Направления совершенствования обработки металлов давлением

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Механико-технологический факультет

Кафедра "Машины и технология обработки металлов давлением"

Реферат

по дисциплине: "Введение в инженерное образование"

тема: “Направления совершенствования обработки металлов давлением. Экологические проблемы кузнечно-штамповочного производства. ”

Выполнил:                                                 Студент. гр. 104422Грищук О.А.

Проверил:                            Зав. Кафедры обработка  металлов давлением,              

                                               доктор технических наук, профессор Белявин К.Е.

Минск 2012         

Огловление

Введение………………………………………………………………3

Достижения в технологи деформирования керамики……….…..….5

Высокоэнергетическая деформация и ее применение………………6 

Совершенствования обработки металлов давлением……………….8

Экологические проблемы кузнечно-штамповочного роизводства..12

Переработки и утилизации отходов производства…………………12

Вибрациями влияющая на окружающую среду…………………….12

Заключение…………………………………………………………….14

Список  используемой литературы………..……………………...….15

Введение

Развитие современной техники невозможно без создания новых конструкционных материалов с механическими и физическими свойствами, гарантирующими применение при высоких и криогенных температурах, динамических и знакопеременных нагрузках, в вакууме и в среде продуктов сгорания серосодержащих топливом.

 В связи с этим весьма важно создание конструкционных материалов с заданными свойствами.

 Обработка металлов давлением представляет собой важный тех­нологический процесс металлургического производства. При этом обеспечивается не только придание слитку или заготовке необходимой формы и размеров, но совместно с другими видами обработки сущест­венно улучшаются механические и другие свойства металлов.

Достижения в технологи деформирования керамики

  Деформирование керамики в широком смысле заключается в пластической обработке глины, разнообразных способах формовки, горячем прессованием и нескольких способов высокотемпературной  деформации кристаллокерамики.

  В 1970 г. Райс опубликовал обзор работ по технологии горячей деформации кристаллической керамики. Были разработаны три различных процесса: горячая выдавливание в металлическом стакане или плакированного металлом керамического порошка; ковка поликристаллического порошка или предварительно спеченной из порошка заготовки; прессование керамических монокристаллов. После опубликования обзора Райса стала очевидной применимость некоторых существующих процессов обработки металлов давлением[5].

  Получаемые материалы отличались   уникальными свойствами, некоторые  из свойств были значительно улучшены. Но есть и сложности: это трудно  достижимые высокие температуры и низкая скорость деформации. С  учётам указанных ограничений можно сделать вывод о том, что в ближайшем будущем не следует ожидать широкого промышленного внедрения деформирования кристаллической керамики. Целью исследования этого процесса является, как правило, получение керамики с уникальными физическими свойствами, вследствие чего станет возможно обработка керамики давлением в промышленных условиях[5].

Высокоэнергетическая деформация и ее применение  

  Высокоэнергетическая деформация  является процессом, которые относятся к верхней части диапазона скоростей. В течение последних двух десятилетий высокоскоростной обработке металлов уделяли большое внимание и ее применение имело определенный успех. Высокоскоростные деформационные процессы можно классифицировать по источниками генерируемой энергии:

1.     Механические-энергия, накопленная в быстро перемещающейся массе, такой, как, например, баба копра.

2.     Химические-энергия сгорания топлива, детонации взрывчатых веществ и газов, расширения газов, сжатых под большим давлением.

3.     Электрические-энергия высоковольтного разряда в зазоре между  элетродами, на проволоке или в магнитной катушке.

  В Японии для высокоскоростной формовке была построена машина Хайдропунч. Источником энергии в ней служит сжатый воздух, который при расширении перемещает поршень или плунжер в жидкости, которая в свою очередь передаёт гидравлическое давление на заготовку. Таким образом, по существу это пневмо-механико-гидравлическая система. Следует подчеркнуть, что подобные машины могут быть использованы и для других целей, например для компактирования порошков. Так с помощью машины можно на 15% увеличить плотность порошковой массы по сравнению с обычным прессованием. [6]

  При высокоскоростной деформации  по сравнению с обычной деформацией обеспечивается:

1.     Вдвое меньше энергозатрат.

2.     Более низкие капитальные вложения, так как машины более компактны, замкнутого цикла и не требует специальных фундаментов.

3.     Получение деталей из трудно деформируемых материалов.

4.     Получение более тонких профилей при применении более высоких степеней деформации.

5.     Получение более сложных по форме деталей  за один или несколько ударов.

6.     Снижение продолжительности деформирования с соответствующим уменьшением себестоимости.

  Однако в этом есть и недостатки. Значительным недостатком является повышеный износ штампов. Тем не мение высокоскоростные ковочные машины могут уже конкурировать с обычными машинами.

  В общем потенциал высокоскоростной деформации не может быть полностью использован без дополнительных исследований и установления корреляционной связи между механическими и материаловедческими аспектами таких деформационных процессов. [5]

Совершенствования обработки металлов давлением.

Прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка представля­ют собой различные виды обработки металлов давлением в пластиче­ском состоянии. Среди различных методов пластической обработки прокатка зани­мает особое положение, поскольку данным способом производят изде­лия, пригодные для непосредственного (в состоянии поставки) исполь­зования в строительстве и машиностроении (шпунт, рельсы, профили сельскохозяйственного машиностроения и др.). Прокаткой получают также разнообразные виды заготовок, ко­торые являются исходным материалом для других способов обработки. Так, горяче­катаная и холоднокатаная листовая сталь, полосы и ленты в больших количествах идут для листовой штамповки.Огромное значение прокатного производства в народном хо­зяйстве подтверждается ежегодным увели­чением выпуска проката. Через валки прокатных станов проходит 75¸80% всего выплавляемого металла. Развитие прокатного производства ос­новывается на применении принципа непрерывности самого процесса и всех технологических операций (про­катка, термическая обработка, отделка и пр.). В данном случае большую роль играет внедрение достижений вычислительной техни­ки и автоматизации на этой основе технологических процессов. Широкое развитие получает комп­лекс мероприятии по улучшению потребительских свойств проката: прочности, пластичности, жаростойкости и хладостойкости, надеж­ности и долговечности и других путем легирования, термической обра­ботки, лужения, цинкования, нанесения неорганических и органиче­ских покрытий и др. Увеличение производства изделий, получаемых волочением, дости­гается усовершенствованием отдельных операций изготовления и всего технологического процесса, применением скоростного автоматизиро­ванного оборудования, выбором соответствующего волочильного ин­струмента и методов подвода и качества смазки. Огромное развитие получают процессы прессования, позволяющие изготовлять профили практически с неограниченными возможностями по форме их сечения, особенно при обработке труднодеформируемых металлов и сплавов. Область применения ковки и штамповки в современном массовом и крупносерийном производстве непрерывно расширяется и имеет тенденцию к внедрению специальных инструментов и штампов, меха­низации кузнечных и транспортных операций, специализации кузнеч­ных цехов на выпуск однотипных изделий, что дает возможность осу­ществлять автоматизацию процессов, создавать поточные и автомати­ческие линии производства поковок в сочетании с автоматизацией внут­рицехового транспорта. В кузнечном и штамповочном производстве продолжают совершенствоваться способы нагрева металла путем при­менения электронагрева — индукционного и контактного. Значительно возрастает производство изделий листовой штампов­кой, особенно в сочетании со сваркой, клепкой, закаткой, что при со­кращении трудоемкости сборочных работ снижает массу машин без уменьшения их прочности. Получают дальнейшее развитие холодная высадка, холодная объемная штамповка, калибровка, выдавливание и др. Высокая производительность процессов обработки металлов давле­нием, сравнительно низкая их энергоемкость, а также незначительные потери металла при производстве изделий выгодно отличают их по сравнению, например, с обработкой металла резанием, когда требуе­мую форму изделия получают удалением значительной части заготов­ки в стружку. Динамичный и пропорциональный рост черной и цветной металлур­гии, производство изделий из металлов и сплавов пластической обра­боткой основываются на дальнейшем развитии теории обработки ме­таллов давлением, являющейся научной базой разработки технологи­ческих операций получения изделий из металлов и сплавов. Теория пластической обработки металлов позволяет оценить экономическую целесообразность принятого способа деформации, выявить влияние условий обработки на свойства получаемых изделий, определить си­ловые и энергетические параметры процесса и указать пути их рацио­нального изменения, дает возможность управлять процессом обработ­ки с точки зрения улучшения способности металлов пластически де­формироваться.[4]

Экологические проблемы кузнечно-штамповочного производства.

Переработки и утилизации отходов производства.

 Сегодня по объему и содержанию полезных компонентов техногенные месторождения можно приравнять к месторождениям природных ископаемых. Расположение этих отходов вблизи металлургических производств, а также то, что не требуется огромных затрат на их освоение – факторы положительные. Анализ данных явлений позволили сформулировать научную задачу, решение которой возможно по двум направлениям: С одной стороны, переработка и утилизация отходов, и использование их в виде относительно дешевого металлургического сырья даст значительное снижение затрат на шихту, повысит качество и конкурентоспособность, а главное – снизит себестоимость готовой продукции. С другой стороны, очистка целых регионов, где скопились огромные техногенные месторождения отходов, а также утилизация текущих накоплений отходов от вышеперечисленных производств, в итоге – решение экологической проблемы. [2]

Вибрациями влияющая на окружающую среду

 Кузнечно-штамповочное производство традиционно считается травмоопасным. Большая энергоемкость кузнечно-прессовых машин и широкий диапазон статических и динамических рабочих нагрузок предопределяют наличие ряда негативных производственных факторов, из которых шумы и вибрации наиболее актуальны. Численные значения указанных факторов значительно превышают санитарные нормы, отрицательно влияют на персонал и увеличивают число профзаболеваний.

 В среде кузнечно-штамповочного оборудования присутствует большое разнообразие машин: такие, как молоты, прессы, горизонтально-ковочные машины и ряд других, в которых по различным рабочим силовым воздействиям сочетаются большие диапазоны статической и динамической, импульсной нагрузки. Следствием вышеуказанного является генерация многочисленных шумов механической и аэродинамической природы.  Для  уменьшение  шумов, наиболее часто для этого используются звукоизолирующие кожухи, звукопоглощающие акустические экраны и вибродемпфирующие покрытия, что позволяет уменьшить уровень механических шумов, возникающий при работе кузнечных молотов и прессов.

 Анализ аэродинамических шумов, возникающих в кузнечно-штамповочных машинах, показал, что это шум свободно истекающих струй при критическом и закритическом отношении давлений в полости истечения к внешней среде. Скорость истекающей струи может быть как большой дозвуковой, так и звуковой. Шум струи обусловлен вихреобразованием за счет перемешивания частиц газа, имеющих большую скорость истечения с частицами неподвижного, окружающего воздуха и создающих турбулентные пульсации давления. Таким образом, при анализе источников аэродинамического шума кузнечно-штамповочных машин следует использовать, кроме технической акустики, теорию газовой динамики, которая позволяет более точно определить структуру и поведение струи газа в акустическом тракте глушителя. [2]

Заключение

Знание закономерностей обработки металлов давле­нием помогает выбирать наиболее оптимальные режимы технологиче­ских процессов, требуемое основное и вспомогательное оборудование и технически грамотно его эксплуатировать.

 Таким образом, использование предлагаемых конструкций глушителей шума, реактивных насадок для сдувки, а также профилирование штампов, подтвердивших свою эффективность при эксплуатации, позволяют в комплексе значительно улучшить акустическую картину в кузнечном производстве и обеспечить повышение безопасности труда персонала. Указанные мероприятия рекомендуются к широкому внедрению в кузнечных цехах.

Список  используемой литературы

1.Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов.- 4-е изд.-М.: «Машиностроение»,1977

2.Суворов И.К. Обработка металлов давлением: Учебник для вузов.-3-е изд.- М.: Высш. школа,1980

3. А.П. Грудев и др. Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справочник. М. "Металлургия", 1982, с. 143

4. Суворов. И. К. Обработка металлов давлением / И. К. Суворов. – 4-е издание - М :. Высшая школа, 2004.

5. Дж. Бурке, В. Вайса. Достижения в области обработки металлов давлением. М. "Металлургия",1981,с. 270

6. Bakhtar F., Chan, L. T., “Recent Developments in the High Energy Rate Forming with Petro-Forge ”, A. A. Ezra, Сolo: University of Denver (1969),4.2.34.