Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Сентября 2012 в 15:33, контрольная работа
Какие требования предъявляются к железорудному сырью и топливу для современных доменных печей? Какие железорудные материалы и топливо удовлетворяют этим требованиям и применяются для выплавки чугуна?
2. Изготовление силиконовой формы
3. Литье реактопласта
Срок получения первой отливки – до 5 дней.
Конструкторская документация от Заказчика
Создание компьютерной 3D - модели изделия
Изготовление дюралевой формы
Сначала подготавливаются металлические формы: |
|
Отсутствие высоких температур и давлений при литье реактопластов позволяет изготавливать формы из обычной дюрали. Приведенные на снимке формы были изготовлены за четыре смены (1 смена – одна форма). |
На следующем шаге изготавливаются силиконовые формы: Преимущества силиконовых форм состоят в том, что они, не давая усадок, остаются мягкими. Это позволяет отливать сложные детали в формах без съемных знаков. В примере на снимке силиконовая форма выдерживала 20 отливок, после чего отливалась новая. Количество отливок (сколько выдерживается силиконовой формой) обусловлено тем, что изделие тонкостенное. |
В эти формы заливается смешанный реактопласт: Через литьевые отверстия смешанный реактопласт заливается в форму, где проходит полимеризация. Важным свойством используемого реактопласта является отсутствие усадок и возможность использования различных красителей. |
Через 50 минут: Деталь извлекается из формы и можно заливать следующую. Это время зависит от толщины стенки. |
Технология позволяет изготавливать детали различной формы, цвета и твердости. |
Использование реактопластов-полиуретанов (после полимеризации они становятся упругими) позволяет защищать приборы от повреждений после падения с большой высоты. |
Благодаря сильной адгезии, возникающей при воздействии одним из компонентов реактопластов на уже полимеризовавшуюся деталь, получен способ дешевого и быстрого герметичного ввода кабеля в корпус прибора. |
Как и в традиционной технологии, есть прекрасная возможность использовать закладные. |
Последнее достижение – разработка технологии нанесения на изделие, изготовленное из твердого, но хрупкого сорта пластмассы, защитной оболочки из пластика с амортизационными свойствами. |
Вопрос 223
Изложите физическую сущность электродуговой сварки, условия зажигания дуги при переменном и постоянном токе и металлургические процессы сварного шва.
Электродуговая сварка - наиболее распространенный способ соединения металлических деталей, при котором источником тепла является электрическая дуга. Электрическая дуга представляет собой непрерывный поток электронов и ионов, образующихся между двумя электродами в той или иной среде.
Дуга состоит из трех основных частей - анодной, катодной областей и столба дуги (рис. 1). В процессе горения дуги на поверхности электрода и основного металла образуются активные пятна, через которые проходит весь ток дуги. Активное пятно, находящееся на катоде, называется катодным, находящееся на аноде - анодным.
Рис. 1. Электрическая дуга прямого действия: 1 - электрод; 2-3 катодное и анодное пятна; 3 - сварочная ванна; 4 - основной металл; 6, 8 - анодная и катодная области; 7 - столб дуги; Ua - анодное напряжение; UK - катодное напряжение; Uд - напряжение дуги; Uc - напряжение столба; Lд - длина дуги.
Для создания и поддержания дуги необходимо ионизировать воздух или газ в дуговом промежутке. Непрерывная ионизация воздуха или газа обеспечивается электронами, вылетающими с поверхности отрицательно заряженного электрода. Эти электроны сталкиваются с атомами или молекулами газообразных веществ, находящихся в пространстве между электродами, возбуждают или ионизируют их. В процессе горения дуги отрицательно заряженные частицы бомбардируют анод, а положительно заряженные - катод; при этом кинетическая энергия частиц превращается в тепловую и световую, электроны превращаются в электроны проводимости, а ионы нейтрализуются.
Столб дуги представляет собой плазму, нагретую до 6000-8000 °С и состоящую из смеси электронов, нейтральных атомов, положительных и отрицательных ионов. Количество энергии, теряемой в столбе дуги на направленное перемещение электронов и ионизацию газов, примерно 21%.
Выделение тепловой и световой энергии в сварочной дуге происходит неравномерно. Электроны, достигшие анода, отдают ему свою энергию. Здесь образуется сильно нагретое <анодное пятно>. Положительные ионы плазмы движутся к катоду и, отдавая ему энергию, формируют так называемое <катодное пятно>. Обычно в дуге преобладает электронная компонента тока, вследствие чего на аноде выделяется больше тепла, чем на катоде. Считается, что на анод приходится 43, а на катод - 36% энергии, остальная рассеивается в столбе дуги. Необходимое условие существования дуги - поддерживаемая ионной бомбардировкой высокая температура катода, благодаря которой происходит эмиссия электронов, ионизирующих газ в столбе дуги.
Если дуга включена в цепь переменного тока низкой (промышленной) частоты, то в конце каждого полупериода ток прекращается, дуга гаснет. Однако в следующем полупериоде, благодаря термоэмиссии электронов с не успевших остыть участков металла и сохраняющейся некоторое время остаточной ионизации газового промежутка, дуга возникает вновь, как только напряжение между электродами достигнет значения, называемого напряжением зажигания. Чтобы добиться устойчивого горения дуги на переменном токе, необходимы определенные меры. Применяют, например, специальные электроды, в состав покрытия которых добавлены вещества с низким потенциалом ионизации.
Температура электрической дуги зависит от материала электродов: при угольных электродах на катоде она составляет около 3200°С; на аноде - около 3900 "С; при металлических электродах соответственно 2400 и 2600°С. В центре дуги по ее оси температура достигает 6000-8000°С.
При электродуговой сварке на нагревание и расплавление металла используется 60-70% тепла. Остальное количество тепла (30-40%) рассеивается в окружающем пространстве.
Образование дуги начинается с ее зажигания, которое может осуществляться одним из двух способов:
электрод приближается к заготовке на расстояние 3-6 мм и в сварочную цепь на короткое время подключается источник высокочастотного переменного тока высокого напряжения (осциллятор);
зажигание дуги осуществляется в три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку; отвод электрода на 3-6 мм; возникновение устойчивого электрического разряда.
Второй способ является основным, а первый применяется только при сварке неплавящимся электродом.
При коротком замыкании плотность тока в точках контакта достигает больших значений, и под действием выделяющейся теплоты металл в этих точках <мгновенно> расплавляется, образуя жидкую перемычку между основным металлом и электродом. При отводе электрода от поверхности металла жидкая перемычка сначала растягивается, образуя шейку, а затем разрывается, после чего с его разогретого торца (катода) под действием электрического поля начинается термоэлектронная эмиссия электронов. Столкновение быстродвижущихся по направлению к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации. По мере разогрева столба дуги и повышения кинетической энергии атомов и молекул происходит дополнительная ионизация за счет их соударения. Отдельные атомы также ионизируются в результате поглощения энергии, выделяемой при соударении других частиц. В результате дуговой промежуток становится электропроводным и через него начинается разряд электрического тока. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда.
Рис. 1. Схема электрической сварочной дуги
На рис. 2 изображена схема устойчивой сварочной дуги, возникающей при пропускании тока между металлическим (проволочным) электродом 5 и основным металлом 6. Дуговой разряд 2, окруженный пламенем (ореолом) 4, имеет форму расширяющегося к поверхности столба, у основания которого в толще изделия образуется кратер дуги или сварочная ванна 3. Под влиянием автоэлектронной эмиссии и теплоты дуги конец электрода и находящийся под ним участок изделия расплавляются, на изделии возникает сварочная ванна, в которую по каплям У стекает расплавленный металл с электрода 5. Устойчивое горение, необходимое для высокого качества сварки, достигается при длине дуги 3-5 мм. Рекомендуемая длина дуги равняется диаметру электрода. При слишком длинной дуге металл электрода, плавясь, образует большие шарики (крупнокапельный перенос металла), при этом дуга, часто прерываясь, дает широкий неравномерный и забрызганный сварной шов с недостаточным сплавлением. При слишком короткой дуге выделяется недостаточно тепла для глубокого проплавления основного металла, и происходит частое прилипание электрода к основному металлу.
Устойчивость дуги улучшается с повышением напряжения холостого хода сварочного источника (его измеряют при отключенной нагрузке). Однако этот параметр ограничен требованиями безопасности обслуживающего персонала и, согласно ГОСТ95-77Е, не должен превышать 80 В.
Обычно в сварочную ванну с электрода стекает до 90% всего металла плавящегося электрода; 10% металла не достигает сварочной ванны вследствие частичного разбрызгивания, испарения и окисления.
При любом способе сварки и положении шва в пространстве металл всегда переходит с электрода на изделие в виде капель. Расплавленный электрической дугой металл электрода поступает каплями 1 в ванну жидкого металла 5, образующуюся на поверхности свариваемого изделия, у основания дуги (это место обычно называют кратером). Процесс начинается с образования слоя расплавленного металла на конце электрода. Под действием сил тяжести, сил поверхностного натяжения, давления образующихся в металле газов и сжимающего действия электромагнитных сил 2, способствующих образованию шейки 4, и по мере накопления расплавленный металл собирается в каплю, которая, в конце концов, перемыкает дуговой промежуток. В этот момент происходит короткое замыкание сварочной цепи, сопровождаемое резким возрастанием тока. Возникающие при этом электромагнитные силы разрывают каплю, а между ней и концом электрода возникает новая дуга. Капля с ускорением падает в кратер, причем часть металла в виде брызг выбрасывается из зоны сварки.
За одну секунду от электрода отделяется 20-50 капель металла примерно одинакового размера. При больших плотностях тока, например при сварке плавящимся электродом в защитных газах, капельный перенос может переходить в струйный, что способствует улучшению условий формирования шва.
Причина появления вокруг шва излишне большого числа застывших капель металла, удалить которые удается лишь с помощью молотка и зубила, зачастую кроется в форме нагрузочной характеристики источника сварочного тока. Для ручной сварки необходима такая характеристика, чтобы ток короткого замыкания превышал номинальный сварочный ток не более чем в два раза.
Поверхностное натяжение способствует переносу металла с электрода на изделие при сварке короткой дугой. Сила давления газов, возникающая при плавлении электрода, также помогает процессу переноса капли с электрода на свариваемую поверхность. Это играет большую роль при сварке в потолочном положении. Электрический ток, проходя по электроду, создает вокруг электрода магнитное силовое поле, которое оказывает сжимающее действие на жидкую каплю металла, образует шейку (пинч-эффект), и старается отделить каплю от электрода. Под действием электромагнитной силы капля вытягивается, при этом шейка смещается в среднюю часть, утоньшается, и, получив определенное ускорение от радиального давления по оси электрода, оторванная капля переносится в сварочную ванну. Электромагнитные силы способствуют переносу капли металла с электрода на изделие при всех положениях шва в пространстве.
В зависимости от рода тока различают дугу постоянного и переменного тока. Дуга постоянного тока может быть прямой и обратной полярности. При прямой полярности <плюс> источника тока подключается к свариваемому изделию, а <минус> к электроду, а при обратной наоборот.
В случае использования постоянного тока прямой полярности электрод нагревается меньше, чем основной металл, электроды с покрытием плавятся медленнее, сварной шов получается с большой глубиной проплавления (рис. 3), и, кроме того, устойчивее горит дуга между неплавящимся электродом и свариваемым изделием. Ток обратной полярности применяют при необходимости выделения меньшего количества теплоты в свариваемых заготовках, например при сварке легированных, высокоуглеродистых и специальных сталей, чувствительных к перегреву, некоторых цветных металлов, сварке тонколистового металла и т. п.
Рис. 3. Глубина проплавления при сварке на прямой и обратной полярности неплавящимся электродом в защитном газе (а) и покрытыми электродами (б)
Электрический ток, проходя по проводнику, создает магнитное поле. Магнитное поле обладает энергией, называемой энергией магнитного поля, которая проявляет себя различным образом, например в действии одного проводника с током на другой проводник с током, находящимся в магнитном поле первого. Интенсивность магнитного поля характеризуется величиной магнитной индукции.