекания полностью протекают адгезионные процессы и заготовка становится прочной. Однако спекание сопровождается изменением размеров заготовки, и поэтому необходима калибровка спеченной заготовки. Только после этого изготовление детали с требуемыми свойствами и размерами закончено. Механические прессы-автоматы для прессования металлических порошков выполняют с нижним приводом. Станины прессов сварные, коробчатой формы. Подвижную верхнюю траверсу называют прессующей головкой. Возвратно-поступательное движение головки (при рабочем ходе сверху вниз) осуществляют посредством кривошипно-ползунного механизма подобно тому, как это делают на листоштамповочных прессах-авто матах с нижним приводом. В системе привода пресса-автомата предусмотрены коробка скоростей (до 6 ступеней) или вариатор для регулирования скорости прессования.
Силу прессования регулируют посредством эталонирования давления воздуха в пневматическом мультипликаторе гидравлического цилиндра (гидроподушки), установленного в прессующей головке. Рабочие части инструмента закреплены на плите плунжера гидравлического цилиндра. Поэтому плунжер при достижении заданного усилия прекращает свое движение, несмотря на продолжающееся перемещение прессующей головки (но аналогии с прижимом в прессе тройного действия для чистовой вырубки. Поддержание силы постоянной в течение некоторого времени предохраняет пресс от перегрузок при неправильном ведении технологического процесса, например при излишней засыпке шихты в матрицу.
Основные размеры и параметры прессов-автоматов для прессования деталей из металлических порошков 25 кН – 1 МН регламентированы ГОСТ 10480. Конструкция прессов усложняется при усложнении формы и увеличении размеров прессуемых деталей. Например, для изготовления деталей с буртами необходимо иметь два нижних пуансона с независимым приводом. Калибровку спеченных заготовок проводят на прессах-авто матах, подобных автоматам для прессования.[6]
Серийность производства 300 тыс. деталей в год.
Выберем один пресс с учетом, что на прессе автоматизированы все основные операции.