Разработка технологий производства ворот и контроль качества данного художественного изделия

 

 

Операции листовой штамповки

Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контору на специальных машинах – ножницах и штампах. Отрезку чаще применяют как заготовительную операцию для разделения листа на полосы заданной ширины. Заготовку отрезаем дисковыми ножницами. При отрезке на дисковых ножницах длина отрезаемой полосы не ограничивается инструментом, вращение дисковых ножей обеспечивает не только деление, но и подачу заготовки действием сил трения.

Вырубка со сжатием –  более качественная поверхность  среза, гладкая и перпендикулярная плоскости заготовки получается, когда заготовка со значительной силой прижимается к торцу  пуансона и рабочей плоскости  матрицы. Увеличение сжимающих напряжений в зоне резания повышает пластичность и уменьшает возможность образования  трещин у режущих кромок, дающих шероховатую поверхность среза. Зазор между пуансоном и матрицей берут существенно меньшим, чем  при обычной вырубке – 0,005…0,01 мм, поэтому вырубку со сжатием  выполняют на специализированных прессах  и штампах.

Качество поверхности  среза улучшают также зачисткой, которая заключается в срезание стружки небольшой толщины (0,1…0,3 мм) по контору детали.

Оборудование.

При необходимости изготовления небольшого количества одинаковых деталей (мелкосерийное производство) сложные  и дорогостоящие штампы применять  нерационально. В этом случае стремятся  уменьшить стоимость штампа путем  создания упрощенных конструкций, применения менее дорогих материалов для деталей штампов и т.п. В мелкосерийном производстве наряду с упрощенными конструкциями штампов применяют универсальные и быстропереналаживаемые штампы, в которых, заменяя только пуансон и матрицу, можно изготовлять различные детали [4].

 

 

 

• Художественная ковка

 

Кузнечный инструмент и оборудование

Основными устройствами являются горн, наковальня и универсальный станок для ковки.

Ковка стали происходит в  нагретом состоянии, ведь хорошо разогретый металл становится более пластичным и с ним гораздо легче и  удобнее работать. К горну должен быть доступ с трех сторон, что необходимо особенно при изготовлении крупных изделий, при их укладке и выносе после нагрева. Это основное кузнечное устройство должно быть оборудовано хорошей вытяжкой. Очень удобен для этой цели вспомогательный дымосос для отсоса продуктов горения.

Наковальня — второе основное устройство мастерской художественной ковки. Инструмент для холодной и горячей обработки металлов методами пластической деформации — должен быть хорошо закреплен либо на жестком чурбане либо на деревянной подушке.

Универсальный станок предназначен для изготовления основных элементов художественной ковки с помощью сменной оснастки. Основные функции: изготовление дуг и колец различного диаметра на встроенном трехвалковом трубогибе, откатка гладкой «лапки», «гусиной лапки», «лепестка», «пики», изготовление завитков различных диаметров, продольное скручивание прутка в «торсион», изготовление элемента «корзинка».Установка характеризуется высоким качеством выполняемых работ, универсальностью применения и простотой управления.

Деформирования  ковкого железа

Удары кувалды или молота сообщают материалу необходимую  форму, при этом ковать можно лишь пластичные металлы и сплавы и, как  правило, в нагретом состоянии

Нагрев. Нагревать материал следует медленно, особенно крупные заготовки, чтобы он достаточно прогревался. Нельзя допускать перегрева стали, особенно инструментальной во избежание образования трещин и разрушения при ковке. Если по недосмотру заготовка все-таки окажется перегретой, то перегретую часть следует отрубить. Наиболее благоприятный температурный интервал ковки 800—900°. Прочность стали при этих температурах уменьшается примерно в 20 раз, а пластичность существенно увеличивается. Ковать при меньших температурах не следует, т.к. сталь становится очень хрупкой и легко разрушается.

Гибка. Один из наиболее распространенных приемов ковки. В результате можно  изогнуть деталь под различными углами, по дуге или спирали. Поскольку деталь во время гибки деформируется, стоит  следить, чтобы на изгибах не появлялись трещины.

Выглаживание. Эта операция одна из завершающих. На этом этапе  с кованых элементов удаляются  следы молотков, зазубрины, выглаживается  поверхность. С помощью выглаживания на поверхности детали можно получать грани, оставлять какие-то элементы, придающие изделию более живописный и одушевленный вид [6].

 

1. Сварка деталей

 

Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагреве и пластическом деформировании. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояние, сопоставимое с межатомным расстоянием свариваемых заготовок.

Свариваемость – свойство металла образовывать при установленной  технологии сварки сварные соединения, отвечающие требованиям, обусловленные  конструкцией и эксплуатацией изделия.

При сварке однородных металлов и сплавов в месте соединения, как правило, образуется структура, идентичная или близкая структуре  соединяемых заготовок. Прочность соединения определяется внутрикристаллическими связями, и свариваемость оценивается как хорошая или удовлетворительная.

Дуговая сварка плавлением.

Источником теплоты при дуговой сварке служит электродуговая дуга, которая горит между электродом и заготовкой. Дуга - мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. Источники тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную внешнюю характеристику. Внешней характеристикой называется зависимость напряжений на его выходных клеммах от тока в электрической цепи [4].

 

2.  Расчет основных параметров и выбор технологического оборудования

Обработка металлов давлением

Ширина листа 300мм

Длина листа 600мм

Толщина листа 5мм

Листов 1шт.

Общая площадь 0,18

Общий вес 7,06 кг

Согласно ГОСТ 18970-84 [7] мерой эффективности раскроя служит коэффициент использования металла (КИМ) – (мера плотности размещения заготовок).

  = Мд / Н,

где Мд – масса детали, кг;

Н – норма расхода материала  на одну деталь, кг.

Н = М /,

где М – масса листа (рулона, фрагмента ленты) применяемого для штамповки, кг;

– число деталей, полученных в результате раскроя  материала, шт.

Н=7,06/2=3,53

=3,3/3,53=0,93

Необходимое усилие деформирования определяется по формуле

Pд = z·m·к·F,

где Pд – усилие деформирования, кг;

z – коэффициент, учитывающий условия деформирования

m – коэффициент, учитывающий объём заготовки

 к – удельное давление  деформирования 

F – площадь проекции  штампуемой поковки на плоскость  разъёма штампа (без учёта облоя), см2.

Рд=1,8*0,9*900*600=874800кг

Усилие пресса для обрезки  облоя определяется по формуле

Pо = n sср Fср,

где Pо – усилие пресса, кг;

n – коэффициент, учитывающий  притупление режущих кромок (n = 1,6 – 1,8);

sср – предел прочности  материала поковки на срез, кг / мм2,

sср = 0,8 sв,

где sв – предел прочности  материала поковки, кг / мм2 (табл. 4);

Fср – площадь среза,  мм2, подсчитывается как:

Fср = Z h,

где Z – периметр обрезаемого  слоя, мм;

h = 3 – 4 мм – толщина  облоя.

Sср=0,8*33=26,4

Fср= 1100*3=3300

Ро=1,7*26,4*3300=148104 кг

 

3 Методы контроля  качества

 

В данном разделе рассматривается  контроль качества разработанного элемента художественного изделия. Контроль качества - заключается в проверке соответствия показателей качества установленным требованиям.

 

•  Таблицы дефектов

№ операции	Вид дефектов	Метод контроля
005 Заготовительная	Отклонения от размеров Поверхностные дефекты(определения  отсутствия: вмятин, заусенцев, окалины, ржавчины)	визуально - оптический
010 Штамповочная	полосы скольжения или шероховатости поверхностные дефекты (разностенности, складок, задиров, надрывов, недоштамповки, разрыв, материала коробления, вмятины, забоины, царапины)	визуально – оптический Технический осмотр, акустический контроль,  магнитный метод, метод  капиллярного контроля
015 Ковочная	Внутренние трещины	рентгенографический и рентгеноскопический  контроль изделий
	невидимые или слабо видимые  дефекты (трещины, поры, раковины, непровары, межкристаллическая коррозия, свищи)	Капиллярные методы
020 Сварочная	выходящие на поверхность  трещины неметаллические включения непровар	Визуальный метод Технический осмотр, акустический контроль,  магнитный метод, метод капиллярного контроля
	Внутренние трещины	рентгенографический и рентгеноскопический  контроль изделий
	невидимые или слабо видимые  дефекты (трещины, поры, раковины, непровары, межкристаллическая коррозия, свищи)	Капиллярные методы
	непровар	акустический
025 Шлифовальная	микротрещины на поверхности  объекта. Шероховатость	Технический осмотр, лазерное сканирование, магнитный метод, метод  капиллярного контроля, тепловой контроль
030 Покрасочная	сетка трещин пузыри потеки краски	визуально - оптический

[8].

 

3.  Описание одного из методов контроля качества

Магнитопорошковый метод  предназначен для выявления поверхностных  и подповерхностных нарушений сплошности: волосовин, трещин различного происхождения, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов, надрывов и тп. Общие требования к неразрушающему контролю магнитопорошкового метода представлены в ГОСТе 21105-87 [9].

Магнитопорошковый метод контроля включает технологические операции:

3. подготовка к контролю. На данном этапе нам надо подготовить поверхность (сварной шов) контролируемого объекта. Осуществить зачистку от следов коррозии, удалить остатки шлака, брызги расплавленного металла, грязь с помощью угловой шлифовальной машины BOSCH GWS 14-125 CIE и насадки в виде металлической щетки BOSCH 2.608.622.057. Непосредственно перед контролем поверхность протирают сухой безворсовой х/б тканью [10];
3. намагничивание объекта контроля. Переносной дефектоскоп для магнитопорошкового контроля Magnaflux Р920 предназначен для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов при контроле широкого ряда изделий из ферромагнитных материалов.

Дефектоскоп для магнитопорошкового контроля  Р920 состоит из алюминиевого каркаса, составной концевой панели и верхней крышки с ручками  для переноски [10];

3. нанесение дефектоскопического материала на объект контроля. Магнитная суспензия - взвесь магнитного или люминесцентного магнитного порошка в дисперсионной среде (в жидкости - воде, керосине, техническом масле и др.), содержащей смачивающие, антикоррозийные и, при необходимости, антивспенивающие, антикоагулирующие и другие добавки. Готовые суспензии выпускаются в аэрозольной упаковке. Supramor - черный проявляющий раствор предназначен для контроля (индикации дефектов) изделий со светлой поверхностью[10];
3. осмотр контролируемой поверхности и регистрация индикаторных рисунков дефектов. Осмотр контролируемой поверхности и регистрацию

индикаторных рисунков выявляемых дефектов проводят визуально, могут быть использованы различные оптические устройства (лупы, микроскопы, эндоскопы). Освещенность должна соответствовать требованиям ГОСТ 18442 и составлять не менее 500 Л к. [10];

3. оценка результатов контроля. Обнаружение дефекта проводится по четкому индикаторному следу валика осевшего магнитного порошка над несплошностью. По результатам осмотра проводится идентификация выявленных дефектов. При выявлении мест с ложными следами, следует провести контроль повторно. Если, при этом валик порошка отсутствует или меняет форму и месторасположение, то такое осаждение следует считать случайным (ложным) и при оценке качества не учитывать. Результаты контроля должны фиксироваться в заключении[10];
3. размагничивание. Катушки MAGNAFLUX можно использовать для размагничивания при переменном токе и протягивании детали в направлении от катушки или при плавном снижении силы тока до нуля [10].