Разработване на технологията за производство на зъбни отливки
За производството на корпуса на зъбното колело се препоръчва алуминиева сплав AL 9, тъй като тя най-пълно отговаря на експлоатационните изисквания на детайла. Първичната заготовка на корпуса на зъбното колело се получава чрез леене в пясъчна форма, така че заготовката се отгрява в съответствие с температурния режим на нагряване до 300 ° С, като се държи за 2-4 часа охлаждане във въздуха. Частта беше закалена при температура 535 C и остаряла при 160 - 200 C, за да се получат необходимите механични свойства. Закаляването и стареенето се извършват в закалително-температорна установка СКЗА - 3/7.
Задача № 2 определи задачата - да се разработи технология за производство на отливки в пясъчна форма. За целта бяха решени следните задачи: разработване на чертеж на отливка; разработване на чертеж на прът; разработване на чертеж на модел; оценка на технико-икономическата ефективност.
Задача № 3 определя следните задачи. Изчисляване на режима на рязане (t, So, Vp, N). Избор на машина според условията на рязане.
1.1.Анализ на условията на работа на детайла.
Двигателят е предназначен да преобразува химическата енергия на горящото в него гориво в механична енергия. При работа на двигателя в зададения режим на мощност, тя може да се получи чрез промяна на съотношението между скоростите на коляновия вал и задвижващите колела /4/.
Двигателят е сложен механизъм, състоящ се от много части, с помощта на които се преобразува химическата енергия и се предава на работните органи на автомобила. Двигателят включва KShM и GZM. Разпределителният вал е монтиран в цилиндровия блок върху 4 плъзгащи лагера, притиснати в гнездата на блока. В надлъжна посока разпределителният вал се държи от фланец, поставен върху него и подсилен с два болта. достъпът до който е през отвора и взъбно колело на разпределителния вал. Зъбните колела са защитени от корпуса на зъбното колело, който е монтиран върху уплътнение. Картерът е центриран върху блока върху две монтажни втулки, през които минават болтовете за закрепване на картера /5/.
След като се анализира структурата и предназначението на корпуса на зъбното колело, се определят условията на работа на детайла: натоварванията, действащи върху корпуса, са статични; неагресивна среда; работна температура до 100 С.
По време на работа корпусът на зъбното колело трябва да има структурна здравина, т.е. частта трябва да е надеждна и издръжлива.
Надеждност - свойството на частта да поддържа във времето в установените граници стойността на всички параметри, характеризиращи способността да изпълнява необходимите функции в определени режими при условия на приложение.
Дълготрайност - свойството на продукта да поддържа експлоатационни качества до граничното състояние на невъзможността за по-нататъшната му експлоатация /1/. Надеждността и издръжливостта на корпуса на редуктора зависи от правилния избор на материал и термична обработка. В този случай материалът на частта трябва да има висока устойчивост на образуване на пукнатини и разпространение на тези пукнатини. При статични натоварвания, действащи върху корпуса на предавката, гнездата на свързващите части трябва да имат висока устойчивост на износване. По време на работа корпусът на редуктора се износва.Особено износване възниква в точките на контакт с други части.
Износването е разрушаването на повърхностния слой на свързващите се части в резултат на силите на триене. При износване размерът, формата, обемът и масата на частта се променят. При контакт на две части възникват сили на триене, които нарастват с увеличаване на налягането между триещите се повърхности. Основният вид износване е механичното износване на част. Молекулярното механично износване възниква впо време на сработване на механизми и се характеризира с последващо разрушаване на неравностите на триещите се повърхности на детайла и прехвърляне на метал от една повърхност на друга /4/.Продължителното излагане на статични натоварвания върху метала може да предизвика образуване на микропукнатини и разрушаване. Мястото на фрактурата се намира близо до повърхността. Повърхността, като най-натоварена част от сечението, претърпява микродеформация, след което в зоната на закаляване под повърхностния слой се образуват пукнатини, които се придвижват дълбоко в метала, образувайки нарязвания и стружки /1/. Корпусът на редуктора се разрушава по време на работа, най-често от пукнатини или счупвания в леглата за лагери. По време на работа се получават дупки по необработените стени и силно износване под лагерите. Феритен сив чугун SCH 15 (трактор TDT-55) се използва широко в домашното машиностроене за производство на корпуси на зъбни колела;
феритно-перлитен чугун SCH 18 (ZIL-130). За облекчаване на теглото в домашното машиностроене за производството на корпуса на зъбните колела се използват алуминиеви леярски сплави AL 4, AL9.
Напоследък се използва чугун с висока якост VCh 50-2 за производство на картера на зъбни колела на автомобил GAZ, а в чужбина се използва феритно-перлитен чугун с висока якост. В Германия GGG-50, в Япония FCD-45 /9/.
1.2.Обосновка на избора на материал за производство на корпуса на предавката.
Качеството на сплавите от лят алуминий и чугун се определя от химичния състав, механичните свойства, технологичните характеристики (течливост, степента на промяна на механичните свойства в зависимост от напречното сечение
отливки, стегнатост, склонност към горещи пукнатини и др.) /6/.
От таблица 1.1. може да се види, че чугуните са Fe-Si-C сплави, съдържащи като примесиMn,P,S. В сивите чугуни въглеродът е под формата на люспест графит; в сферографитен чугун въглеродът е във форма на сфероиден графит. Съдържанието на въглерод е от 3,2 - 3,7% / 1 / .
Таблица 1.1. показан е и химичният състав на алуминиеви леярски сплави от системата Al-Si (силумини). В допълнение към Al-Si, сплавите се легират допълнително с малко количество - Mg, Cu, Mn, Cr.Тези сплави съдържат и модифициращи добавки: Ti, Zr, Be, Zn.Тези добавки се въвеждат за рафиниране на зърното /1/.
В таблица 1.2., 1.3. показани са механичните свойства на чугуните и алуминиевите сплави. Механичните свойства зависят от структурата и състава на сплавта. Пределна якост (якост на опън - в) крайна якост на сплавта, т.е. показва момента на появата на пукнатина, способна да се развие, което ще доведе до разрушаване. Следователно v е напрежението, съответстващо на най-голямото натоварване на детайла, предхождащ разрушаването.
Относителното удължение ( , % ) характеризира пластичността на сплавите , т.е. тази стойност на пластичната деформация, предшестваща разрушаването на детайла /7/.
Твърдината на метала се характеризира с неговия модул на еластичност и е мярка за това как външно приложено натоварване променя междуатомните разстояния. Колкото по-малко напрежение причинява напрежението, толкова по-твърд е материалът.
Якостта на удар KCU показва прага на студочупливост, т.е. стойността на вискозитета и характеризира надеждността на конструктивния материал./7/.
Граница на издръжливост ( ) - най-високото напрежение, което металът може да издържи за даден брой цикли на натоварване.
Износоустойчивостта на сплавите, устойчивостта на разделяне по време на работа на частта зависи от тяхната твърдост. Твърдостта е съпротивлението на материала срещу проникването на друго твърдо тяло в него /1/.
Така че механичните характеристики: , , KCU, , HB, E - са необходимите характеристики за осигуряване на качествени отливки. Обикновено устойчивостта на деформация съчетава общите понятия за якост и устойчивост на счупване - надеждност. Висококачественият строителен материал трябва да бъде здрав, надежден и издръжлив в същото време. Следователно всички механични характеристики определят структурната здравина на детайла /7/.
За получаване на висококачествени отливки са необходими добри технологични свойства, а именно течливост, линейност, свиваемост, възникваща в отливката.
Свиването е изменение на обема и линейните размери при втвърдяване и охлаждане /8/.
Съдържанието на P в сивия чугун е 0,2%. С увеличаване на съдържанието на P в сив чугун се образуват твърди включвания на фосфидна евтектика. Евтектиката подобрява леярските свойства на чугуните. Колкото по-малко са графитните включвания, толкова по-малки са те и колкото по-голяма е степента им на изолация, толкова по-висока е якостта на чугуна. Графитните включвания разделят металната основа, нарушавайки непрекъснатостта на металната основа, правейки чугуна нечувствителен към всички видове стрес концентрати. Графитът повишава устойчивостта на износване и антифрикционните свойства на чугуна, поради собственото си „смазващо действие“. Графитът подобрява обработваемостта. правейки чипса крехък. Но наличието на графит намалява устойчивостта на разкъсване, якостта на опън и особено пластичността на чугуна. = 0,5% при напрежение. Графитните включвания имат малък ефект върху намаляването на твърдостта дори по време на компресия, тяхната стойност се определя от структурата на металната основа. Натоварването на скъсване при натиск е 3-5 пъти по-голямо, отколкото при опън. Поради това чугунът се препоръчва да се използва главно за продукти, работещи на компресия /1/.